粉尘发生装置及涵道式大空间除尘模拟试验系统的制作方法

本发明涉及一种粉尘发生装置，所述粉尘发生装置用于向特定空间发送粉尘颗粒，在所述特定空间内模拟出自然环境中的粉尘状态。本发明还涉及应用有所述粉尘发生装置的涵道式大空间除尘模拟试验系统。

背景技术：

在煤矿开采领域，由于大部分矿层均远离地表，因此无法使用露天开采的方式，必须使用地下开采的方式。地下开采煤矿时需要挖采人员深入地里在地表下形成挖掘煤矿的煤井，煤井的通风效果一般比较差，挖采过程中产生的大量粉尘集聚在煤井内无法有效扩散，若气体中的粉尘集聚到一定浓度，有可能因为火星而引起爆炸，而且吸入过多的粉尘也会导致挖采人员患上慢性肺部疾病，如尘肺病，导致预期寿命减少。为了优化煤井的工作环境，减少粉尘对人体健康以及生命的危害，目前在地下煤井内往往使用喷雾降尘技术减少空气中粉尘的浓度，这样需要使用大量的雾化装置。市面上已经存在多种可以应用于煤矿井内的雾化装置，但是长期以来对雾化装置的选用、喷雾参数的设置、位置的设置等等，通常都是根据人们的实践经验进行主观选择。这样往往需要在现场进行多次的调试，不仅繁琐还非常耗时，也难以达到最佳的除尘效果。而且在煤井现场也不利于对雾化装置的喷雾除尘情况进行研究。要按照煤井的不同工序、地理环境等情况合理、快捷地选用、设置雾化装置，必须要有一种能够真实模拟煤井现场的风流状态、粉尘状态、喷雾状态和温湿度状态的模拟试验系统，在所述模拟试验系统内可以设置多种实验设备检测粉尘密度、除尘效果等，从而能够为喷雾装置的选用、参数调试提供真实、准确的数据。

专利cn201010185562.x中提出了一种煤矿工作面支架喷雾降尘仿真模拟装置，其包括仿真封闭式试验箱，仿真封闭式试验箱的前端设置有一入风口，后端设置有一出风口；该仿真封闭式试验箱内设置有用于模拟煤矿工作面的风速、压力条件的风流动力提供装置、用于模拟煤矿工作面粉尘产生状况的粉尘发生装置、用于模拟煤矿工作面支架喷嘴喷雾状况的喷雾装置与检测系统，风流动力提供装置设置在入风口；粉尘发生装置设置在仿真封闭式试验箱的前部，位于入风口的后方；喷雾装置与检测系统分别设置在仿真封闭式试验箱的中部。本发明采用仿真封闭式试验箱，通过检测系统收集并分析仿真封闭式试验箱的相关数据，为煤矿工作面科学合理的安装喷嘴提供了技术支持。

技术实现要素：

在模拟试验系统中真实地模拟煤矿粉尘环境是最重要的指标之一。专利cn201010185562.x中并没有详细地公开粉尘发生装置的结构。鉴于此，本发明的发明目的之一旨在提出一种能够均匀发尘的粉尘发生装置，其特征在于，包括用于存储样板粉尘的粉尘桶、用于分发样板粉尘的发粉装置和用于调节所述发粉装置的喷粉浓度的喷粉量调节装置，在所述粉尘桶的下部设置有进气管，在所述粉尘桶的上部设置有连通所述发粉装置的出气管，所述喷粉量调节装置设置在连接所述粉尘桶的所述进气管或所述出气管上，所述进气管连通压缩空气气源装置。

其中，在所述粉尘桶的下部设置有进气管，上述特征定义了所述进气管在所述粉尘桶上的连接位置，所述进气管可以是穿过所述粉尘桶的底壁连通所述粉尘桶的桶内腔，还可以是穿过所述粉尘桶的下部桶侧壁连通所述粉尘桶的桶内腔。这样，从所述压缩空气气源装置流出后通过所述进气管进入到所述粉尘桶内的压缩气体是从下往上吹送的，能够使团聚在所述粉尘桶底部的粉尘团初步发散并向上飘送。上述过程形成粉尘团的第一级吹散。

