Камера для исследования зажигания пылегазовых сред электрическими искрами Советский патент 1980 года по МПК G01N25/50 

Изобретение относится к порошковой металлургии, химической, пищевой и другим отраслям промышленности, связанным с получением, переработкой и использованием горючих порошкор и пыли как металлического, так и органического происхождения, и предназначено для установления степени пожаро- и взрывоопасности дисперсных материалов. Установление критических условий искрового зажигания необходимо с точ ки зрения оценки воспламеняющей спо собности статического электричества и разработки связанных с ним меропри ятий по искробезопасностй. Трудности зажигания взвесей контролируемым количеством энергии связаны с проблемой подачи высокого напряжения на электроды. Основные недостатки используемых схем связаны с потерями при коммутации и воспламенением пыли, осевшей на электродах Известны устройства для искрового зажигания пылейоздушных сред, представляющие собой камеру с дозатором для пневматической подачи пыли к электродам, включенным в высоковольт ную схему, при si.TOM один электрод является падающим. Фиксация разрядного промежутка с помощью этого электрода из-за низкой скорости его движения приводит к образованию короны, предшествующей искровому разряду и таким образом - к потерям энергии, запасенной в рабочем конденсаторе ij. Известны также устройства, в которых коммутация высокого напряжения осуществляется с помощью высоковольтных масляных (или вакуумных) выключателей. Источником электрических потерь в этом случае является разряд в масле (вакууме), возникающий до установления плотного контакта между сближающимися электродами выключателя. Возникновение короны при работе таких схем, как и предыдущей, приводит к значительному разбросу результатов. Наиболее близкой к предлагаемой является камера для исследования зажигания пылегазовых сред электрическими искрами, содержащая, корпус с устройством для подачи пыли и газа, разрядными электрода и и устройства управления электрическим разрядом 2. Устройство представляет собой камеру с элёктромагнитны.м ситовым дозатором сО сменными ситами. Для воепдаменения взвеси на корпусе уста нбвлён электроискровой разрядник, присоединенный к высоковольтному конд15нсатору, вынесенному за пределы камеры. Для управления образова:нием разряда, в искровой проиежу.ток разрядника введена заслонка из диэлектрика, соединенная с якорем электромагнита, сблокированного электрически с электромагнитом ситового дозатора. Недостатки указанного устройства состоят в том, что диэлектрический экран приводит к нарушению режима те лоотвода при разряде, искажению распределения концентрации конденсированной фазы и вызывает воспламенение осевших на экране и электродах части скользящими разрядами, возникающими в момент выхода экрана из промежутка Кроме того, при работе описанных устройств отложение пыли на электродак приводит к.утечке напряжения, возникновению короны на выступа-х отложений, изменению длины искрового зазора (или полному его перекрытию при малых искровых промежутках) и во пламенению отложенной пыли. Таким образом условия зажигания оказыв.аются неопределенными, что является источником,ошибок в определен параметров зажигания и приводит к зн чительному разбросу результатов испы Таний. Воспламенение отложений пыли на электродах и поддоне камеры сопро вождается интенсивным горением, в ре зультате чего могут загореться элементы установкии последняя выходит из строя. Вследствие этих причин работа установки в автоматическом режи ме исключается. Требуются значительные, затраты труда на очистку камеры и электродов от нагара. Цель изобретения - повышение точности определения энергии воспламене ния пьшегазовой взвеси, снижение нагарообразования. Поставленная цель достигается, тем что камера снабжена сеткой, расположенной в нижней части камеры и вибра тором, соединенньом с электродами и сеткой и размещенным внутри камеры. Вибратор может быть выполнен в виде ударников, установленных на концах пластинчатых пружин, соединенных с приводом. Сетка образует пылесборную камеру в нижней части корпуса. На фиг. 1 схематически изображена камера для исследования воспламенени пшГёгазовых сред электрическими искрами; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1 Камера для исследования згикигания пылегазовых взвесей .имеет два основных узла - устройство для подачи и, воспламенения г1ь1ли и автоматическую систему управления рсГэрядом. . Внутри{ герметичного стального кор пуса 1 на его боковой стенке жестко, закреплён электромагнит 2, который

748211 посредств.ом вертикальной тяги 3 соединен с корпусом Ситового дозатора 4 и сеткой 5, образующей в нижней части корпуса 1 пылесборную зону 6. Ситовой дозатор 4 и сетка 5 шарнирно зак{5еплены на корпусе 1 посредством гибких связей. На корпусе ситового Дозатора 4 жестко закреплены пластинчатые пружины с ударниками - фарфоровыми кулачками 7, которые при работе электромагнита 2 ударяют по электродам 8 (фиг.1 и 2), установленным в корпусе 1 посредством электроизоляционных втулок. На боковой стенке корпуса 1 выполнено смотровое окно 9 для наблюдения и скоростной фоторегистрации процесса зажигания. Имеется система 10 для вакуумирования и наполнения корпуса 1 заданной смесью газов. На фиг. 2 показана автоматическая система управления разрядом и синхронизации процесса зарядки рабочего конденсатора, распыления порошка и пробоя искрового промежутка. Она включает в себя вьасоковольтный блок зарядки и автоматического управления 11, статический киловольтметр 12, включенный в цепь рабочего конденсатора 13, катушки индуктивности 14 и электродов 8. Управление разрядом рабочего конденсатора 13 осуществляется при помощи водородного тиратрона 15 (типа ТГИЗ 325/16), который включен .