[实用新型]煤矿井粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种煤矿井粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟装置。通过气溶胶发生器发生的小颗粒来模拟粉尘，再通入甲烷和湿度气来模拟瓦斯和湿度环境，通过内置的风扇搅拌均匀，使球舱内各处的粉尘浓度基本保持一致；通过内置的传感器将粉尘浓度、甲烷浓度、湿度参数等传给STM32单片机，再由单片机将得到的舱体内环境参数传给PC机上显示并控制球舱里面的粉尘浓度、甲烷浓度、湿度。本实用新型产生粉尘、甲烷、湿度混合的环境，实现了粉尘、甲烷、湿度的耦合，模拟了矿井中的实际情况，为矿井下用的粉尘测量仪、甲烷测量仪在实际使用中的测量准确性提供检验、校验的平台。

技术领域

本实用新型涉及了一种煤矿井下的模拟装置，尤其是涉及了一种煤矿井下粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟装置。

背景技术

煤矿井下在生产作业过程中会产生大量的矿尘也称为粉尘，这些粉尘是构成爆炸隐患、成为作业人员职业病和生产环境恶化之源。此外，煤矿瓦斯事故也是煤矿事故中伤亡人数最多的事故，所以粉尘和甲烷的检测是井下环境检测的重要一环。然而目前煤矿井下粉尘浓度和甲烷浓度的检测技术相对落后，且空间狭小环境复杂湿度大，难以将贵重精确的仪器放入井下长时间测量，目前井下大多采用光散射法的手持式粉尘检测仪及催化燃烧法和光学方法的甲烷检测仪，虽然这些仪器很多都把自己的精度写得很高，但现场实测误差非常大，远远高于他们标注的误差。除去仪器本身构造和技术的缺陷，更重要的问题则是煤矿井下这种恶劣的环境会干扰粉尘和甲烷仪器的测量准确性，特别是较高的湿度、悬浮在空中的小液滴，严重影响测尘仪器和甲烷测量仪器的准确性。而很多仪器本身都不能自动去除这些干扰因素的影响，所以目前有很多测尘仪器和甲烷报警检测仪在实际煤矿井下工作时问题重重，测量准确难以保证，从而影响对矿井作业环境安全的判断，存在工作场所环境安全误判的可能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种煤矿井下粉尘、甲烷、湿度环境球型模拟装置，可稳定发生均匀的粉尘浓度、甲烷浓度和湿度进行实验模拟瓦斯和湿度环境，为井下用于粉尘和甲烷检测的仪器提供一个检验和校准装置，以及对井下影响粉尘和甲烷测量的环境干扰因素的研究。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型采用一个透明、内壁光滑的球舱作为模拟的发生场所，所述的球舱采用亚克力材料制成。球舱内部装有一个风扇，风扇位于球舱的中心轴上，风扇吹风端朝上；球舱顶部开有进气孔，进气孔连接有喇叭状进气通道，喇叭状进气通道连接气溶胶发生器，通过气溶胶发生器经过喇叭状进气通道产生0.7至15μm粒径范围的颗粒注入球舱中来模拟粉尘；球舱顶部设有用于氮气和甲烷分别进气的进口，纯氮气和甲烷标准气均经各自的气体质量流量控制器从各自的进口通入到球舱内，氮气经气体质量流量控制器后再经纯水加湿处理后通入到球舱内；球舱底部开有出气孔，出气孔连接外部容器，在粉尘、氮气和甲烷通入球舱的同时从出气孔排出气体形成循环；球舱表面开设多个均布的用于安装传感器的采样孔。

所述的风扇安装在风扇架上，风扇架底部通过金属细杆安装，金属细杆底端穿出球舱底部后固定于球舱外的支座上，通过金属细杆上下移动调整风扇的安装高度位置。

所述的气溶胶发生器产生带有颗粒物的气流从球舱顶部的喇叭状进气通道竖直通入，喇叭状进气通道的大端连接气溶胶发生器，小端连接球舱顶部的进气孔。

所述的气溶胶发生器采用振动孔式单分散性气溶胶发生器。

所述的氮气经加湿装置通入到球舱内，加湿装置包括气体质量流量控制器和装有纯水的容器，干净、洁净的氮气通入到气体质量流量控制器的入口，气体质量流量控制器的出口经管道通入到装有纯水的容器内的水面下，装有纯水的容器中水面上的容器壁开有出气口，出气口输出90％RH湿度的氮气通入到球舱顶部内。

所述的传感器包括有粉尘测量仪、甲烷浓度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速传感器，粉尘测量仪包括粒径谱传感器和粉尘浓度传感器。

所述的气体质量流量控制器采用CS-200数字式流量控制器。