一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置

技术领域

本发明属于煤矿作业通风领域，具体是一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置。

背景技术

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，煤矿由于位置不同一般分为井工煤矿和露天煤矿，当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿，当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿，我国绝大部分煤矿属于井工煤矿，煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域，煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等，煤矿内由于具有良好的煤矿资源需要进行煤矿开采作业，对于一些井下煤矿等狭小空间内的区域需要使用到通风装置对煤矿作业区进行良好的通风。

现有的专利(公开号:CN201920020456.2)公开了一种煤矿作业通风装置，包括装置箱，装置箱的内部固定连接的隔板，隔板与装置箱内壁的底部之间的空隙形成了收集腔，包括装置箱内壁的顶部固定连接的集尘管，在实现本方案的过程中发现现有技术中存在如下问题，没有得到良好的解决：1、该装置在内部并未安装有甲烷传感器，在该装置使用过程中，无法对于煤矿区域内空气中的甲烷浓度进行监测，不具有气体监控功能，导致无法提前预知煤矿区内的危险性；2、该装置在其上并未安装有报警警示装置，无法对危险进行报警，提示工人，安全性不佳；3、该装置并未在内部安装有特定的滤风箱，在该装置进行煤矿区域通风时，无法对于通风空气进行更加有效地过滤净化处理，无法有效提高空气质量，此外其他现有专利技术中虽然采用内部风机进行煤矿中空气的抽吸，并在猴抽吸路径中设置过滤装置，但是仍有部分灰尘容易进入到动力箱中造成传动机构上沾染灰尘，现有的通风装置进能够实现进行井下气体抽吸，无法进行通风。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置，以解决上述背景技术中提出的装置在内部并未安装有甲烷传感器，在该装置使用过程中，无法对于煤矿区域内空气中的甲烷浓度进行监测，不具有气体监控功能，导致无法提前预知煤矿区内的危险性，且装置在其上并未安装有报警警示装置，无法对危险进行报警，提示工人，安全性不佳，且该装置并未在内部安装有特定的滤风箱，在该装置进行煤矿区域通风时，无法对于通风空气进行更加有效地过滤净化处理，无法有效提高空气质量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置，包括通风外壳、侧壳罩、安装壳、电板、通风扇、第一滤网罩、甲烷传感器、滤风箱和第二滤网罩，所述通风外壳的顶端内部螺纹安装有顶罩，所述通风外壳的正面外壁上固定安装有声光报警器，所述通风外壳的一侧外壁上固定安装有侧壳罩，所述侧壳罩的内部固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端上安装的转动轴一端穿过并延伸至通风外壳的内部固定安装有驱动转轴，所述驱动转轴一端固定安装有驱动锥齿轮，所述通风外壳的内部通过第一安装螺丝与第二安装螺丝分别安装有第一滤网罩与滤风箱，所述第一滤网罩的底部固定安装有底架，所述底架的底面开设的转孔内转动安装有从动转轴，所述通风扇通过轴套固定安装在从动转轴的外部，所述从动转轴的底端固定安装有从动锥齿轮；

所述通风外壳的正面外壁上固定安装有安装壳，所述安装壳的内部固定安装有电板，所述电板上固定安装有数据接收芯片与单片机，所述通风外壳的底部固定安装有进风管，所述进风管的内壁上开设的安装凹槽内固定安装有甲烷传感器，所述滤风箱的底部通过连接轴固定安装有第二滤网罩，所述滤风箱的内部从上至下分别固定安装有活性炭层、纱布层与吸尘棉层,所述第一滤网罩与第二滤网罩的内部分别固定安装有第一滤网与第二滤网，第一滤网网体上设置有一第一静电发生器，在通风外壳壳体外壁上对称设置有两横向通风管，每个横向通风管管体内均设置有一第二静电发生器和一单向阀以及一第一单向通气膜，其中在横向通风管管体内朝向远离从动转轴轴体方向三者依次设置，在活性炭层上方还设置有一第二单向通气膜，其中第一和第二单向通气膜的流通方向分别为使得气流流出通风外壳和流入通风外壳，其中所述单向阀需要在满足一定外部气体压力条件下开启。

