一种煤矿开采通风粉尘过滤装置及其粉尘检测方法

技术领域

本发明属于矿用通风设备领域，具体涉及一种煤矿开采通风粉尘过滤装置及其粉尘检测方法。

背景技术

煤矿井下开采存在着瓦斯及其它有害气体、煤尘、煤炭自燃等严重威胁，矿井通风系统是煤矿生产的一个重要环节，矿井通风与矿井安全密切相关。矿井通风系统按主要通风机的安装位置不同，可分为抽出式、压入式及混合式三种，其中抽出式通风是矿井常用的一种通风方式，其是将矿井主通风机安设在出风井一侧的地面上，新风经进风井流到井下各用风地点后，污风再通过风机排出地表的一种矿井通风方法。

抽出式通风的具有以下特点是：在矿井主要通风机的作用下，矿内空气处于低于当地大气压力的负压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏入井内；抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理；在瓦斯矿井采用抽出式通风，若主要通风机因故停止运转，井下风流压力提高，在短时间内可以防止瓦斯从采空区涌出，比较安全。

但是，抽出式通风抽出的气体中含有粉尘等颗粒物，直接排出容易污染地面的空气，破坏周围的环境。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种煤矿开采通风粉尘过滤装置及其粉尘检测方法，能够实现对矿洞内进行通风换气时，能够对空气中的粉尘颗粒物进行过滤拦截，避免粉尘等颗粒物直接排出容易污染地面的空气，破坏周围的环境。同时，还能够对过滤盘表面附着的粉尘颗粒物进行清除收集，进一步避免粉尘颗粒物堵住过滤盘，导致通风不顺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种煤矿开采通风粉尘过滤装置，包括第一筒体，所述第一筒体出风口可拆卸连接有第二筒体，所述第二筒体出风口可拆卸连接有第三筒体，位于所述第一筒体出风口与所述第二筒体进风口之间固定连接有第一过滤盘，位于所述第二筒体出风口与所述第三筒体进风口之间固定连接有第二过滤盘，所述第一过滤盘与所述第二过滤盘之间转动连接有中空结构的抽风圆管；

所述第一过滤盘与所述第二过滤盘的进风面设置有中空结构的吸尘方管，所述吸尘方管的中间与所述抽风圆管固定连接，所述吸尘方管内部空间与所述抽风圆管内部空间连通，所述吸尘方管与所述第一过滤盘或所述第二过滤盘靠近的一面开设有吸尘槽口，所述吸尘槽口的两侧固定连接有毛刷；

所述抽风圆管的中间侧壁上沿周向开设有若干个通风槽口，所述抽风圆管上位于所述通风槽口处转动连接有连接套头，所述连接套头内部空间与所述抽风圆管内部空间通过所述通风槽口连通，所述连接套头的周侧固定连接有抽风方管，所述抽风方管贯穿所述第二筒体侧壁向外延伸，所述抽风方管的外侧末端固定连接有粉尘收集盒，所述粉尘收集盒的内侧设置有过滤板，所述粉尘收集盒的侧边固定连接有抽风机。

上述技术方案，其原理和技术效果：

整个通风装置启动时，矿洞内附着有粉尘颗粒物的空气被抽离从第一筒体进风口进入，附着有粉尘颗粒物的空气首先经过第一过滤盘进行过滤，大部分的粉尘颗粒物包括大直径粉尘颗粒物附着在第一过滤盘的表面，部分小直径粉尘颗粒物随着空气的流动穿过第一过滤盘来动第二过滤盘，第二过滤盘能够对小直径粉尘颗粒物进行过滤拦截，小直径粉尘颗粒物附着在第二过滤盘的表面，通过第一过滤盘与第二过滤盘的过滤直径不同设置，避免粉尘颗粒全部堵在第一过滤盘表面，导致空间无法流动，同时，启动抽风机，以及通过驱动源驱动抽风圆管转动，抽风圆管带动吸尘方管转动，吸尘方管带动毛刷对第一过滤盘与第二过滤盘的表面粉尘颗粒物进行清除，清除的同时，由于抽风机的负压作用，使得毛刷清除下来的粉尘颗粒物从吸尘槽口吸入，依次通过吸尘方管、抽风圆管、通风槽口、连接套头、抽风方管进入到粉尘收集盒，过滤板对粉尘颗粒物进行拦截，避免粉尘颗粒物进入到抽风机内。这样能够实现对矿洞内进行通风换气时，能够对空气中的粉尘颗粒物进行过滤拦截，避免粉尘等颗粒物直接排出容易污染地面的空气，破坏周围的环境。同时，还能够对过滤盘表面附着的粉尘颗粒物进行清除收集，进一步避免粉尘颗粒物堵住过滤盘，导致通风不顺。

