實驗用粉塵靜電自動檢測裝置及檢測方法與流程

2023-09-12 10:26:35

本發明屬於靜電檢測領域，涉及一種粉塵靜電檢測裝置及方法。

背景技術：

數以百萬計的微小粉塵的表面積加在一起是非常大的，表面分子與空氣接觸的機會增多了，使得表面分子的化學性質特別活潑。它們只要不多的熱量，很少的空氣，就可以充分燃燒。無數粉塵激烈燃燒，使周圍的空氣劇烈膨脹，就像炸藥一樣，引起爆炸，破壞力極大。由於粉塵應用範圍廣、種類繁多、環境複雜，給粉塵爆炸預防工作帶來很大困難。粉塵爆炸嚴重危害到工業生產及人們的日常生活。其中在工業生產中的粉塵爆炸事故很多情況下是由粉塵在輸送和存儲過程中的靜電而引發的。最近幾年國內外研究粉塵爆炸機制、預防和粉塵靜電吸附的文章和專利也日益增多。

現有技術對於粉塵靜電的檢測，多使用粉塵靜電檢測傳感器進行檢測，然而，易爆粉塵的種類繁多，輸送和存儲介質各異，溫溼度、壓力等環境參數突變無常。特別是在工業生產和實驗研發過程中，有時會發生多種粉塵混合的情況，這給粉塵靜電的預防和檢測帶來不小的難度，對於實驗中，不同外部環境參數的改變，往往需要對粉塵靜電進行檢測，然而，為了模擬實際工業環境中，實驗環境中的粉塵，在當前環境中，由於接觸時間和面積的不統一，往往引起實驗檢測靜電參數存在較大偏差，與實際工業環境不符，不能更好的對實際環境靜電參數提供參考。

技術實現要素：

為了能夠解決實驗中，對於粉塵的靜電參數檢測值能夠更為實際接近工業環境的問題，本發明提出了一種實驗用粉塵靜電自動檢測裝置，可以對粉塵在不同環境下，使其充分接觸，以更為接近實際環境，以增加靜電參數檢測的準確性。

為了實現上述目的，本發明提出如下技術方案：

一種實驗用粉塵靜電自動檢測裝置，主要由底座、軌道、支撐座、粉塵靜電 檢測罐、控制系統組成；軌道布設於底座上，支撐座沿軌道移動，所述支撐座具有用於支撐並配合粉塵靜電檢測罐進行轉動的支撐架，所述粉塵靜電檢測罐由支撐座帶動進行水平移動和轉動，所述粉塵靜電檢測罐具有靜電檢測傳感器，所述控制系統控制粉塵靜電檢測罐的水平移動和轉動，且接收靜電檢測傳感器採集的靜電參數。

作為技術方案的補充，所述支撐座內部，具有第一電機，所述第一電機驅動鋸齒輪轉動，該鋸齒輪與鋸齒帶嚙合，鋸齒輪轉動以帶動支撐座沿鋸齒帶水平方向移動。

作為技術方案的補充，所述粉塵靜電檢測罐是圓柱形，兩個底面為水平朝向放置，且支撐架由粉塵靜電檢測罐的兩個底面插入其內部，在粉塵靜電檢測罐的圓周上開有與底面平行的傳動槽，該傳動槽的輪齒與其下方的齒輪嚙合，所述齒輪位於支撐座內部，並由第二電機驅動旋轉，齒輪帶動粉塵靜電檢測罐以支撐架為旋轉軸而轉動。

作為技術方案的補充，所述粉塵靜電檢測罐，還包括粉塵注入孔、排氣孔、防爆孔、微控制器、導電槽，導電槽呈環形，其圓心與罐體底面的圓心重合，並安裝在罐體一側底面，微控制器和粉塵靜電檢測傳感器安裝在罐體內部靠近安裝導電槽的底面的一側；粉塵注入孔、排氣孔、防爆孔安裝在罐體上遠離安裝導電槽的底面的一側。

作為技術方案的補充，所述軌道上具有位置開關，導電槽對應電源正極、單總線數據線和電源負極，軌道的一端設有位置可調、可固定的兩根導電針和一根數據針，正好對應粉塵靜電檢測罐的電源正極、單總線數據線和電源負極。

