一种矿山粉尘浓度检测传感器的制作方法

1.本技术涉及粉尘浓度检测的技术领域，尤其是涉及一种矿山粉尘浓度检测传感器。


背景技术：

2.粉尘爆炸，指可燃粉尘在受限空间内与空气混合形成的粉尘云，在点火源作用下，形成的粉尘空气混合物快速燃烧，并引起温度压力急骤升高的化学反应。粉尘爆炸是矿山生产事故中的常见类型之一，为了避免煤矿粉尘浓度过高引发的粉尘爆炸，生产过程中通常需要使用粉尘浓度传感器对生产场景中的粉尘浓度进行检测，从而达到预警目的。
3.目前，常见的粉尘浓度传感器运用到了激光散射的原理。待测空气首先在传感器内置的气泵的负压作用下通过迷宫式进气口进入传感器暗室。待测空气中的游离粉尘在暗室内受到激光发生器发出的平行光照射时会发生散射。该散射光经过光电转换器转换成光电流，经主控板的光电流积分电路转换成与散射光强成正比的光电脉冲数。由于粉尘颗粒的散射光强度正比于质量浓度，因此通过计算脉冲数即可测出粉尘的相对质量浓度。然而，矿山的煤矿开采多为室外开阔环境。当环境温度较低，空气比较湿润或存在雾气时，空气中的小液滴同样会引起粉尘浓度传感器内平行激光束的散射，进而导致其粉尘浓度检测的数值异常升高并产生误报。此外，由于常规的粉尘浓度传感器检测范围较小，需要在开阔生产场景中布置多个粉尘浓度传感器以达到全面覆盖的效果，这进一步增加了粉尘浓度检测的成本。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为传统的粉尘浓度传感器由于检测范围小并且容易受到空气中的小液滴影响进而检测精度下降，存在着不适用于矿山煤矿开采的开阔环境的缺陷。