进一步地，所述第三筒体出风口可拆卸连接有第四筒体，所述第四筒体的内侧中间沿其轴线设置有隔离腔体，所述隔离腔体的内侧固定连接有防爆电机，所述防爆电机的输出端固定连接有叶轮，所述隔离腔体的外侧固定连接有固定支撑板，所述固定支撑板与所述第四筒体内壁固定连接。

进一步地，所述隔离腔体靠近所述第四筒体进风口为尖锥形，且尖端部靠近所述第四筒体进风口。

进一步地，所述第四筒体出风口可拆卸连接有第五筒体，所述第五筒体内侧靠近进风口固定连接有喇叭状导风斗，所述喇叭状导风斗的扩口朝向所述第五筒体进风口，所述喇叭状导风斗出风口固定连接有导风管，所述导风管的内侧固定连接有应变片，所述应变片的两端贯穿所述导风管侧壁固定连接，所述导风管的周侧固定连接有固定圆板，所述固定圆板与所述第五筒体内壁固定连接。

进一步地，所述第一过滤盘包括外固定环，所述外固定环的内侧设置有内固定环，所述外固定环与所述内固定环之间沿轴向分别固定连接有连接板，所述外固定环与所述内固定环之间固定连接有过滤层，所述第二过滤盘与所述第一过滤盘结构相同。

进一步地，所述抽风圆管靠近第二过滤盘的一端设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述抽风圆管端部固定连接，所述驱动电机的周侧固定连接有固定套筒，所述固定套筒的周侧固定连接有第一支杆，所述第一支杆另一端与所述第三筒体内壁固定连接。

进一步地，所述抽风圆管上位于所述连接套头的两侧设置有连接环，所述连接环转动连接在所述抽风圆管上，所述连接环的周侧固定连接有第二支杆，所述第二支杆的另一端与所述第二筒体内壁固定连接。

进一步地，所述粉尘收集盒的侧端开设有窗口，所述粉尘收集盒的内侧滑动连接有粉尘抽屉，所述粉尘抽屉靠近所述抽风机一侧为过滤板。

进一步地，所述第一筒体进风口开设有若干个进风槽口。

一种粉尘检测方法，包括以下步骤：

实时采集应变片的电阻值；

开启防爆电机，使防爆电机带动叶轮以恒定的速度转动，保证在恒定风量下工作，粉尘随气体吹向应变片，应变片的电阻值在受到粉尘冲击时会形成突变；

绘制应变片的时间-电阻关系曲线；

根据时间-电阻关系曲线中电阻值的变化是否有突变以及突变数量，判定排出的气体中是否含有粉尘以及粉尘浓度是否超出标准。

关于上述技术方案中涉及到的名词、连接词或者形容词部分解释如下：

固定连接是指将零件或部件固定后，没有任何相对运动的连接。其中分为可拆式连接和不可拆式两种。

(1)可拆连接是利用螺杆、花键、楔销等将零部件固定在一起。这种连接方式在维修时可以拆卸，且不会损坏零件。但使用的连接件规格必须正确(如螺栓、键、楔销的长度)，并紧固适当。

(2)不可拆连接主要指焊接、铆接和过榫配合等。由于维修或更换时需锻、锯或氧割才能拆卸，所以零配件一般不能二次使用。同时在连接时，应注意工艺质量、技术检测及补救措施(如校正、磨光等)。

螺纹连接是指用螺纹件(或被连接件的螺纹部分)将被连接件连成一体的可拆卸连接。

滑动连接是指两个物体接触，但不固定，二者可相对滑动。

转动连接是指零件之间的连接可使零件相互转动。

本发明的有益效果：

1、能够实现对矿洞内进行通风换气时，能够对空气中的粉尘颗粒物进行过滤拦截，避免粉尘等颗粒物直接排出容易污染地面的空气，破坏周围的环境。同时，还能够对过滤盘表面附着的粉尘颗粒物进行清除收集，进一步避免粉尘颗粒物堵住过滤盘，导致通风不顺。

