CN103768967A - 漏斗吸嘴式粉尘发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实验用粉尘发生器，特别涉及一种粉尘数量、粉尘粒径、粉尘浓度可控以及整体结构简单、操作方便、应用范围广、封装较好的漏斗吸嘴式粉尘发生器，由搅拌电机、机箱、搅拌杆、粉尘给料漏斗、吸嘴、转盘、负压管、粉尘出口、步进电机、监测传感器、负压发生装置、微型计算机、遥控器、电磁阀、步进电机驱动器和故障传感器组成。搅拌杆搅动漏斗中的粉尘使其均匀流动，转盘在步进电机驱动下转动时，粉尘从漏斗底部出口呈线状流入到转盘上，微型计算机控制的负压发生装置通过负压管连接的吸嘴把粉尘吸入到负压发生装置型腔内部，与空气充分混合后喷出，供粉尘浓度测试分析和粉尘分布规律、运移规律和沉降规律等研究内容使用。

Description

漏斗吸嘴式粉尘发生器

技术领域

本发明可精确产生粉尘数量、控制粉尘粒度组成、调节不同粒径粉尘浓度，同时可实现自动控制；本发明可为粉尘浓度测试研究、粉尘分布规律和运移规律研究、不同粒径粉尘沉降规律以及矿工尘肺病理研究提供定量连续的粉尘源，属于科研实验用器械。

背景技术

煤矿井下的采煤、爆破等工作面往往会产生大量粉尘，这些粉尘严重影响矿井的安全生产、危害工人身体健康。因此为降低粉尘浓度、减小各种粉尘对矿井生产的影响，必须研究粉尘分布规律、运移规律和沉降规律。粉尘粒径越小，危害越大。所以必须了解不同粒径粉尘的分布情况，根据不同粒径粉尘的分布特征及其性质，正确选择除尘和降尘方法，以减少粉尘的危害，做好劳动保护工作。我国煤矿粉尘粒径主要分成4种等级：＜2μm；≥2～5μm；＞5～10μm；＞10μm，其中粒径＜５μm的粉尘称为呼吸性粉尘，对矿工身体健康危害较大。

在现有技术中，测试全尘或呼吸性粉尘浓度，研究粉尘各种规律时，缺少专门设备提供连续、数量可控、粉尘粒径可变的粉尘源。分析矿井粉尘浓度及其规律时，只能到井下工作面进行粉尘采样，给粉尘测试和研究工作带来诸多不便。而且通过粉尘采样不能研究粉尘在巷道空间持续的分布状态和运动情况，也就不能得到合理的控尘方法，更不能产生连续、高浓度的可呼吸性粉尘来满足尘肺病理研究的需要。

发明内容

为克服上述技术不足，本发明提供一种结构简单、便于携带、应用范围广、操作方便、控制灵活、安全性高、适合实验室洁净环境使用的漏斗吸嘴式粉尘发生器。

本发明解决技术问题采用的方案是：一种由搅拌电机、机箱、搅拌杆、粉尘给料漏斗、吸嘴、转盘、负压管、粉尘出口、步进电机、负压发生装置、微型计算机、遥控器、故障传感器、电磁阀、步进电机驱动器、监测传感器组成的漏斗吸嘴式粉尘发生器。其特点是提供多种数量精确可控、连续、粉尘粒径变化的粉尘源。该发生器包含由微型计算机控制工作的四组粉尘供料装置，每组装置都由一个搅拌电机、一个搅拌杆、一个粉尘给料漏斗和一个转盘组成。搅拌杆搅动漏斗中的粉尘使其均匀流动，当转盘在步进电机驱动下转动时，粉尘从漏斗底部出口呈线状流入到转盘上。微型计算机控制的负压发生装置通过负压管连接的吸嘴把粉尘吸入到负压发生装置型腔内部，与空气充分混合后喷出，供粉尘浓度测试分析和粉尘分布规律、运移规律和沉降规律等研究内容使用。

粉尘供料装置的四个漏斗中放入四种粒径不同的粉尘，粉尘供料装置的转盘分别由四个步进电机独立驱动。四组供料装置可同时工作，也可每组单独工作，从而实现四种粒径的粉尘可同时存在，也可单独存在，供研究四种粉尘分布规律使用。

微型计算机通过步进电机驱动器控制的步进电机速度不同，转盘速度就会不同，由吸嘴吸入的粉尘数量就不同，在发生器出口处空气中的粉尘浓度就不同。因此，选择不同的转盘步进电机速度和吸嘴结构参数，就会得到不同的粉尘浓度，从而实现粉尘连续供给，为研究不同粉尘浓度对矿井生产和人员危害提供数量可控的粉尘源。

通过调节连接负压发生装置的各种控制阀，实现对负压发生装置空气压力可控，为研究四种粒径粉尘在不同空气压力作用下的沉降规律提供持续、数量精确控制的粉尘源。同时调节负压变化范围，可为模拟爆破作业产生粉尘的突然变化情况和分布状况提供所需的大量粉尘。

为便于使用者在清洁环境中工作以及操作发生器，该发生器采用近距离遥控方式对微型计算机进行无线设置，方便对粉尘数量、粉尘粒径等各种参数进行实时调整。

本发明的有益效果是：该漏斗吸嘴式粉尘发生器可以实现四种粒径粉尘同时或单独形成连续不断的粉尘源，四种粒径粉尘数量可准确控制，容易实现对四种粒径粉尘浓度精确控制；同时便于研究四种粉尘的分布规律和沉降规律。该发明能实现无线操作，避免使用者直接接触粉尘，安全可靠，结构设计合理，维修方便。

