CN109883784A - 粉尘发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种粉尘发生装置，包括装置骨架，所述装置骨架上安装有漏斗组件，所述漏斗组件的下方安装有用以调节漏斗开口大小的漏斗开口调节组件，在装置骨架内安装有送料机构组件，漏斗组件通过漏斗开口调节组件与送料机构组件连通，用以将漏斗组件内的原料输送到送料机构组件内，所述送料机构组件的下端通过管道与扩散管组件相连通，送料机构组件将漏斗组件内的原料混合后输送到扩散管组件进行扩散形成粉尘，可装不同性质的粉尘样品，实现样品多元化，与客观工况相近，实验数据代表性好，发尘气流稳定，尘粒分布均匀。
Description
技术领域
本发明涉及粉尘研究领域，特别是涉及一种用于模拟劳动作业场所粉尘源的粉尘浓度的粉尘发生装置。
背景技术
粉尘危害，有目共睹，其过之一是污染大气，危害人类的健康。飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。当人体吸入粉尘后，小于5μm的微粒，极易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被细胞所吸收，导致细胞结构的破坏。此外，粉尘还会沾污建筑物，使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用，抑制其生长。粉尘其过之二是爆炸危害。随着工业的发展，粉尘爆炸事故是屡见不鲜，爆炸粉尘的种类也越来越多。粉尘和其他物质一样具有一定能量。由于粉尘的粒径小，表面积大，从而其表面能也增大。粉尘与空气混合，能形成可燃的混合气体，若遇明火或高温物体，极易着火，倾刻间完成燃烧过程，释放大量热能，使燃烧气体骤然升高，体积猛烈膨胀，形成很高的膨胀压力。燃烧后的粉尘，氧化反应十分迅速，它产生的热量能很快传递给相邻粉尘，从而引起一系列连锁反应。粉尘发生爆炸与以下几个因素有关：(1)粒径大小；(2)化学成分；(3)爆炸浓度；(4)空气湿度；(5)有足够的点火温度；(6)足够的氧气；(7)粉尘紊动程度。粉尘虽然会发生爆炸，但若采取可靠的措施还是可以避免的，防范的措施应着眼于发爆的条件：控制粉尘浓度；杜绝起燃点；减低空气中氧的浓度；采取有效降尘措施；建立预报系统；设置爆炸压力泄放口等。此外，在管理上建立必要的规章制度，落实管理措施也是非常必要的。应运而生了相应的预防治理设备，在研制这些设备过程中，或在评价治理设备效果，或研究粉尘危害机理过程中都需要用到粉尘发生装置。粉尘发生装置应用于科研院所、环境保护、生产安全监督等部门对粉尘的研究。原有粉尘发生器粉尘品种单一、粉尘浓度不易调整控制、操作不便等一系列不足。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种用于模拟劳动作业场所粉尘源的粉尘浓度的粉尘发生装置，可装不同性质的粉尘样品，实现样品多元化，与客观工况相近，实验数据代表性好，发尘气流稳定，尘粒分布均匀。
本发明的技术方案：
一种粉尘发生装置，包括装置骨架，所述装置骨架上安装有漏斗组件，所述漏斗组件的下方安装有用以调节漏斗开口大小的漏斗开口调节组件，在装置骨架内安装有送料机构组件，漏斗组件通过漏斗开口调节组件与送料机构组件连通，用以将漏斗组件内的原料输送到送料机构组件内，所述送料机构组件的下端通过管道与扩散管组件相连通，送料机构组件将漏斗组件内的原料混合后输送到扩散管组件进行扩散形成粉尘。
所述装置骨架内还通过机架安装有调速电机和鼓风机，所述调速电机通过联轴节连接送料机构组件的导尘管内设置的螺杆，所述导尘管的两端通过安装吊板安装到装置骨架上，所述导尘管的上侧壁开设有与漏斗组件相连接的连接斗，所述导尘管的下侧壁上开设有连接管，所述连接管连接到导气管，导气管一端连接到鼓风机，另一端通过变径接头连接到扩散管组件。
所述导尘管靠近调速电机的一端安装有轴承挡圈，轴承挡圈与导尘管端部之间还安装有左端轴承位，所述导尘管远离调速电机的一端安装有右端轴承位，右端轴承位的外侧安装有将导尘管右端封闭的右端盖，轴承安装在左端轴承位和右端轴承位内用以将螺杆的转轴左端和右端支撑和固定。
所述连接斗和连接管均设置有三个，连接斗和连接管交错设置。