2、能够对过滤后的空气进行实时监测，避免排放的空气中含有粉尘或者粉尘含量超标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的第一筒体、第二筒体以及第三筒体内部结构示意图；

图3是本发明实施例的第四筒体与第五筒体内部结构示意图；

图4是本发明实施例的抽风圆管与吸尘方管连接结构示意图；

图5是本发明实施例的抽风圆管、吸尘方管与过滤盘连接结构示意图；

图6是本发明实施例的连接套头结构示意图；

图7是本发明实施例的过滤盘正面结构示意图；

图8是本发明实施例的过滤盘反面结构示意图；

图9是本发明实施例的吸尘方管结构示意图；

图10是本发明实施例的第二筒体结构示意图；

图11是本发明实施例的粉尘抽屉结构示意图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1-11所示，一种煤矿开采通风粉尘过滤装置，包括第一筒体1，第一筒体1出风口可拆卸连接有第二筒体2，第二筒体2出风口可拆卸连接有第三筒体3，位于第一筒体1出风口与第二筒体2进风口之间固定连接有第一过滤盘4，位于第二筒体2出风口与第三筒体3进风口之间固定连接有第二过滤盘5，第一过滤盘4与第二过滤盘5之间转动连接有中空结构的抽风圆管6；

第一过滤盘4与第二过滤盘5的进风面设置有中空结构的吸尘方管7，吸尘方管7的中间与抽风圆管6固定连接，吸尘方管7内部空间与抽风圆管6内部空间连通，吸尘方管7与第一过滤盘4或第二过滤盘5靠近的一面开设有吸尘槽口8，吸尘槽口8的两侧固定连接有毛刷9；

抽风圆管6的中间侧壁上沿周向开设有若干个通风槽口10，抽风圆管6上位于通风槽口10处转动连接有连接套头11，连接套头11内部空间与抽风圆管6内部空间通过通风槽口10连通，连接套头11的周侧固定连接有抽风方管12，抽风方管12贯穿第二筒体2侧壁向外延伸，抽风方管12的外侧末端固定连接有粉尘收集盒13，粉尘收集盒13的内侧设置有过滤板14，粉尘收集盒13的侧边固定连接有抽风机15。

使用时，整个通风装置启动时，矿洞内附着有粉尘颗粒物的空气被抽离从第一筒体1进风口进入，附着有粉尘颗粒物的空气首先经过第一过滤盘4进行过滤，大部分的粉尘颗粒物包括大直径粉尘颗粒物附着在第一过滤盘4的表面，部分小直径粉尘颗粒物随着空气的流动穿过第一过滤盘4来动第二过滤盘5，第二过滤盘5能够对小直径粉尘颗粒物进行过滤拦截，小直径粉尘颗粒物附着在第二过滤盘5的表面，通过第一过滤盘4与第二过滤盘5的过滤直径不同设置，避免粉尘颗粒全部堵在第一过滤盘4表面，导致空间无法流动，同时，启动抽风机15，以及通过驱动源驱动抽风圆管6转动，抽风圆管6带动吸尘方管7转动，吸尘方管7带动毛刷9对第一过滤盘4与第二过滤盘5的表面粉尘颗粒物进行清除，清除的同时，由于抽风机15的负压作用，使得毛刷9清除下来的粉尘颗粒物从吸尘槽口8吸入，依次通过吸尘方管7、抽风圆管6、通风槽口10、连接套头11、抽风方管12进入到粉尘收集盒13，过滤板14对粉尘颗粒物进行拦截，避免粉尘颗粒物进入到抽风机15内。这样能够实现对矿洞内进行通风换气时，能够对空气中的粉尘颗粒物进行过滤拦截，避免粉尘等颗粒物直接排出容易污染地面的空气，破坏周围的环境。同时，还能够对过滤盘表面附着的粉尘颗粒物进行清除收集，进一步避免粉尘颗粒物堵住过滤盘，导致通风不顺。

在本申请的图示中，第三筒体3出风口可拆卸连接有第四筒体16，第四筒体16的内侧中间沿其轴线设置有隔离腔体17，隔离腔体17的内侧固定连接有防爆电机18，防爆电机18的输出端固定连接有叶轮19，隔离腔体17的外侧固定连接有固定支撑板20，固定支撑板20与第四筒体16内壁固定连接。启动防爆电机18带动叶轮19转动，使得第三筒体3内的空气流动，进而使得矿洞内的空气从第一管道1进气口进入，形成流动的气流。