作为本发明的进一步方案：所述顶罩的顶部固定安装有出风管。

作为本发明的再进一步方案：所述第一滤网罩与第二滤网罩的内部分别固定安装有第一滤网与第二滤网。

作为本发明的再进一步方案：所述驱动锥齿轮与从动锥齿轮之间通过齿轮啮合连接。

作为本发明的再进一步方案：所述声光报警器关于通风外壳的纵向中心轴对称安装有两个。

作为本发明的再进一步方案：所述甲烷传感器关于进风管的纵向中心轴对称安装有两个。

作为本发明的再进一步方案：所述活性炭层、纱布层与吸尘棉层的厚度一致。

作为本发明的再进一步方案：所述驱动电机外侧位于侧壳罩的内部安装有减震垫。

作为本发明的再进一步方案：所述第一滤网的孔径小于第二滤网的孔径。

作为本发明的再进一步方案：所述甲烷传感器的输出端与甲烷浓度检测模块的输入端电性连接，所述甲烷浓度检测模块的输出端与数据监控模块的输入端电性连接，所述数据监控模块的输出端与数据传输模块的输入端电性连接，所述数据传输模块的输出端分别与数据接收芯片及数据处理模块的输入端电性连接，所述数据处理模块的输出端与单片机的输入端电性连接，所述单片机的输出端与声光报警器的输入端电性连接。

与现有技术相比，本发明在实现抽吸甲烷气体的同时还能够实现双向换气，且能够实现灰尘的有效吸附，防止聚集黏附在驱动机械机构上造成润滑受损。

本发明通过在内部安装有甲烷传感器，甲烷传感器可有效对于煤矿区内甲烷浓度进行监测，可实现对于气体的监控功能，使人们能实时了解到煤矿区域内的甲烷浓度，降低发生危险情况的风险；

本发明通过在装置外部安装有声光报警器，甲烷传感器对于甲烷浓度进行监测过程中，若监测煤矿区域内甲烷浓度超过标准值，控制声光报警器会自动开启，进行声光报警警示煤矿区域内甲烷浓度过高，具有安全隐患，使人们采取一定的安全处理措施，防止发生一些煤矿区域燃烧甚至爆炸的情况；

本发明通过在内部安装有双层滤网罩，双层滤网罩的滤孔设置大小不同，在进行通风时该双层滤网罩可对于煤矿区域内的空气进行二次过滤处理，有效提高了对于煤矿内空气的粉尘过滤效果，避免煤矿区域内的煤尘传播至外界环境中，有效保护了外部环境；

本发明通过在内部安装有滤风箱，该滤风箱内安装有活性炭层、纱布层与吸尘棉层，该三层结构可良好对于通风时的煤矿内空气进行良好的过滤净化处理，保证了通风送风时的空气纯净度，进一步提高了对于空气的净化效果。

附图说明

图1为一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置的立体结构剖视图。

图2为一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置的内部结构示意图。

图3为一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置中第一滤网罩的俯视图。

图4为一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置中滤风箱的内部结构示意图。

图5为一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置的工作原理模块结构示意图。

图中：1、通风外壳；2、出风管；3、顶罩；4、声光报警器；5、侧壳罩；6、安装壳； 7、数据接收芯片；8、电板；9、单片机；10、进风管；11、通风扇；12、第一滤网罩；13、轴套；14、第一滤网；15、第一安装螺丝；16、从动转轴；17、驱动电机；18、第二安装螺丝；19、从动锥齿轮；20、驱动锥齿轮；21、驱动转轴；22、甲烷传感器；23、滤风箱；24、底架；25、活性炭层；26、纱布层；27、吸尘棉层；28、第二滤网；29、第二滤网罩。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-4，一种带有监控功能的煤矿作业用通风装置，包括通风外壳1、侧壳罩5、安装壳6、电板8、通风扇11、第一滤网罩12、甲烷传感器22、滤风箱23和第二滤网罩 29，所述通风外壳1的顶端内部螺纹安装有顶罩3，所述通风外壳1的正面外壁上固定安装有声光报警器4，所述通风外壳1的一侧外壁上固定安装有侧壳罩5，所述侧壳罩5的内部固定安装有双向驱动电机17，所述驱动电机17的输出端上安装的转动轴一端穿过并延伸至通风外壳1的内部固定安装有驱动转轴21，所述驱动转轴21一端固定安装有驱动锥齿轮20，所述通风外壳1的内部通过第一安装螺丝15与第二安装螺丝18分别安装有第一滤网罩12与滤风箱23，所述第一滤网罩12的底部固定安装有底架24，所述底架24的底面开设的转孔内转动安装有从动转轴16，一双向通风扇11通过轴套13固定安装在从动转轴16的外部，所述从动转轴16的底端固定安装有从动锥齿轮19；

