CN103521029B - 一种用于煤矿用可移动式应急救生舱的自动化空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于煤矿用可移动式应急救生舱的自动化空气净化器，包括空气净化装置及自动化控制系统构成，所述空气净化装置包括：外壳，防爆调速风机进风口，盒装药剂，防爆调速风机手动开关及自动控制器，防爆调速风机出风口，储物柜，防爆调速风机以及防震支撑座；所述自动化控制系统设置在可移动式应急救生舱内，包括电源，气体检测设备，计时器，控制中心，报警装置。该净化器主要针对煤矿事故状态下救生舱内在紧急情况下可能出现的多种有毒有害气体。该净化器当气体浓度达到危险值时报警装置语音报警并以设定功率自动开启净化装置，当浓度降低到设定的下限时自动关闭净化器，实现空气净化器的自动化控制。

Description

一种用于煤矿用可移动式应急救生舱的自动化空气净化器

技术领域

本发明属于煤矿安全设备，具体涉及一种矿用可移动式硬体救生舱的自动化空气净化装置。

背景技术

我国是一个煤炭消费大国，由于矿井生产技术水平的相对落后等多方面的原因，导致矿难事故时有发生。救生舱是为遇难矿工提供的一个安全的密闭空间，其隔绝外部高温烟气的同时，对内能提供有氧的良好环境，去除二氧化碳、一氧化碳和硫化氢等有毒有害气体，为矿工赢得较长的待救援时间。

目前救生舱中的空气净化装置或是功能简单或是需要大功率电源维持，体积庞大，安全系数低，避险周期短，实际功效有限，而且基本为手动开启装置，当遇难人员处于恐慌且焦躁的状态时无法准确控制空气净化器。另外，目前空气净化器药剂更换时间长，且均为矿工自行决定药剂更换周期，操作复杂，能耗高。因此，迫切需要一种与舱内的检测监控系统相结合的，可以达到自动化控制的空气净化器，用来清除舱内的一氧化碳并且吸收舱内二氧化碳。

发明内容

本发明提供一种用于煤矿用可移动式应急救生舱的自动化空气净化器。该净化器主要针对煤矿事故状态下救生舱内在紧急情况下可能出现的多种有毒有害气体，尤其是舱内避难人员呼吸产生的二氧化碳进行处理，可以自动控制救生舱内部的二氧化碳气体浓度在人类生理需要的范围内。同时该装置可以净化舱内的其他常见有毒有害气体及恶臭，并能一定程度内调节舱内湿度。该装置与救生舱的检测监控系统结合，当气体浓度达到危险值时报警器语音报警并以设定功率自动开启净化装置，随着气体浓度的下降，净化装置功率逐步降低，当浓度降低到设定的下限时自动关闭净化器，同时对净化器各功率下的工作时间进行计时，根据各时间的分布及大小进行计算，计算结果超过设定值时语音提醒更换药剂，实现空气净化器的自动化控制。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的:

一种用于煤矿用可移动式应急救生舱的自动化空气净化器，包括空气净化装置及自动化控制系统构成；所述空气净化装置包括：外壳，防爆调速风机进风口，盒装药剂，防爆调速风机手动开关及自动控制器，防爆调速风机出风口，储物柜，防爆调速风机以及防震支撑座；其中，外壳上端开口，外壳及中间肋板内翻，形成支架，所述盒装药剂放置在支架上；防爆调速风机进风口设置在净化装置上端开口处；为防爆调速风机手动开关及自动控制器，自动控制器焊接在外壳内壁上，自动控制器设有2个或2个以上信号输出端，其中一个信号输出端与防爆调速风机相连，当舱内自动控制系统由于灾害失效时，手动开关控制启动、停止风机运行，以及调整风机转速；防爆调速风机出风口设置在外壳正面中部，为圆形不锈钢网；储物柜上端由钢板与防爆调速风机隔开，用以放置电源等相关设备；防爆调速风机焊接在净化装置中部，用于产生负压使空气循环，其电机防爆盒以及控制盒焊接在净化装置外壳内壁上；所述防爆调速风机进风口与防爆调速风机出风口分别设置在防爆调速风机的两端；防震支撑座焊接在外壳底端构成空气净化装置；

所述自动化控制系统设置在可移动式应急救生舱内，包括电源，气体检测设备，计时器，控制中心，报警装置；所述控制中心分别设置有2个或2个以上信号输入端和信号输出端；所述计时器、气体检测设备信号输出端分别与计算机控制中心的信号输入端相连，控制中心的其中一个信号输出端与自动控制器的信号输入端相连，控制中心通过自动控制器控制防爆调速风机，另一个信号输出端与报警装置相连；所述自动控制器的另一个信号输出端与计时器信号输入端相连。