附图说明

图1示漏斗吸嘴式粉尘发生器整体外观图。

图2示发生器整体结构图。

图3示去机箱后发生器内部结构图。

图4示粉尘供料装置部件图。

图5示漏斗结构图。

图6示吸嘴结构图。

图7示漏斗吸嘴式发生器系统控制框图。

 图2中：1-搅拌电机；2-机箱；3-搅拌杆；4-粉尘给料漏斗；5-吸嘴；6-转盘；7-负压管；8-粉尘出口；9-步进电机；10-负压发生装置；11-微型计算机；12-电磁阀；13-步进电机驱动器；14-故障传感器；15-粉尘加料口。

图1中：18-遥控器。

图3中：16-气源入口。

图4中：17-监测传感器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作具体介绍。

在图2中，通过粉尘加料口（15）加入不同粒径粉尘，然后启动粉尘发生器，从图3中的气源入口（16）供入所需压力气源，微型计算机（11）先启动电磁阀（12），使负压发生装置（10）开始工作，负压管（7）内产生负压，吸嘴（6）同时做好吸入粉尘的准备工作。控制器（11）然后控制搅拌电机（1）转动，搅拌电机（1）驱动搅拌杆（3）转动，把漏斗（4）中的粉尘搅拌均匀并保持流动状态。

然后由步进电机驱动器（13）控制的步进电机（9）驱动转盘（6）旋转，粉尘从漏斗（4）底部出口（4-1）呈线状流入到转盘上，并随转盘一起运动。当粉尘到达吸嘴口（5-1）时被吸嘴（5）吸入，粉尘通过负压管（7）、负压发生装置（10）后，从粉尘出口（8）喷出。通过控制四个步进电机（9）的转速和圈数以及合理选择吸嘴（5）的结构参数可以精确控制每种粉尘的排出数量，从而控制粉尘所在空间的浓度，为不同粉尘浓度对安全生产和人体呼吸疾病病理的研究提供连续、数量可控的粉尘源；通过设置四个步进电机（9）的运行状态（同时工作或单独工作），可对四种粒径粉尘在空间的分布情况进行控制，从而为研究不同粉尘的沉降规律和运移规律提供粒径规格可变的粉尘源。监测传感器（17）可监测吸嘴口（5-1）处的粉尘流动情况，可及早发现吸嘴口（5-1）处是否出现粉尘堵塞，故障传感器（14）对整个漏斗吸嘴式粉尘发生器的步进电机和搅拌电机故障进行监测，并通过微型计算机（11）对发生的故障进行判断分析，并发出相应的控制指令。

通过近距离遥控器（18）对微型计算机进行设置，实现对微型计算机（11）的各种参数进行无线设置，从而可以方便灵活的改变喷出粉尘的浓度和粒径。

Claims (8)

1.一种漏斗吸嘴式粉尘发生器，其特征是：在图2中，通过粉尘加料口（15）加入四种粒径粉尘，然后启动粉尘发生器，从图3中的气源入口（16）供入所需气源，微型计算机（11）先启动电磁阀（12），使负压发生装置（10）开始工作，负压管（7）内产生负压，吸嘴（6）开始工作；微型计算机（11）然后控制搅拌电机（1）转动，搅拌电机（1）驱动搅拌杆（3）转动，使得粉尘给料漏斗（4）中的粉尘保持流动状态，然后由步进电机驱动器（13）控制步进电机（9）驱动转盘（6）旋转，粉尘从漏斗（4）底部出口（4-1）呈线状流出，并随转盘一起运动；当粉尘到达吸嘴口（5-1）时被吸嘴（5）吸入，粉尘通过负压管（7）、负压发生装置（10）后，从出口（8）喷出；通过控制四个步进电机（9）的转速和圈数就可以精确控制所排出粉尘浓度、粒径规格和粉尘量，以供不同的实验使用；通过近距离遥控器（18）对微型计算机（11）的参数进行设置可以方便灵活的改变喷出粉尘的各种参数。

2.根据权利要求1所述的粉尘发生器，其特征是：该发生器包含由微型计算机控制工作的四组粉尘供料装置，每组装置都由一个搅拌电机（1）、一个搅拌杆（3）、一个粉尘给料漏斗（4）和一个转盘组成，搅拌杆（3）搅动漏斗（4）中的粉尘，使其均匀流动。

3.根据权利要求1所述的粉尘发生器，其特征是：通过控制四个步进电机（9）的转速和圈数，以及合理选择吸嘴口（5-1）的结构参数，就可以精确控制所排出粉尘浓度、粒径规格和粉尘量。

4.根据权利要求1所述的粉尘发生器，其特征是：所述的吸嘴（5）及其吸嘴口（5-1）结构如图7所示。

5.根据权利要求1所述的粉尘发生器，其特征是：粉尘发生器的全部工作装置都封装在机箱（2）内。

6.根据权利要求1所述的粉尘发生器，其特征是：可通过监测传感器（17）对吸嘴口（5-1）处的粉尘流动情况进行监测，以防止粉尘出现堵塞。

7.根据权利要求1所述的粉尘发生器，其特征是：可通过故障传感器（14）对整个漏斗吸嘴式粉尘发生器的步进电机和搅拌电机故障进行监测，并通过微型计算机（11）对发生的故障进行判断分析，并发出相应的控制指令。

8.根据权利要求1所述的粉尘发生器，其特征是：可通过近距离遥控器（18）对微型计算机（11）的参数进行无线设置。

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