其中，在所述粉尘桶的上部设置有连通所述发粉装置的出气管，上述特征定义了所述出气管在所述粉尘桶上的连接位置，所述出气管可以是穿过所述粉尘桶的顶壁连通所述粉尘桶的桶内腔，还可以是穿过所述粉尘桶的上部桶侧壁连通所述粉尘桶的桶内腔。这样，被气流吹散并吹送到所述粉尘桶上部的粉尘颗粒或小粉尘团具有相对轻盈的质量，能够继续向上飘送并进入所述出气管内。当在所述出气管设置得比较长例如1m、2m或更长的情况下，粉尘团在所述出气管内流走的过程中受气流的持续推动、冲击而进一步发散成小体积的粉尘颗粒或小粉尘团。上述过程形成粉尘团的第二级吹散。

根据上述技术方案，与现有技术相比，本发明粉尘发生装置的有益技术效果在于：由于在所述粉尘桶的下部设置有进气管，在所述粉尘桶的上部设置有连通所述发粉装置的出气管，这样，依次经历形成于所述粉尘桶内的第一级吹散，以及形成于所述出气管内的第二级吹散，原先团聚一起的大粉尘团将被吹散为粉尘颗粒或相对小体积的小粉尘团。微细化后的粉尘更便于在空中自由扩散从而有利于在特定外部空间内形成粉尘密度相对均匀的粉尘环境。

为了能够进一步微细化粉尘，进一步的技术方案还可以是，所述发粉装置包括与所述出气管连接的粉尘喷嘴，套装所述粉尘喷嘴的引导管和衔接所述引导管的发粉缓冲盒，所述引导管延伸到所述发粉缓冲盒内，在所述发粉缓冲盒的至少一个侧壁体上设置有能够让粉尘溢出的细孔。其中，所述粉尘喷嘴能够提高从所述出气管输送到所述发粉缓冲盒内的粉尘的流速，使得粉尘猛烈地撞击到所述发粉缓冲盒的盒壁上并借此产生的撞击力进一步分散细化，继后粉尘反弹通过所述细孔发散到外部空间中。另外，所述引导管能够管制和收集刚从所述粉尘喷嘴喷射到所述发粉缓冲盒内的粉尘，避免从所述粉尘喷嘴喷射出来的粉尘无规律地炸开飞散。

进一步的技术方案还可以是，在所述粉尘桶的下部均布有2个以上的进气口，所述进气管分出几根支管分别连接到所述进气口。这样，有利于在所述粉尘桶的下部形成大面积均匀分布的气流，进而能够大面积地吹送粉尘，尽量把集聚在所述粉尘桶下部的粉尘都向上吹送，减少吹送盲区的形成。

进一步的技术方案还可以是，所述喷粉量调节装置是调压阀或流量调节阀。

本发明还提出一种涵道式大空间除尘模拟试验系统，其特征在于，包括有权利要求1到4任一所述粉尘发生装置，还包括有涵道、鼓风机，所述鼓风机的出风口连接于所述涵道前端进风口用于向所述涵道前端位置鼓风从而能够让所述涵道内具有向所述涵道后端流动的气流；所述发粉装置设置在所述涵道中，所述涵道中还设置有喷水雾装置、5个以上的粉尘浓度采样器和3个以上的温湿度检测仪，5个以上的所述粉尘浓度采样器设置在所述涵道的中心区域并分别沿所述涵道延伸的方向间隔布置，3个以上的所述温湿度检测仪设置在所述涵道的侧边区域并分别沿所述涵道延伸的方向间隔布置，其中，所述粉尘发生装置位于所述涵道前端进风口与所述喷水雾装置之间，而在所述粉尘发生装置与所述喷水雾装置之间至少设置1个所述粉尘浓度采样器和1个的所述温湿度检测仪，其余的所述粉尘浓度采样器和所述温湿度检测仪布置在所述喷水雾装置之后的涵道中。