作為技術方案的補充，所述控制系統包括總控制器，總控制器一端與電腦相連，用來雙向傳輸數據，一端與控制電機的控制器相連，控制電機轉動；一端與單總線數據傳輸線相連，所單總線數據線連接於粉塵靜電檢測罐內的微控制器，微控制器與靜電檢測傳感器連接，用來讀取粉塵靜電檢測罐內靜電檢測傳感器採集，並由微控制器測出的靜電數據。

本發明還涉及一種實驗用粉塵靜電自動檢測裝置的靜電檢測方法，使用上述的粉塵靜電自動檢測裝置，檢測步驟如下：粉塵靜電檢測罐固定於支撐座的支撐架上，裝置啟動，程序通過總線向總控制器發送各條軌道的兩個維度的運動數據 及靜電檢測間隔頻率，各支撐座帶動粉塵靜電檢測罐在第一電機的驅動下，分別沿直線在不同位置開關之間做直線往復運動，且在第二電機的驅動下進行正、反旋轉，在總控制器的控制下粉塵靜電檢測罐運動一定時間後，檢測罐內的靜電參數，此時，第一電機控制支撐座停在靠近總控制器的位置開關處，導電針和數據針與粉塵靜電檢測罐的導電槽充分接觸，粉塵靜電檢測罐裡的微控制器控制靜電檢測傳感器檢測罐內的靜電參數，並將檢測數據通過單總線數據線傳輸至總控制器。

有益效果：本發明中，粉塵靜電檢測罐具有靜電檢測傳感器，所述控制系統控制粉塵靜電檢測罐的水平移動和轉動，且接收靜電檢測傳感器採集的靜電參數。在水平和垂直方向的兩個維度，實現靜電檢測罐的水平移動和旋轉，從而使粉塵可以充分接觸，更為真實還原了工業粉塵的環境，檢測的靜電參數更為準確。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的支撐座的機構示意圖。

其中：1.底座，2.軌道，3.支撐座，4.粉塵靜電檢測罐，5.控制系統，6.第一電機，7.鋸齒帶，8.第二電機，9.傳動槽，10.位置開關，11.數據針，12.導電針。

具體實施方式

實施例1：粉塵在輸送和存儲過程中由於靜電而引發的粉塵爆炸之所以難以預防，主要是因為易爆粉塵的種類繁多，輸送和存儲介質各異。加之溫溼度、壓力等環境參數突變無常，特別是在工業生產和實驗研發過程中，有時會發生多種粉塵混合的情況，這給粉塵靜電的預防和檢測帶來不小的難度。

本實施例提供一種實驗用粉塵靜電自動檢測裝置，該裝置可用在實驗室，能夠高效率地對多種粉塵物質、多種存儲介質、多種環境參數下長時間模擬粉塵運動並實時進行粉塵靜電檢測。

實驗用粉塵靜電自動檢測裝置，由底座1、軌道2、支撐座3、電機、粉塵靜電檢測罐4、位置開關、總控制器部分等組成。

底座1用以安裝電機、軌道2和支撐座3。

其中靜電檢測罐由罐體、傳動槽9、粉塵注入孔、排氣孔、防爆孔、微控制器、粉塵靜電檢測傳感器和導電槽組成。其中三條導電槽呈環形與罐體圓心重合 安裝在罐體左側一面，負責向微控制器供電及傳輸數據；微控制器和粉塵靜電檢測傳感器安裝在罐體內部靠左一面；傳動槽9設在罐體中間的外部，由支撐座3上的電機通過驅動傳動槽9帶動罐體轉動；粉塵注入孔、排氣孔、防爆孔安裝在罐體靠右一側，負責注入粉塵、排出粉塵及防爆。

軌道2安裝在底座1上，該實施例選用三條軌道2，用來確定支撐座3的水平運動路線，支撐座3底部設有上、下兩臺電機，兩臺電機都固定於支撐座3內部，分別是第一電機6和第二電機8，所述第一電機6驅動鋸齒輪轉動，該鋸齒輪與鋸齒帶7嚙合，鋸齒輪轉動以帶動支撐座3沿鋸齒帶7水平方向移動。粉塵靜電檢測罐4是圓柱形，兩個底面為水平朝向放置，且支撐座3上部安有一對寬度、高度可調且上端有向內凸起的支撐架，用以固定靜電檢測罐的相對位置，在粉塵靜電檢測罐4的圓周上開有與底面平行的傳動槽9，該傳動槽9的輪齒與其下方的齒輪嚙合，所述齒輪位於支撐座3內部，並由第二電機8驅動旋轉，齒輪帶動粉塵靜電檢測罐4以支撐架為旋轉軸而轉動，靜電檢測罐在這兩個電機的作用下在兩個維度做可控的運動，以使粉塵與罐體充分摩擦。粉塵靜電檢測罐4由罐體、傳動槽9、粉塵注入孔、排氣孔、防爆孔、微控制器、靜電檢測傳感器和導電槽組成；靜電檢測罐為滿足不同的測試條件可有多種容積型號。