进一步的，所述的净化装置外壳为不锈钢外壳，外壳的支架上可同时放置1-4个盒装药剂；所述盒装药剂为可更换盒装药剂，使用完毕后可直接更换新的装有新药剂的盒装药剂。

优选的，所述的盒装药剂的药剂盒为塑料制网状结构，更换前将所需药剂预先装入药剂盒中，可缩短更换时间。

优选的，所述的盒装药剂包括两个二氧化碳吸附剂盒、一个一氧化碳吸附剂盒、一个活性炭盒。

进一步的，所述的防爆调速风机手动开关，设置有低、中、高三个档位，用于手动调节风机转速。

进一步的，所述的防爆调速风机出风口在末端设有过滤网，用于过滤药剂因空气流动及反应等原因产生的粉尘，保证避险人员的健康。

进一步的，所述自动化控制系统的电源为蓄电池；用于对自动化控制系统供电。

进一步的，所述的气体检测设备包括不少于2台的多参数气体测定器，以及不少于两台的二氧化碳浓度传感仪，所述设备均匀布置在救生舱内部空间，信号输出端均与控制中心信号输入端分别相连。

进一步的，所述的计时器，当净化器工作时开始计时，分别对净化器不同功率下的工作时间进行记录，直至净化器关闭，完成一次计时后将所有结果反馈给控制中心。

进一步的，所述的控制中心，设置为二氧化碳浓度超过0.8%时命令以高档开启净化器，浓度降至0.6%时，调节净化器为中档运行，浓度降至0.4%时，调为低档，浓度低于0.2%时关闭净化器；当一氧化碳、甲烷、硫化氢等气体浓度超过其设定值时命令以高档开启净化器，低于安全值时关闭净化器，计时器反馈的时间，经过控制中心相应的计算分析后，对药剂药效做出相应判断，计算结果超过设定值后，命令报警器语音提醒更换药剂；所述的报警器，当气体浓度超标或者需要更换药剂时可语音提醒避险人员。

本发明的优点是：1、空气净化器结构紧凑，体积小，风阻小，能耗低；2、空气净化器有自动控制和手动控制两种方式，适应性强；3采用药剂盒的方式盛装药剂，操作简单；4、自动化程度高，减少避险人员的工作量，降低人为失误操作带来的危险；5、自动提醒更换药剂，更加准确及时。

附图说明

图1是本发明的外观结构示意图；

图2是本发明的局部剖视结构示意图；

图3是本发明的自动化控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

空气净化装置如图1及图2所示：空气净化装置包括：外壳1，防爆调速风机进风口2，盒装药剂3，防爆调速风机手动开关及自动控制器4，防爆调速风机出风口5，储物柜6，防爆调速风机7以及防震支撑座8；其中，外壳上端开口，外壳及中间肋板内翻，形成支架，盒装药剂3放置在支架上；盒装药剂为可更换盒装药剂，使用完毕后可直接更换新的装有新药剂的盒装药剂，盒装药剂的药剂盒为塑料制网状结构，更换前将所需药剂预先装入药剂盒中，可缩短更换时间。。

防爆调速风机进风口2设置在净化装置上端开口处；4为防爆调速风机手动开关及自动控制器，防爆调速风机手动开关，设置有低、中、高三个档位，用于手动调节风机转速。自动控制器焊接在外壳内壁上，自动控制器设有2个或2个以上信号输出端，其中一个信号输出端与防爆调速风机7相连，当舱内自动控制系统由于灾害失效时，手动开关控制启动、停止风机运行，以及调整风机转速；防爆调速风机出风口5设置在外壳正面中部，为圆形不锈钢网；防爆调速风机出风口5在末端设有过滤网，用于过滤药剂因空气流动及反应等原因产生的粉尘，保证避险人员的健康。储物柜6上端由钢板与防爆调速风机隔开，用以放置电源等相关设备；防爆调速风机7焊接在净化装置中部，用于产生负压使空气循环，其电机防爆盒以及控制盒焊接在净化装置外壳内壁上；所述防爆调速风机进风口与防爆调速风机出风口分别设置在防爆调速风机的两端；防震支撑座8焊接在外壳底端构成空气净化装置。