所述通风外壳1的正面外壁上固定安装有安装壳6，所述安装壳6的内部固定安装有电板8，所述电板8上固定安装有数据接收芯片7与单片机9，所述通风外壳1的底部固定安装有进风管10，所述进风管10的内壁上开设的安装凹槽内固定安装有甲烷传感器22，所述滤风箱23的底部通过连接轴固定安装有第二滤网罩29，所述滤风箱23的内部从上至下分别固定安装有活性炭层25、纱布层26与吸尘棉层27,所述第一滤网罩12与第二滤网罩29的内部分别固定安装有第一滤网14与第二滤网28，第一滤网14网体上设置有一第一静电发生器，在通风外壳1壳体外壁上对称设置有两横向通风管，每个横向通风管管体内均设置有一第二静电发生器和一单向阀以及一第一单向通气膜，其中在横向通风管管体内朝向远离从动转轴16轴体方向三者依次设置，在活性炭层25上方还设置有一第二单向通气膜，其中第一和第二单向通气膜的流通方向分别为使得气流流出通风外壳1和流入通风外壳1，其中所述单向阀需要在满足一定外部气体压力条件下开启。

通过第一安装螺丝15与第二安装螺丝18分别安装有第一滤网罩12与滤风箱23，在需要拆卸下第一滤网罩12与滤风箱23时，较为方便，便于对第一滤网罩12与滤风箱23 的内部进行清理或者更换结构，所述第一滤网罩12的底部固定安装有底架24，所述底架 24的底面开设的转孔内转动安装有从动转轴16，所述通风扇11通过轴套13固定安装在从动转轴16的外部，所述从动转轴16的底端固定安装有从动锥齿轮19，开启驱动电机 17后，带动驱动转轴21转动，驱动转轴21带动驱动锥齿轮20转动，由于驱动锥齿轮20 与从动锥齿轮19之间通过齿轮啮合连接，可带动具有从动锥齿轮19的从动转轴16转动，从而带动安装在轴套13上的通风扇11进行转动，将煤矿作业区内的空气抽入进风管10 内；

所述通风外壳1的正面外壁上固定安装有安装壳6，所述安装壳6的内部固定安装有电板8，所述电板8上固定安装有数据接收芯片7与单片机9，所述通风外壳1的底部固定安装有进风管10，所述进风管10的内壁上开设的安装凹槽内固定安装有甲烷传感器22，所述滤风箱23的底部通过连接轴固定安装有第二滤网罩29，所述滤风箱23的内部从上至下分别固定安装有活性炭层25、纱布层26与吸尘棉层27，气体先通过滤孔径较大的第二滤网28进行初步的过滤处理，初步过滤后的气体继续上飘，滤风箱23内的活性炭层25、纱布层26与吸尘棉层27分别对于气体进行过滤吸附处理，处理后，滤孔径较小的第一滤网14的进一步对于煤矿气体进行进一步的过滤处理，综合处理后的气体可通过出风管2 放出。

技术特征：将该装置安装在煤矿作业区的通风处，需要进行通风时，直接开启驱动电机17，开启驱动电机17后，带动驱动转轴21转动，驱动转轴21带动驱动锥齿轮20转动，由于驱动锥齿轮20与从动锥齿轮19之间通过齿轮啮合连接，可带动具有从动锥齿轮19 的从动转轴16转动，从而带动安装在轴套13上的通风扇11进行转动，将煤矿作业区内的空气抽入进风管10内，此时进风管10内的甲烷传感器22可有效对于导入空气的甲烷浓度进行监测，对于浓度数据进行监控，且将数据上传，单片机9将上传的浓度数据与设定的标准值进行比较，若超过标准值，则单片机9会自动控制声光报警器4报警提示煤矿区域内甲烷浓度过高，具有安全隐患，使人们采取一定的安全处理措施，保障煤矿工作区的安全，气体先通过滤孔径较大的第二滤网28进行初步的过滤处理，初步过滤后的气体继续上飘，滤风箱23内的活性炭层25、纱布层26与吸尘棉层27分别对于气体进行过滤吸附处理，处理后，滤孔径较小的第一滤网14的进一步对于煤矿气体进行进一步的过滤处理，综合处理后的气体可通过出风管2放出，实现煤矿作业区的通风换气效果，在驱动电机17开启工作时，该减震垫可对驱动电机17起到良好的减震保护作用，避免驱动电机 17损坏。

请参阅图1-4，所述顶罩3的顶部固定安装有出风管2，通过安装有出风管2，在该装置开启进行通风时，可将风通过出风管2送出，所述第一滤网罩12与第二滤网罩29的内部分别固定安装有第一滤网14与第二滤网28，通过安装有第一滤网14与第二滤网28，在进行通风时，第一滤网14与第二滤网28可对于风进行二次过滤滤尘处理，大大提高了对于煤矿气体的出风过滤效果，所述驱动锥齿轮20与从动锥齿轮19之间通过齿轮啮合连接，当开启驱动电机17后，驱动电机17带动驱动转轴21转动，带动驱动锥齿轮20转动，由于驱动锥齿轮20与从动锥齿轮19之间通过齿轮啮合连接，可带动具有从动锥齿轮19 的从动转轴16转动，从而带动安装在轴套13上的通风扇11进行转动，实现通风效果，所述声光报警器4关于通风外壳1的纵向中心轴对称安装有两个，通过安装有双声光报警器4，可有效提高该装置的报警警示效果。