последовательно с искровым промежутком. Параллельно тиратрЬну включен вспомогательный конденсатор 16. Блок синхронизации 17 обеспечивает управление тиратроном 15. Данная система управления разрядом исключает применение диэлектрической заслонки. Работа устройства осуществляется следующим образом,. Напряжение от высоковольтного блока зарядки и автоматического управления 11 подается к конденсаторам 13 и 16 и Измеряется киловольтметром 12. Вплоть до пробоя искрового промежутка оба электрода находятся под одинаковым Зс1данным потенциалом, что позволяет избежать коронирования и компенсировать утечки в разрядном контуре.. Через заданное время включается электромагнит 2, который через систему тяг 3 сообщает возвратно-поступательное движение ситовому дозатору 4, пластинчатым пружинам с ударниками - фарфоровыми кулачками 7 и сетке 5. В камере образуется пылегазовая смесь. От ударников 7 и тяг 3 вибрация передается на электроды 8 и сетку 5, за счет чего оседающая ; пыль на них не задерживается, электроды и сетка полностью Остается чистыми, Одновременно происходит создание взвеси и очистка электродов В и сетки 5 от Оседающей пыли. Пробой искроТВ го промежутка разрядника при этом осуществляется в период работы элек ромагнита 2. Профилактическая очист ка электродов и корпуса производитс по мере накопления пыли в пыпесборной зоне 6. При подаче управляющего импульса от блока 17 на сетку тиратрона 15, происходит разряд вспомогательного конденсатора 16, сопровождающийся повышением разности потенциалов на электродах и в конечном счете пробоем искрового промежутка. Перечисленные операции повторяются сначала и продолжаются вплоть до зажигания взвеси. Восплаьмёнение взве си локализуется в замкнутом объеме, ограниченном сеткой. Чистка камеры и электродов между отдельными экспериментами практически не требуется. Количество разрядов фиксируется счет чиком (на схеме не показан). Для опреде/1ения минимальной энергии зажигания в предельной по кислороду среде камера герметизируется, вакуумируется и наполняется Зсщанной по концентрации кислорода газовой смесью с помощью системы 10. Последо вательность операций при работе электрической схемы зажигания в этом случае не изменяется. Энергия Е, выделяемая при разряде конденсатора известной емкости С, определяется выражением: Е о,5е ( - и ), где Ug,U - напряжения на. обкладках конденсатора соответственно до и после разряда Для определения энергии , деиствительно рассеиваемой в разряде, используется прием графического интегр рования осциллограмм напряжения U и расчетных элюр тока i /4) CCjdt, где t - время разряда. Измерения напряжения: проводились оптико-электрическим способом с помощью ячейки Поккельса. В качестве источника линейно-поляризованного света использовался гелий-неоновый лазер. Осциллографическими исследованиями установлено, что при использовании изобретения потери энергии малы и величина /Б ft; fcO,9,T.e. действительно точность и сходимость получаемых резуль1;атов оказываются высокими. Использование жестких и гибких связей между всеми элементами устрой ства отличает предлагаемую каглеру от указанного прототипа, так как сохраняются чистыми от просыпи электроды и сетка в течение всего времени опытов и упрощаетсй обслуживание камеры. Наличие сетки позволяет локализовать зону горения в верхней части корпуса и исключить восплгиненение пыли во всем объеме камеры, в том числе осевшей на поддон. Таким образом разряд в искровом промежутке происходит только в среде заданной концентрации пыли и пламя равномерно распространяется по всему объему камеры. Камера позволяет получать стабильные результаты исследования, повысить точность измерений более чем на 100% по сравнению с прототипом. Испытания камеры показали, что повышение точности определения энергии воспламенения пылегаэовой взвеси за счет уменьшения разброса результатов, достигнутых посредством исключения нарушения теплового и концентрационного полей в разрядном промежутке, воспламенения осевших на экране частиц скользящими разрядами, возникающими в момент выхода экрана из промежутка, а также осевших частиц на электродах, по сравнению с известной камерой, уменьшает количество опытов более чем в 10 раз, повыхЬает производительность труда, создает безопасные условия обслуживания камеры. Формула изобретения 1. Камера для исследования зажигания пылегазовых сред электрическими искрами, включающая корпус с устройствами для подачи пыли и га.за, разрядные электроды и устройство управления электрическим разрядом, отличаю пдаяся тем, что, сцелью повьлпения точности определения энергии воспламенения и снижения нагарообразования, она снабжена сеткой, расположенной в нижней части камеры, и вибратором, соединенным с электродами и сеткой, размещённым внутри камеры. 2. Камера по п. 1, отличаю щ а я с я тем, что вибратор выполнен в виде ударников, установленных на концах пластинчатых пружин, соединенных с приводом. Источники информации, -принятые во внимание при экспертизе 1.Boyle А.К. S.Chem. Soc. Ynd. Lon.don, 1950,vol. 69, p. 173-182. 2.Авторское свидетельство СССР № 197480, кл; G 01 N 25/52, 1956 (прототип).