37
(справочное)
Примеры искрообразующих систем
D.1 Общие требования
Для определения минимальной энергии зажигания пылевоздушной смеси допускается использовать конструкции искрообразующих цепей, описанные в D.2—D.5. С любой из этих конструкций возможно использование различных камер для воспламенения при условии, что распыление образца пыли оптимизировано и приняты необходимые меры безопасности с целью предотвращения побочных эффектов, возникающих в сравнительно больших сосудах от явлений электростатической разрядки в момент распыления. Данные явления вызывают дополнительную зарядку/разрядку конденсатора.
В случае отсоединения аккумулирующего конденсатора от электрода во время заряда, при расчете энергии искрового разряда, должно быть принято во внимание уменьшение напряжения, возникающее из-за увеличения электрической емкости при подключении конденсатора к электроду. При всех расчетах энергии необходимо учитывать полную электрическую емкость разрядной цепи и напряжение в момент разрядки.
D.2 Зажигание с помощью вспомогательной искры с использованием трех электродов
Схема установки для испытаний приведена на рисунке D.2.
Отличительным элементом этой установки для испытаний является межэлектродный промежуток, образованный тремя электродами. Два электрода, формирующие основной межэлектродный промежуток l, расположены соосно, имеют диаметр 3,2 мм, и их концы заострены до диаметра 2 мм на длине 20 мм. Свободный конец вспомогательного электрода 2 наклонен к основному межэлектродному промежутку и имеет длину 20 мм. Описанное устройство устанавливают в трубку Хартмана с открытым верхом, но оно может быть установлено и в других камерах для воспламенения.
После загрузки в устройство для получения пылевоздушной смеси требуемого количества пыли трубку устанавливают в исходное положение. Конденсатор С (от 20 до 10000 пФ), аккумулирующий энергию, заряжают с помощью высоковольтного зарядного устройства (ВВЗУ) через зарядное сопротивление R, которое ограничивает зарядный ток до 1 мА. Зажигание пылевоздушной смеси инициируют контрольным устройством (КУ). При каждом испытании запускают устройство, которое распыляет образец пыли, затем инициируют вспомогательную искру и запуск основного искрового разряда от аккумулирующего конденсатора.
Энергия вспомогательной цепи должна быть не более 1/10 энергии основной разрядной цепи.
D.3 Зажигание изменением межэлектродного промежутка
Схема установки для испытаний приведена на рисунке D.3.
В два отверстия для крепления электродов в трубке Хартмана с открытой верхней частью 1 вставляют пробки 2 из ПТФЭ (политетрафторэтилена). Пробки предназначены для того, чтобы укрепленные в них электроды 3 могли перемещаться. Заземленный электрод прикреплен к измерительному стержню микрометрического винта 4, зажим которого укорочен и прикреплен к модифицированной трубке Хартмана. На другой электрод, прикрепленный через изоляционную трубку из ПТФЭ 5 к толкателю управляемого пневматического поршня двойного действия 6, имеющего длину рабочего хода 10 мм (номинальный диаметр поршня — 35 мм; рабочее давление — 600 кПа), подают высокое напряжение. Электрод высокого напряжения подсоединен к конденсатору 7 емкостью от 26 пФ до 311 мкФ. Электростатический вольтметр 8 фиксирует напряжение, до которого заряжается конденсатор. После отсоединения генератора высокого напряжения 9 от цепи конденсатора открывается элек- тропневматический клапан, и сжатый воздух из камеры высокого давления 10 распыляет образец пыли, образуя пылевоздушную смесь. После задержки, установленной таймерным устройством 11, электрод высокого напряжения выдвигается в рабочее положение, и накопленная в конденсаторе энергия выделяется в межэлектродном промежутке.
D.4 Зажигание увеличением напряжения (зарядная цепь)
Схема установки для испытаний приведена на рисунке D.4.
Метод увеличения напряжения на конденсаторе цепи является одним из самых простых методов создания искрового разряда известной энергии для определения минимальной энергии зажигания пылевоздушных смесей.
Высоковольтный источник постоянного тока медленно повышает напряжение на конденсаторе до тех пор, пока не возникнет искровой разряд. Затем цикл повторяют, подавая серию искровых разрядов одинаковой энергии. В цепь включен токоограничивающий резистор сопротивлением от 108 до 109 Ом. Потенциал на конденсаторе измеряют электростатическим вольтметром, подсоединенным к обкладкам конденсатора через развязывающий резистор, имеющий сопротивление от 108 до 109 Ом. Изменяя емкость конденсатора и, если необходимо, напряжение разряда в данной цепи, можно легко получить искровые разряды от 1 мДж и выше.
Параметры схемы для формирования искровых разрядов требуемой энергии определяют до помещения образца пыли в камеру для воспламенения. Подбирают емкость конденсатора и напряжение от 10 до 30 кВ.
Затем устанавливают подбором напряжение и расстояние между электродами до появления в межэлектродном промежутке искровых разрядов требуемой энергии и равной 0,5 CU2. В данном выражении U — напряжение заряженного конденсатора, при котором возникает искровой разряд, С — полная электрическая емкость разрядной цепи электрода высокого напряжения, которая может быть измерена с помощью обычных мостовых методов постоянного