所述漏斗组件包括上盖、斗体以及基板，上盖安装在斗体的顶部用以将斗体密封，所述基板设置在斗体的底部用以实现漏斗组件与漏斗开口调节组件的连接，所述斗体的底部开口处设置有用以检测漏斗组件是否脱料的料位探头。
所述漏斗开口调节组件包括用以将其固定安装在装置骨架上的基座压板，基座压板上安装有基座，基座的中心位置开设有方便原料落入送料机构组件内的漏料孔，基座上安装导向板，导向板上方通过六角头螺栓将基板与基座相连接，从而完成漏斗组件的安装，所述基座压板上还安装有调节支撑板，在基座与调节支撑板之间安装有支撑挡块，支撑挡块的上方设置有插板，所述插板的上方设置有垫块，垫块上固定安装有螺母，螺母内套有穿过调节支撑板的螺杆，螺杆位于调节支撑板外侧固定连接有用以转动螺杆的手轮，所述手轮转动带动螺母沿螺杆左右移动，螺母沿螺杆左右移动带动插板沿导向板插入或退出漏料孔，实现漏斗开口调节。
所述基座与调节支撑板之间的基座压板上还安装有用以显示插板插入距离的标尺。
所述扩散管组件包括第一扩散管、第二扩散管以及第三扩散管，所述第一扩散管、第二扩散管以及第三扩散管的下方分别设置有托架，托架的下方设置支架，支架的底部安装有带刹车万向轮，所述第一扩散管、第二扩散管以及第三扩散管均通过托架和支架实现同心安装。
所述第一扩散管与第二扩散管接头处以及第二扩散管与第三扩散管接头处均安装有圆锥状阻流体，所述第一扩散管和第二扩散管均为圆筒状，两者之间通过连接头连接，第三扩散管为喇叭口状，用以将粉尘扩散。
所述漏斗组件的上方安装有吸尘罩，在装置骨架的旁边设置有方便给漏斗组件上料的上料楼梯组件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：原有粉尘发生器是单斗，粉尘样品品种单一，与许多实际工况差距大，使得试验结果代表性不强；本装置三斗工作，可装不同性质的粉尘样品，实现样品多元化，与客观工况相近，实验数据代表性好；
原粉尘发生器送料是通过漏斗出口导尘板的一定频率震动落料送尘，有的粉尘样品有一定粘性，导致落料送尘忽多忽少，甚至某次震动还不落尘，可靠性差，导致发尘浓度不均匀。本装置是采用螺杆送料，当螺杆埋在物料中，螺杆螺距容满物料，螺杆转动一圈必定送出一个螺距的容尘量，粉尘在重力作用必定落尘，送料可靠稳定，不会忽多忽少，保证了装置发尘浓度的均匀性。
原粉尘发生器粉尘浓度单一，不便调整发尘浓度；本装置可多途径调整发尘浓度，使得发尘浓度范围宽，调整方便。
原粉尘发生器没有料位报警功能，本装置有三个漏斗颈部装有料位探头，分别指示三斗料位情况，减轻了实验工作者的观察劳动强度。
本装置有粉尘扩散管路系统，发尘气流稳定，尘粒分布均匀。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为图1的侧向视图；
图3为本发明装置骨架内部安装结构示意图；
图4a为本发明轴承挡圈剖视结构示意图；
图4b为本发明左端轴承位剖视结构示意图；
图4c为本发明左端轴承位正面结构示意图；
图4d为本发明右端轴承位剖视结构示意图；
图4e为本发明右端盖剖视结构示意图；
图5为本发明螺杆结构示意图；
图6为本发明漏斗开口调节组件全开状态侧视图；
图7为本发明漏斗开口调节组件全开状态俯视图；
图8为本发明漏斗开口调节组件全关闭状态侧视图；
图9为本发明漏斗开口调节组件全关闭状态俯视图；
图10为本发明扩散管组件结构示意图；
图11为本发明漏斗组件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：
请参阅图1和图2，一种粉尘发生装置，包括装置骨架100，所述装置骨架100上安装有漏斗组件200，所述漏斗组件200的下方安装有用以调节漏斗开口大小的漏斗开口调节组件300，在装置骨架100内安装有送料机构组件400，漏斗组件200通过漏斗开口调节组件300与送料机构组件400连通，用以将漏斗组件200内的原料输送到送料机构组件400内，所述送料机构组件400的下端通过管道与扩散管组件500相连通，送料机构组件400将漏斗组件200内的原料混合后输送到扩散管组件500进行扩散形成粉尘。所述漏斗组件200的上方安装有吸尘罩600，在装置骨架100的旁边设置有方便给漏斗组件200上料的上料楼梯组件700。