總控制器一端通過USB與電腦相連用來雙向傳輸數據；總控制器一端與控制六臺電機的控制器相連；一端與三條單總線數據傳輸線相連，用來讀取罐內微控制器測出的靜電數據。

通過改變各種粉塵靜電影響參數和記錄粉塵靜電數據，實驗人員可以獲得不同粉塵、不同存儲介質、不同環境參數和不同時間點的粉塵靜電實驗數據，通過分析實驗數據可以大大提高粉塵靜電和粉塵爆炸的預防效率。同時，該裝置還具有成本低、佔地少、自動化程度高、測量效率高等特點。

該實施例中所述實驗用粉塵靜電自動檢測裝置，在進行靜電檢測時，步驟如下：

實驗人員首先按粉塵混合種類不同和空氣參數不同來選擇不同材質、容積為1.5升、2.5升、3.5升或5升的粉塵靜電檢測罐4(一般情況下粉塵混合種類多、空氣溼度小、空氣溫度高時傾向於選擇容積較大的罐體)；將定量的待檢粉塵與定量的溫、溼度的空氣通過粉塵注入孔注入粉塵靜電檢測罐4。根據粉塵靜電檢測罐4的容積大小調整支撐座3上支撐架的寬度和高度，使支撐架一對頂端向內 凸起的中心正對粉塵靜電檢測罐4兩端的圓柱形凹型中心，其中支撐架頂端向內凸起的圓柱體直徑略大於粉塵靜電檢測罐4的凹型中心2毫米。通過支撐架頂端的凸起的圓柱體可以將粉塵靜電檢測罐4相對固定。每條軌道2上設有三個位置開關A、B和C，粉塵靜電檢測罐4在兩個電機的作用下在兩個維度做可控的運動，以使粉塵與罐體充分摩擦。總控制器一端通過USB與電腦相連用來雙向傳輸數據；總控制器一端與控制6臺電機的控制器相連；一端與3條單總線數據傳輸線相連，用來讀取罐內微控制器測出的靜電數據。粉塵靜電檢測罐4固定完畢之後，裝置啟動。電腦程式通過USB總線向總控制器發送各條軌道2的兩個維度的運動數據及靜電檢測間隔頻率。支撐座3夾住粉塵靜電檢測罐4在兩個電機的驅動下，分別沿X軸在位置開關B和位置開關C之間做直線反覆運動和沿Y軸做罐體正、反旋轉。兩個維度的罐體運動使得粉塵與罐體充分摩擦並產生靜電。在總控制器的控制下罐體運動一定時間後，需檢測罐內的靜電參數。支撐座3下方的電機控制支撐座3停在位置開關A處。粉塵靜電檢測罐4的一端設有三條導電槽分別對應為電源正極、單總線數據線和電源負極。軌道2的一端都設有位置可調、可固定的二根導電針12和一根數據針11，正好對應粉塵靜電檢測罐4的電源正極、單總線數據線和電源負極。當支撐座3停在位置開關A處時，導電針12和數據針11與粉塵靜電檢測罐4的三條導電槽充分接觸，粉塵靜電檢測罐4裡的微控制器控制靜電檢測傳感器檢測內部靜電參數，並將檢測數據通過單總線數據線傳給總控制器。電腦軟體將詳細記錄各個粉塵靜電檢測罐4的實時靜電數據，以此幫助實驗人員分析多種粉塵在不同條件的靜電特性。

本實施例的實驗用粉塵靜電自動檢測裝置可以在實驗室環境下對多種粉塵進行靜電檢測，該裝置具有成本低、效率高、實時性強且自動化程度高的特點。

以上所述，僅為本發明創造較佳的具體實施方式，但本發明創造的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明創造披露的技術範圍內，根據本發明創造的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明創造的保護範圍之內。