根据上述技术方案，与现有技术相比，本发明的涵道式大空间除尘模拟试验系统的有益技术效果在于：由于所述发粉装置位于所述涵道前端进风口与所述喷水雾装置之间，如此通过所述发粉装置能够为所述涵道式大空间提供均匀分布的粉尘，粉尘借助所述鼓风机吹送出来的气流在所述涵道式大空间内进一步扩散而模拟出煤矿粉尘环境。另外，通过布置在所述发粉装置与所述喷水雾装置之间，以及所述喷水雾装置之后的涵道中的粉尘浓度采样器、温湿度检测仪测量出不同采集点处的温湿度、粉尘浓度，可计算出除尘率、温湿度变化，从而便于据此为所述喷水雾装置的选用、参数调试提供真实、准确的数据。

进一步的技术方案还可以是，所述鼓风机的驱动电源包括有变频器，所述变频器用于对所述鼓风机的输出风压进行多级调节。

进一步的技术方案还可以是，所述压缩空气气源装置包括空压机以及与所述空压机连接的储气罐，所述储气罐不仅连通所述粉尘桶下部的进气管而且连通所述喷水雾装置；其中所述喷水雾装置能够在压缩空气的带动下将水变成水雾。这样，所述储气罐能够分别为所述粉尘桶和所述喷水雾装置提供压缩空气。

进一步的技术方案还可以是，还包括中央控制器，所述中央控制器用于控制包括所述粉尘发生装置、鼓风机、喷水雾装置、粉尘浓度采样器和温湿度检测仪的工作并将所监控的数据予以存储、显示和输出。

附图说明

图1是应用本发明技术方案的粉尘发生装置100的结构原理示意图；

图2是应用本发明技术方案的涵道式大空间除尘模拟试验系统的立体结构原理示意图；

图3是所述涵道式大空间除尘模拟试验系统的俯视方向的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对应用本发明技术方案的粉尘发生装置及涵道式大空间除尘模拟试验系统的结构作进一步的说明。

如图1所示，本发明提出一种粉尘发生装置100，包括用于存储样板粉尘的粉尘桶1、用于分发样板粉尘的发粉装置2和用于调节所述发粉装置2的喷粉浓度的喷粉量调节装置32。在所述粉尘桶1的顶壁上设置有连通所述发粉装置2的出气管4。在所述粉尘桶1的底壁均布有4个进气口310，进气管3的一端分出4根支管31分别连接到所述进气口310，所述进气管3的另一端连通压缩空气气源装置8。这样，有利于在所述粉尘桶1的下部形成大面积均匀分布的气流，进而能够大面积地吹送粉尘，尽量把集聚在所述粉尘桶1下部的粉尘都向上吹送，减少吹送盲区的形成。所述喷粉量调节装置32设置在连接所述粉尘桶1的所述进气管3上。所述喷粉量调节装置32是调压阀或流量调节阀。当然在其他的实施方式中，所述出气管4、所述进气管3与所述粉尘桶1之间可以采用其他的连接方式，例如所述出气管4穿过所述粉尘桶1的上部桶侧壁连通所述粉尘桶1的桶内腔。在所述粉尘桶1的下部桶侧壁上设置2个、3个或4个等2个以上的所述进气口，所述进气管3连通所述进气口。另外，所述中喷粉量调节装置32也可以选择设置所述出气管4上。

在所述粉尘发生装置100工作发粉时，从所述压缩空气气源装置8流出后通过所述进气管3进入到所述粉尘桶1内的压缩气体是从下往上吹送的，能够使团聚在所述粉尘桶1底部的粉尘团初步发散并向上飘送。上述过程形成粉尘团的第一级吹散。继后被气流吹散并吹送到所述粉尘桶1上部的粉尘颗粒或小粉尘团具有相对轻盈的质量，能够继续向上飘送并进入所述出气管4内。当在所述出气管4设置得比较长例如1m、2m或更长的情况下，粉尘在所述出气管4内流走的过程中受气流的持续推动、冲击而进一步发散成更小体积的粉尘颗粒或小粉尘团。上述过程形成粉尘团的第二级吹散。这样，依次经历形成于所述粉尘桶1内的第一级吹散以及形成于所述出气管4内的第二级吹散，原先团聚一起的大粉尘团将被吹散为粉尘颗粒或相对小体积的小粉尘团。微细化后的粉尘更便于在空中自由扩散从而能够在特定外部空间内形成粉尘密度相对均匀的粉尘环境。