在本申请的图示中，隔离腔体17靠近第四筒体16进风口为尖锥形，且尖端部靠近第四筒体16进风口。隔离腔体17一方面保护防爆电机18，另一方面尖锥形的设计，减小内部空气流动的阻力。

在本申请的图示中，第四筒体16出风口可拆卸连接有第五筒体21，第五筒体21内侧靠近进风口固定连接有喇叭状导风斗22，喇叭状导风斗22的扩口朝向第五筒体21进风口，喇叭状导风斗22出风口固定连接有导风管23，导风管23的内侧固定连接有应变片24，应变片24的两端贯穿导风管23侧壁固定连接，导风管23的周侧固定连接有固定圆板25，固定圆板25与第五筒体21内壁固定连接。这样的设置，能够对流动的空气进行导向，便于吹向应变片24。

在本申请的图示中，第一过滤盘4包括外固定环26，外固定环26的内侧设置有内固定环27，外固定环26与内固定环27之间沿轴向分别固定连接有连接板28，外固定环26与内固定环27之间固定连接有过滤层29。第二过滤盘5与第一过滤盘4结构相同，只是过滤层29的过滤孔径不同。内固定环27便于与抽风圆管6转动连接，外固定环26、内固定环27能够固定住过滤层29，连接板28起到支撑过滤层29的作用，避免发生太大的形变，导致过滤效果降低。

在本申请的图示中，抽风圆管6靠近第二过滤盘5的一端设置有驱动电机30，驱动电机30的输出端与抽风圆管6端部固定连接，驱动电机30的周侧固定连接有固定套筒31，固定套筒31的周侧固定连接有第一支杆32，第一支杆32另一端与第三筒体3内壁固定连接。这样的设置，起到支撑固定驱动电机30的作用，启动驱动电机30，能够带动抽风圆管6与吸尘方管7的转动。

在本申请的图示中，抽风圆管6上位于连接套头11的两侧设置有连接环33，连接环33转动连接在抽风圆管6上，连接环33的周侧固定连接有第二支杆34，第二支杆34的另一端与第二筒体2内壁固定连接。这样的设置，能够支撑抽风圆管6的转动，避免发生摆动。

在本申请的图示中，粉尘收集盒13的侧端开设有窗口35，粉尘收集盒13的内侧滑动连接有粉尘抽屉36，粉尘抽屉36靠近抽风机15一侧为过滤板14。

在本申请的图示中，第一筒体1进风口开设有若干个进风槽口37。进风槽口37的设置，能够避免大垃圾物进入，造成封堵。

在本申请的图示中，第一筒体1、第二筒体2、第三筒体3、第四筒体16以及第五筒体21之间的连接，通过法兰盘对接，通过螺栓穿过法拉盘上的穿孔与螺母紧固，实现可拆卸连接。

实施例二

本发明中，利用第四筒体16、防爆电机18、叶轮19、第五筒体21、喇叭状导风斗22、导风管23以及应变片24组成一个粉尘传感器，防爆电机18带动叶轮19转动形成吹气端，流动的空气从第五筒体21内的喇叭状导风斗22进入导风管23内，应变片3接收叶轮19吹出的气体，利用粉尘颗粒冲击应变片3时产生的形变，通过监测应变片3的电阻值变化来判定气体中是否含有粉尘以及粉尘含量。

本发明还提供一种粉尘检测方法，采用上述的粉尘传感器对粉尘浓度进行检测，包括以下步骤：

步骤一：实时采集应变片24的电阻值；

步骤二：开启防爆电机18，使防爆电机18带动叶轮19以恒定的速度转动，保证在恒定风量下工作，粉尘随气体吹向应变片24，应变片24的电阻值在受到粉尘冲击时会形成突变；

步骤三：绘制应变片3的时间-电阻关系曲线；

步骤四：根据时间-电阻关系曲线中电阻值的变化是否有突变以及突变数量，判定排出的气体中是否含有粉尘以及粉尘浓度是否超出标准。

其中，步骤四具体为，设定突变数量的阈值和突变大小的阈值，若一定时间范围内突变数量超过突变数量的阈值，则判定粉尘浓度超出标准，若一定时间范围内突变数量未超过突变数量的阈值，但电阻值的最大突变量超过突变大小的阈值，则判定粉尘浓度超出标准。电阻值的突变量越大则说明对应时刻冲击的粉尘颗粒大小越大或对应时刻冲击的粉尘颗粒数量越多。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内容。