净化装置外壳1为不锈钢外壳，外壳的支架上可同时放置1-4个盒装药剂。

自动化控制系统结构示意图如图3所示，自动化控制系统设置在可移动式应急救生舱内，包括电源，气体检测设备，计时器，控制中心，报警装置；所述控制中心分别设置有2个或2个以上信号输入端和信号输出端；所述计时器、气体检测设备信号输出端分别与计算机控制中心的信号输入端相连，控制中心的其中一个信号输出端与自动控制器的信号输入端相连，控制中心通过自动控制器控制防爆调速风机，另一个信号输出端与报警装置相连；所述自动控制器的另一个信号输出端与计时器信号输入端相连。自动化控制系统的电源为蓄电池；用于对自动化控制系统供电。气体检测设备包括不少于2台的多参数气体测定器，以及不少于两台的二氧化碳浓度传感仪，所述设备均匀布置在救生舱内部空间，信号输出端均与控制中心信号输入端分别相连。当净化器工作时计时器开始计时，分别对净化器不同功率下的工作时间进行记录，直至净化器关闭，完成一次计时后将所有结果反馈给控制中心。

所述的控制中心，设置为二氧化碳浓度超过0.8%时命令以高档开启净化器，浓度降至0.6%时，调节净化器为中档运行，浓度降至0.4%时，调为低档，浓度低于0.2%时关闭净化器；当一氧化碳、甲烷、硫化氢等气体浓度超过其设定值时命令以高档开启净化器，低于安全值时关闭净化器，计时器反馈的时间，经过控制中心相应的计算分析后，对药剂药效做出相应判断，计算结果超过设定值后，命令报警器语音提醒更换药剂；所述的报警器，当气体浓度超标或者需要更换药剂时可语音提醒避险人员。

下面通过具体实施例进行说明：

发明提供了一种自动化控制的空气净化器，如图1和图2所示，净化装置外壳1由为不锈钢半封闭结构，尺寸为：650 mm×455 mm×800mm，防爆调速风机7的电机防爆盒以及控制盒焊接在净化装置不锈钢板内壁上；净化装置上端开口，外壳及中间肋板内翻，形成支架，用以放置盒装药剂3，可同时放置4个药剂盒，包括两个二氧化碳吸附剂盒、一个一氧化碳吸附剂盒、一个活性炭盒。由于没有额外的药剂床或药剂抽屉，本发明能够最大限度的透过空气，减小风机阻力；需更换药剂时，直接更换新的盒装药剂即可，操作简单，缩短更换时间；净化装置顶部为进风口2和正面中部出风口5，进风口边缘有密封条，确保进风口关闭时气体无法泄漏，空气在防爆调速风机的作用下在净化装置内部形成“L”型气流进行循环。

二氧化碳浓度传感器检测到二氧化碳的浓度超过0.8%，或者多参数气体检测器检测到一氧化碳等气体超过设定值时，警报器发出语音警报，具体是设置为二氧化碳浓度超过0.8%时命令以高档开启净化器，浓度降至0.6%时，调节净化器为中档运行，浓度降至0.4%时，调为低档，浓度低于0.2%时关闭净化器；当一氧化碳、甲烷、硫化氢等气体浓度超过其设定值时命令以高档开启净化器，低于安全值时关闭净化器，计时器反馈的时间，经过控制中心相应的计算分析后，对药剂药效做出相应判断，计算结果超过设定值后，命令报警器语音提醒更换药剂；所述的报警器，当气体浓度超标或者需要更换药剂时可语音提醒避险人员。同时空气净化器风机以高档开始工作，同时计时器开始计时。

净化器运行时，防爆调速风机7启动（防爆调速风机7由救生舱内蓄电池直流供电），在净化装置底部空间内产生负压腔，空气通过进风口2进入净化器，经过盒装药剂3，在此过程中空气中有毒有害气体与药剂发生化学或物理反应，被处理后的气体由正面中部的出风口5进入救生舱空间内。

随着二氧化碳或其他有毒有害气体浓度的降低，控制中心命令自动控制器调节净化器功率，使其逐步降为中档、低档；

当二氧化碳浓度传感器检测到二氧化碳的浓度低于0.2%，或者多参数气体检测器检测到一氧化碳等气体达到安全值时，控制中心命令自动控制器关闭净化器，此时空气净化器停止工作，同时计时器停止计时，并将结果反馈给控制中心。

净化器工作一段时间后，计时器反馈的时间经过计算值超过设定值，则控制中心命令警报器语音提醒避险人员更换药剂。此时舱内人员在舱内监控系统提示下手动取下失效的盒装药剂3，将刚装好的新鲜盒装药剂放到净化装置上。