请参阅图2-4，所述甲烷传感器22关于进风管10的纵向中心轴对称安装有两个，通过安装有双甲烷传感器22，在进行通风过程中，气体进入进风管10内后，双双甲烷传感器22可有效对进气内的甲烷浓度进行监测，从而对于甲烷浓度数据进行监控，双甲烷传感器22可大大提高数据监控精准度，所述活性炭层25、纱布层26与吸尘棉层27的厚度一致，通过将活性炭层25、纱布层26与吸尘棉层27的厚度设计为一致，可有效保持活性炭层25、纱布层26与吸尘棉层27的吸附除杂效果。

请参阅图2-5，所述驱动电机17外侧位于侧壳罩5的内部安装有减震垫，通过安装有减震垫，在驱动电机17开启工作时，该减震垫可对驱动电机17起到良好的减震保护作用，避免驱动电机17损坏，所述第一滤网14的孔径小于第二滤网28的孔径，滤孔径较大的第二滤网28可有效对于煤矿气体进行初步的过滤处理，滤孔径较小的第一滤网14的进一步对于煤矿气体进行进一步的过滤处理，所述甲烷传感器22的输出端与甲烷浓度检测模块的输入端电性连接，所述甲烷浓度检测模块的输出端与数据监控模块的输入端电性连接，所述数据监控模块的输出端与数据传输模块的输入端电性连接，所述数据传输模块的输出端分别与数据接收芯片7及数据处理模块的输入端电性连接，所述数据处理模块的输出端与单片机9的输入端电性连接，所述单片机9的输出端与声光报警器4的输入端电性连接，该装置工作通风时，煤矿区内空气导入进风管10内，该甲烷传感器22可有效对于导入空气的甲烷浓度进行监测，对于浓度数据进行监控，且将数据上传，单片机9将上传的浓度数据与设定的标准值进行比较，若超过标准值，则单片机9会自动控制声光报警器 4报警提示煤矿区域内甲烷浓度过高，具有安全隐患，使人们采取一定的安全处理措施。

需要说明的是：数据接收芯片7的型号可以为KBD480R，单片机9的型号可以为STM32F103ZET6，甲烷传感器22的型号可以为KG9001C。

本发明的工作原理是：将该装置安装在煤矿作业区的通风处，需要进行通风时，直接开启驱动电机17，开启驱动电机17后，带动驱动转轴21转动，驱动转轴21带动驱动锥齿轮20转动，由于驱动锥齿轮20与从动锥齿轮19之间通过齿轮啮合连接，可带动具有从动锥齿轮19的从动转轴16转动，从而带动安装在轴套13上的通风扇11进行转动，将煤矿作业区内的空气抽入进风管10内，此时进风管10内的甲烷传感器22可有效对于导入空气的甲烷浓度进行监测，对于浓度数据进行监控，且将数据上传，单片机9将上传的浓度数据与设定的标准值进行比较，若超过标准值，则单片机9会自动控制声光报警器4 报警提示煤矿区域内甲烷浓度过高，具有安全隐患，使人们采取一定的安全处理措施，保障煤矿工作区的安全，气体先通过滤孔径较大的第二滤网28进行初步的过滤处理，初步过滤后的气体继续上飘，滤风箱23内的活性炭层25、纱布层26与吸尘棉层27分别对于气体进行过滤吸附处理，处理后，滤孔径较小的第一滤网14的进一步对于煤矿气体进行进一步的过滤处理，综合处理后的气体可通过第二单向通气膜以及出风管2放出，实现煤矿作业区的通风换气效果，在驱动电机17开启工作时，该减震垫可对驱动电机17起到良好的减震保护作用，避免驱动电机17损坏，在该过程中，由于出风管2导通，使得单向阀上的气体压力不够，使得单向阀关闭，两个横向通风管中的第二静电发生器和第一经典发生器共同对进入到通风外壳1内的灰尘进行吸附，从而减小黏附到驱动锥齿轮20与从动锥齿轮19之上的灰尘量。

在需要对煤矿中吹入外部洁净空气时，驱动电机17反向转动，从而带动通风扇11反向转动，从而将外部结晶气流从出风管2引入到通风外壳1内部，且由于在活性炭层25 上方设置的第二单向通气膜的流通方向分别为使得气流流入通风外壳1，因此使得进入到通风外壳1内部的洁净空气进能够从横向通风管处流动，从而产生一定的气压，单向阀开启，从而使得洁净空气从横向通风管流出到煤矿中。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。