请参阅图3-图5，所述装置骨架100内还通过机架安装有调速电机1和鼓风机2，所述调速电机1通过联轴节3连接送料机构组件400的导尘管9内设置的螺杆8，所述导尘管9的两端通过安装吊板4安装到装置骨架100上，所述导尘管9的上侧壁开设有与漏斗组件200相连接的连接斗10，所述导尘管9的下侧壁上开设有连接管11，所述连接管11连接到导气管12，导气管12一端连接到鼓风机2，另一端通过变径接头13连接到扩散管组件500。
请参阅图3-图5，所述导尘管9靠近调速电机1的一端安装有轴承挡圈5，轴承挡圈5与导尘管9端部之间还安装有左端轴承位6，所述导尘管9远离调速电机1的一端安装有右端轴承位14，右端轴承位14的外侧安装有将导尘管9右端封闭的右端盖15，轴承7安装在左端轴承位6和右端轴承位14内用以将螺杆8的转轴左端和右端支撑和固定。
在设计送料机构时，要考虑发尘浓度范围，在漏斗容量一定时，装置在中途不上料情况下，能连续发尘的时间；这就需要设计合理的送料螺杆参数，即螺杆的旋向、顶径、底径、螺距、叶片厚度等参数，计算单位螺距的容尘量；设计计算电机减速器的变速比，结合调速器确定调速电机的输出转速范围；以确定粉尘发生装置的发尘浓度范围。浓度范围可按下式计算：
C..........发尘浓度(mg/m3)
a.........螺杆每螺距容尘量(cm3/P)
P........螺杆每转螺距数(p/r)
n........调速电机每分钟转数(r/min)
ρ........粉尘密度(g/cm3)
q........鼓风机风量(m3/min)
螺杆8的螺旋为右旋，螺杆8的螺距为15㎜，螺杆8的底径30㎜，螺杆8的顶径54㎜，螺杆8的叶片厚度为3㎜。
所述连接斗10和连接管11均设置有三个，连接斗10和连接管11交错设置。
请参阅图11，所述漏斗组件200包括上盖201、斗体202以及基板203，上盖201安装在斗体202的顶部用以将斗体202密封，所述基板203设置在斗体202的底部用以实现漏斗组件200与漏斗开口调节组件300的连接，所述斗体202的底部开口处设置有用以检测漏斗组件200是否脱料的料位探头204。
漏斗容积大小，根据发尘浓度和连续工作时间长短设计，本装置按浓度范围中的中等发尘浓度、连续工作1小时设计。漏斗颈部设计装有料位报警器，当料位探头脱料时，发出报警声，提示漏斗需装粉尘样品。
请参阅图6-图9，所述漏斗开口调节组件300包括用以将其固定安装在装置骨架100上的基座压板301，基座压板301上安装有基座305，基座305的中心位置开设有方便原料落入送料机构组件400内的漏料孔303，基座305上安装导向板304，导向板304上方通过六角头螺栓302将基板203与基座305相连接，从而完成漏斗组件200的安装，所述基座压板301上还安装有调节支撑板310，在基座305与调节支撑板310之间安装有支撑挡块311，支撑挡块311的上方设置有插板307，所述插板307的上方设置有垫块309，垫块309上固定安装有螺母308，螺母308内套有穿过调节支撑板310的螺杆306，螺杆306位于调节支撑板310外侧固定连接有用以转动螺杆306的手轮312，所述手轮312转动带动螺母308沿螺杆306左右移动，螺母308沿螺杆306左右移动带动插板307沿导向板304插入或退出漏料孔303，实现漏斗开口调节。
请参阅图6-图9，所述基座305与调节支撑板310之间的基座压板301上还安装有用以显示插板307插入距离的标尺313。
请参阅图10，所述扩散管组件500包括第一扩散管504、第二扩散管505以及第三扩散管506，所述第一扩散管504、第二扩散管505以及第三扩散管506的下方分别设置有托架502，托架502的下方设置支架501，支架501的底部安装有带刹车万向轮503，所述第一扩散管504、第二扩散管505以及第三扩散管506均通过托架502和支架501实现同心安装。
请参阅图10，所述第一扩散管504与第二扩散管505接头处以及第二扩散管505与第三扩散管506接头处均安装有圆锥状阻流体507，所述第一扩散管504和第二扩散管505均为圆筒状，两者之间通过连接头连接，第三扩散管506为喇叭口状，用以将粉尘扩散。