当自动控制系统由于特殊原因失效时，避险人员可以通过空气净化器上的手动开关控制防爆调速风机，并通过观察药剂颜色判断更换药剂的时间。手动调节开关有高，中，低三个档位，完全满足避险的需要。

Claims (9)

1.一种用于煤矿用可移动式应急救生舱的自动化空气净化器，包括空气净化装置及自动化控制系统构成；其特征在于：

所述空气净化装置包括：外壳(1)，防爆调速风机进风口(2)，盒装药剂(3)，防爆调速风机手动开关及自动控制器(4)，防爆调速风机出风口(5)，储物柜(6)，防爆调速风机(7)以及防震支撑座(8)；其中，外壳(1)上端开口，外壳及中间肋板内翻，形成支架，所述盒装药剂(3)放置在支架上；防爆调速风机进风口(2)设置在净化装置上端开口处；所述防爆调速风机手动开关及自动控制器(4)中的自动控制器焊接在外壳内壁上，自动控制器设有2个以上信号输出端，其中一个信号输出端与防爆调速风机相连，当舱内自动化控制系统由于灾害失效时，手动开关控制启动、停止风机运行，以及调整风机转速；防爆调速风机出风口(5)设置在外壳正面中部，为圆形不锈钢网；储物柜(6)上端由钢板与防爆调速风机隔开，用以放置电源等相关设备；防爆调速风机(7)焊接在净化装置中部，用于产生负压使空气循环，其电机防爆盒以及控制盒焊接在净化装置外壳内壁上；所述防爆调速风机进风口(2)与防爆调速风机出风口(5)分别设置在防爆调速风机(7)的两端；防震支撑座(8)焊接在外壳底端构成空气净化装置；所述自动化控制系统设置在可移动式应急救生舱内，包括电源，气体检测设备，计时器，控制中心，报警装置；所述控制中心分别设置有2个以上信号输入端和信号输出端；所述计时器、气体检测设备信号输出端分别与计算机控制中心的信号输入端相连，控制中心的其中一个信号输出端与自动控制器的信号输入端相连，控制中心通过自动控制器控制防爆调速风机，另一个信号输出端与报警装置相连；所述自动控制器的另一个信号输出端与计时器信号输入端相连；所述的控制中心，设置为二氧化碳浓度超过0.8％时命令以高档开启净化器，浓度降至0.6％时，调节净化器为中档运行，浓度降至0.4％时，调为低档，浓度低于0.2％时关闭净化器；当一氧化碳、甲烷、硫化氢气体浓度超过其设定值时命令以高档开启净化器，低于安全值时关闭净化器，计时器反馈的时间，经过控制中心相应的计算分析后，对药剂药效做出相应判断，计算结果超过设定值后，命令报警器语音提醒更换药剂；所述的报警装置，当气体浓度超标或者需要更换药剂时可语音提醒避险人员。

2.根据权利要求1所述的自动化空气净化器，其特征在于，所述的净化装置外壳(1)为不锈钢外壳，外壳的支架上可同时放置1-4个盒装药剂(3)；所述盒装药剂(3)为可更换盒装药剂，使用完毕后可直接更换新的装有新药剂的盒装药剂(3)。

3.根据权利要求2所述的自动化空气净化器，其特征在于，所述的盒装药剂(3)，药剂盒为塑料制网状结构，更换前将所需药剂预先装入药剂盒中，可缩短更换时间。

4.根据权利要求1或3所述的自动化空气净化器，其特征在于，所述的盒装药剂(3)，包括两个二氧化碳吸附剂盒、一个一氧化碳吸附剂盒、一个活性炭盒。

5.根据权利要求1所述的自动化空气净化器，其特征在于，所述的防爆调速风机手动开关，设置有低、中、高三个档位，用于手动调节风机转速。

6.根据权利要求1所述的自动化空气净化器，其特征在于，所述的防爆调速风机出风口(5)，在末端设有过滤网。

7.根据权利要求1所述的自动化空气净化器，其特征在于，所述自动化控制系统的电源为蓄电池；用于对自动化控制系统供电。

8.根据权利要求1所述的自动化空气净化器，其特征在于，所述的气体检测设备包括不少于2台的多参数气体测定器，以及不少于两台的二氧化碳浓度传感仪，所述设备均匀布置在救生舱内部空间，信号输出端均分别与控制中心信号输入端相连。

9.根据权利要求1所述的自动化空气净化器，其特征在于，所述的计时器，当净化器工作时开始计时，分别对净化器不同功率下的工作时间进行记录，直至净化器关闭，完成一次计时后将所有结果反馈给控制中心。