如图1所示，所述发粉装置2包括与所述出气管4连接的粉尘喷嘴21，套装所述粉尘喷嘴21的引导管22和衔接所述引导管22的发粉缓冲盒23，所述引导管22延伸到所述发粉缓冲盒23内，在所述发粉缓冲盒23的顶侧壁体上设置有能够让粉尘溢出的细孔230。当然在其他的实施方式中，所述细孔230还可以设置在所述发粉缓冲盒23的盒侧壁上。其中，所述粉尘喷嘴21能够提高从所述出气管4输送到所述发粉缓冲盒23内的粉尘的流速，使得粉尘猛烈地撞击到所述发粉缓冲盒23的盒壁上并借此产生的撞击力进一步分散细化，继后粉尘反弹通过所述细孔230发散到外部空间中。另外，所述引导管22能够管制和收集从所述粉尘喷嘴21喷射出来的粉尘，避免刚从所述粉尘喷嘴21喷射出来的粉尘在所述发粉缓冲盒23内无规律地炸开飞散。为了便于检测所述发粉装置2的气压情况，还设置有连通所述粉尘喷嘴21的气压表24.

如图2和图3所示，本发明还提出一种涵道式大空间除尘模拟试验系统，包括有所述粉尘发生装置100、涵道5、鼓风机51，所述鼓风机51的出风口连接于所述涵道5前端进风口用于向所述涵道5前端位置鼓风从而能够让所述涵道5内具有向所述涵道5后端流动的气流。所述粉尘发生装置100的发粉装置2设置在所述涵道5中，所述涵道5中还设置有喷水雾装置6、5个粉尘浓度采样器71和5个温湿度检测仪7，5个所述粉尘浓度采样器71设置在所述涵道5的中心区域并分别沿所述涵道5延伸的方向间隔布置，5个所述温湿度检测仪7设置在所述涵道5的侧边区域并分别沿所述涵道5延伸的方向间隔布置，其中，所述发粉装置2位于所述涵道5前端进风口与所述喷水雾装置6之间，而在所述发粉装置2与所述喷水雾装置6之间设置1个所述粉尘浓度采样器71和1个所述温湿度检测仪7，其余的所述粉尘浓度采样器71a和所述温湿度检测仪7a布置在所述喷水雾装置6之后的涵道5中(为了区分，把布置在所述喷水雾装置6之后的涵道5中的粉尘浓度采样器71、温湿度检测仪7分别标记为粉尘浓度采样器71a、温湿度检测仪7a)。在实际设置中，布置在所述喷水雾装置6之后的涵道5中的粉尘浓度采样器71、温湿度检测仪7的数量可以适当作调整，例如把所述粉尘浓度采样器71设置为6个、7个等5个以上，把所述温湿度检测仪7设置为3个、4个等3个以上。

根据上述技术方案，可以发现：由于所述发粉装置2位于所述涵道5前端进风口与所述喷水雾装置6之间，如此通过所述发粉装置2能够为所述涵道5式大空间提供均匀分布的粉尘，粉尘借助所述鼓风机51吹送出来的气流在所述涵道5式大空间内进一步扩散而模拟出煤矿粉尘环境。另外，通过布置在所述发粉装置2与所述喷水雾装置6之间，以及所述喷水雾装置6之后的涵道5中的粉尘浓度采样器71、温湿度检测仪7测量出不同采集点处的温湿度、粉尘浓度，可计算出除尘率、温湿度变化，从而便于据此为所述喷水雾装置6的选用、参数调试提供真实、准确的数据。

进一步的，所述鼓风机51的驱动电源包括有变频器，所述变频器用于对所述鼓风机51的输出风压进行多级调节。

进一步的，压缩空气气源装置8包括空压机81以及与所述空压机81连接的储气罐82，所述储气罐82不仅连通所述粉尘桶1下部的进气管3而且连通所述喷水雾装置6；其中所述喷水雾装置6能够在压缩空气的带动下将水变成水雾。这样，所述储气罐82能够分别为所述粉尘桶1和所述喷水雾装置6提供压缩空气。

进一步的，还包括中央控制器9，所述中央控制器9用于控制包括所述粉尘发生装置100、鼓风机51、喷水雾装置6、粉尘浓度采样器71和温湿度检测仪7的工作并将所监控的数据予以存储、显示和输出。