在设计扩散管组件时，为了流速稳定均匀，各管段的长度都应不小于本管段管道直径的6倍，管道内安装有两个适应管径的两个圆锥状的阻流体，是为了气流均速、粉尘扩散均匀。管道各管段配有带万向轮的支架，支架和托架是为了调整管路中心距的高度，以便管路同心安装；支架配有带刹车万向轮，方便增减管路长度，确定管路长度同心安装好后，将万向轮刹车刹住，保证支架稳固性。喇叭段及其中的阻流体是为了更好地向试验环境均匀扩散粉尘。
工作过程：
粉尘发生装置工作过程：
1.漏斗装入粉尘样品待用；
2.调整好斗颈开口量待用；
3.按下装置总电源；
4.先启动鼓风机按钮，送风；(先送风，可防止粉尘堵塞管路)
5.启动螺杆电机，调整好电机转速，得到实验所需的粉尘浓度；开始实验；
6.实验完成后，先关闭送料螺杆电机，1分钟后关闭鼓风机按钮；
7.关闭装置总电源按钮；
8.完毕。
制造、生产工艺：
按设计图纸、工艺文件加工组装装置。
关键加工与安装：
螺杆要保证螺杆外圆、两轴承位、连接轴的同轴度要求；
送料机构组件的连接管有9个相贯焊接连接，不得影响螺杆的自由转动，要消除焊接应力变形；
消除整体结构的焊接应力变形；
电机安装应满足螺杆连接轴与电机轴的同轴度要求，螺杆转动送料自如；
漏斗调节组件的插板应进出调节自如；
管路接头不得有漏风现象。
技术要点
装置三斗设计，三斗可分别装入不同样品，粉尘样品多元性，可实现多元样品按比例混合实验；
螺杆送料时，每螺距的容尘量可量化，螺杆转动送料稳定可靠；
粉尘浓度调节可通过三斗分别工作改变浓度；可通过调节插板开口量调节浓度；可通过调节电机转速调节发尘浓度；故粉尘浓度调节范围宽，浓度调节手段多；
智能料位报警：在三个漏斗颈部装有料位探头，可分别告知三斗的料位情况，当探头脱料时，指示相应漏斗缺料，告知装料；实现一定智能，省得现场观察，免受不必要的污染之苦；
设计扩散管系统时，考虑了管路变径后的直管段，设计了均速的阻流体，使得装置发出的气流、粉尘分布均匀。
本粉尘发生装置与原有的粉尘发生器相比，它具有如下优点
原有粉尘发生器是单斗，粉尘样品品种单一，与许多实际工况差距大，使得试验结果代表性不强；本装置三斗工作，可装不同性质的粉尘样品，实现样品多元化，与客观工况相近，实验数据代表性好；
原粉尘发生器送料是通过漏斗出口导尘板的一定频率震动落料送尘，有的粉尘样品有一定粘性，导致落料送尘忽多忽少，甚至某次震动还不落尘，可靠性差，导致发尘浓度不均匀。本装置是采用螺杆送料，当螺杆埋在物料中，螺杆螺距容满物料，螺杆转动一圈必定送出一个螺距的容尘量，粉尘在重力作用必定落尘，送料可靠稳定，不会忽多忽少，保证了装置发尘浓度的均匀性。
原粉尘发生器粉尘浓度单一，不便调整发尘浓度；本装置可多途径调整发尘浓度，使得发尘浓度范围宽，调整方便。
原粉尘发生器没有料位报警功能，本装置有三个漏斗颈部装有料位探头，分别指示三斗料位情况，减轻了实验工作者的观察劳动强度。
本装置有粉尘扩散管路系统，发尘气流稳定，尘粒分布均匀。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种粉尘发生装置，包括装置骨架(100)，其特征在于：所述装置骨架(100)上安装有漏斗组件(200)，所述漏斗组件(200)的下方安装有用以调节漏斗开口大小的漏斗开口调节组件(300)，在装置骨架(100)内安装有送料机构组件(400)，漏斗组件(200)通过漏斗开口调节组件(300)与送料机构组件(400)连通，用以将漏斗组件(200)内的原料输送到送料机构组件(400)内，所述送料机构组件(400)的下端通过管道与扩散管组件(500)相连通，送料机构组件(400)将漏斗组件(200)内的原料混合后输送到扩散管组件(500)进行扩散形成粉尘。
2.根据权利要求1所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述装置骨架(100)内还通过机架安装有调速电机(1)和鼓风机(2)，所述调速电机(1)通过联轴节(3)连接送料机构组件(400)的导尘管(9)内设置的螺杆(8)，所述导尘管(9)的两端通过安装吊板(4)安装到装置骨架(100)上，所述导尘管(9)的上侧壁开设有与漏斗组件(200)相连接的连接斗(10)，所述导尘管(9)的下侧壁上开设有连接管(11)，所述连接管(11)连接到导气管(12)，导气管(12)一端连接到鼓风机(2)，另一端通过变径接头(13)连接到扩散管组件(500)。
3.根据权利要求2所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述导尘管(9)靠近调速电机(1)的一端安装有轴承挡圈(5)，轴承挡圈(5)与导尘管(9)端部之间还安装有左端轴承位(6)，所述导尘管(9)远离调速电机(1)的一端安装有右端轴承位(14)，右端轴承位(14)的外侧安装有将导尘管(9)右端封闭的右端盖(15)，轴承(7)安装在左端轴承位(6)和右端轴承位(14)内用以将螺杆(8)的转轴左端和右端支撑和固定。
4.根据权利要求2所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述连接斗(10)和连接管(11)均设置有三个，连接斗(10)和连接管(11)交错设置。
5.根据权利要求1所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述漏斗组件(200)包括上盖(201)、斗体(202)以及基板(203)，上盖(201)安装在斗体(202)的顶部用以将斗体(202)密封，所述基板(203)设置在斗体(202)的底部用以实现漏斗组件(200)与漏斗开口调节组件(300)的连接，所述斗体(202)的底部开口处设置有用以检测漏斗组件(200)是否脱料的料位探头(204)。
6.根据权利要求5所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述漏斗开口调节组件(300)包括用以将其固定安装在装置骨架(100)上的基座压板(301)，基座压板(301)上安装有基座(305)，基座(305)的中心位置开设有方便原料落入送料机构组件(400)内的漏料孔(303)，基座(305)上安装导向板(304)，导向板(304)上方通过六角头螺栓(302)将基板(203)与基座(305)相连接，从而完成漏斗组件(200)的安装，所述基座压板(301)上还安装有调节支撑板(310)，在基座(305)与调节支撑板(310)之间安装有支撑挡块(311)，支撑挡块(311)的上方设置有插板(307)，所述插板(307)的上方设置有垫块(309)，垫块(309)上固定安装有螺母(308)，螺母(308)内套有穿过调节支撑板(310)的螺杆(306)，螺杆(306)位于调节支撑板(310)外侧固定连接有用以转动螺杆(306)的手轮(312)，所述手轮(312)转动带动螺母(308)沿螺杆(306)左右移动，螺母(308)沿螺杆(306)左右移动带动插板(307)沿导向板(304)插入或退出漏料孔(303)，实现漏斗开口调节。
7.根据权利要求6所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述基座(305)与调节支撑板(310)之间的基座压板(301)上还安装有用以显示插板(307)插入距离的标尺(313)。
8.根据权利要求6所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述扩散管组件(500)包括第一扩散管(504)、第二扩散管(505)以及第三扩散管(506)，所述第一扩散管(504)、第二扩散管(505)以及第三扩散管(506)的下方分别设置有托架(502)，托架(502)的下方设置支架(501)，支架(501)的底部安装有带刹车万向轮(503)，所述第一扩散管(504)、第二扩散管(505)以及第三扩散管(506)均通过托架(502)和支架(501)实现同心安装。
9.根据权利要求8所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述第一扩散管(504)与第二扩散管(505)接头处以及第二扩散管(505)与第三扩散管(506)接头处均安装有圆锥状阻流体(507)，所述第一扩散管(504)和第二扩散管(505)均为圆筒状，两者之间通过连接头连接，第三扩散管(506)为喇叭口状，用以将粉尘扩散。
10.根据权利要求1-8任一所述的粉尘发生装置，其特征在于：所述漏斗组件(200)的上方安装有吸尘罩(600)，在装置骨架(100)的旁边设置有方便给漏斗组件(200)上料的上料楼梯组件(700)。
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