技术实现要素：

5.为了满足矿山煤矿开采的开阔生产场景对粉尘浓度检测的需求，提高粉尘浓度检测的精度，本技术提供一种矿山粉尘浓度检测传感器。
6.本技术提供的一种矿山粉尘浓度检测传感器采用如下的技术方案：一种矿山粉尘浓度检测传感器，包括固定于地面或墙壁设置的机架、设在所述机架上的机械气泵、设在所述机械气泵进气端的检测组件和设在所述机架上的进气组件；所述检测组件包括与所述进气组件连通的进气管、与所述进气管可拆卸连接的过滤盒、与所述过滤盒可拆卸连接的排气管和设在所述过滤盒底部的计量称；所述计量称与显示和控制终端电性连接。
7.通过采用上述技术方案，固定于地面或墙壁的机架对本技术其他部位起到了辅助固定限位的作用，机械气泵能够产生负压并将环境内待检测的空气吸入本技术内部，检测组件能对吸入的气体进行过滤，进气组件对气体吸入起到了导流作用，增加了本技术的检测范围，通过对检测组件进行干燥后的增重进行测量即可得到单位空间内粉尘颗粒的质
量，与吸入空气的体积作比即可得到待测区域内粉尘的平均浓度，避免了空气中小液滴对粉尘浓度测量结果的影响，达到了满足矿山煤矿开采的开阔生产场景对粉尘浓度检测的需求，提高粉尘浓度检测的精度的发明目的。
8.可选的，过滤盒包括壳体，所述壳体两个相对的侧壁开设有进气口和排气口，顶部开设有蒸发孔，所述壳体顶部滑动连接有挡板，所述壳体内设有空气滤芯。
9.通过采用上述技术方案，壳体对空气滤芯的安装起到了支撑和限位的作用，壳体上开设进气口和排气口的结构能够方便与进气管和排气管连接，形成可供气体流通的通路，壳体内的空气滤芯能够对吸入的空气进行过滤并将粉尘过滤清除，安装在壳体顶部的挡板能够对蒸发孔进行阻挡，避免漏气。
10.可选的，空气滤芯与所述壳体滑动连接。
11.通过采用上述技术方案，空气滤芯与壳体之间采用滑动连接的结构设计使得空气滤芯更容易更换，增加了本技术后续使用过程中的便捷性。
12.可选的，壳体的进气口和排气口均设有快拆接头。
13.通过采用上述技术方案，壳体进气口和排气口设置的快拆接头结构能够提高壳体与排气管以及进气管之间的安装于拆卸的效率，增加了后续使用过程中的便捷性，缩短了将过滤盒从进气管和排气管上拆下所耗费的时间，减少了空气滤芯过滤收集的粉尘溢散到外界的可能性，进一步提高了本技术的检测精度。
14.可选的，空气滤芯外表面侧壁垂直设有拉环，所述拉环与所述空气滤芯转动连接。
15.通过采用上述技术方案，空气滤芯外表面侧壁设置的拉环结构能够方便相关工作人员通过拉动拉环的方式将空气滤芯从过壳体中拆出，进一步提升了后续使用过程中的便捷性。
16.可选的，机械气泵包括驱动电机和连接在所述驱动电机动力输出轴上的泵体，所述泵体的出气端设有流量计，所述流量计与显示和控制终端电性连接。
17.通过采用上述技术方案，机械气泵中的驱动电机能够在通电后旋转并提供动力，驱动泵体中的涡轮旋转产生负压，安装在泵体出气端的流量计能够用于测量抽滤的空气的体积，并将其转化成电信号传递至显示和控制终端。
18.可选的，泵体的出气端设有延长管。
19.通过采用上述技术方案，泵体出气端设置的延长管结构能够避免经过泵体排出的气体重新回到环境中，避免被重复吸入进而对检测结果的准确度造成影响。
20.可选的，进气组件包括与所述进气管连通的导流管、设在所述导流管远离所述进气管一端的排气扇和导流罩；所述排气扇与所述驱动电机电性连接，所述导流罩与所述导流管转动连接，且与所述驱动电机的动力输出轴通过一组换向减速器传动连接。
21.通过采用上述技术方案，进气组件中的导流管起到了将空气导流至检测组件中的作用，安装在导流管端部的导流罩结构起到了导向作用，安装安装在导流管上远离进气管一端的排气扇能够旋转产生涡流，导流罩与导流管转动连接的结构设计以及导流罩与驱动电机动力输出轴传动连接的结构设计能够使导流罩与导流管之间发生相对绕轴转动，增加吸气范围以及吸气均匀程度。
22.可选的，导流管内壁固定设有加热管，所述加热管沿螺旋方向固定设在所述导流管上。
23.通过采用上述技术方案，导流管内壁设置的加热管能够对空气进行预热，提高空气温度，减少空气当中的液态水含量，减少检测组件的吸水量，缩短检测组件的加热时间，提高检测效率和检测精度。
24.可选的，换向减速器的输出端固定套设偏心块。
25.通过采用上述技术方案，换向减速器输出端套设的偏心块能够带动系统发生周期性振动，能够明显减少粉尘吸附在进气组件管壁上的情况，进一步提升了检测精度。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术中的固定于地面或墙壁的机架对本技术其他部位起到了辅助固定限位的作用，机械气泵能够产生负压并将环境内待检测的空气吸入本技术内部，检测组件能对吸入的气体进行过滤，进气组件对气体吸入起到了导流作用，增加了本技术的检测范围，通过对检测组件进行干燥后的增重进行测量即可得到单位空间内粉尘颗粒的质量，与吸入空气的体积作比即可得到待测区域内粉尘的平均浓度，避免了空气中小液滴对粉尘浓度测量结果的影响，达到了满足矿山煤矿开采的开阔生产场景对粉尘浓度检测的需求，提高粉尘浓度检测的精度的发明目的；2.本技术中的壳体对空气滤芯的安装起到了支撑和限位的作用，壳体上开设进气口和排气口的结构能够方便与进气管和排气管连接，形成可供气体流通的通路，壳体内的空气滤芯能够对吸入的空气进行过滤并将粉尘过滤清除，安装在壳体顶部的挡板能够对蒸发孔进行阻挡，避免漏气；3.本技术中的进气组件中的导流管起到了将空气导流至检测组件中的作用，安装在导流管端部的导流罩结构起到了导向作用，安装安装在导流管上远离进气管一端的排气扇能够旋转产生涡流，导流罩与导流管转动连接的结构设计以及导流罩与驱动电机动力输出轴传动连接的结构设计能够使导流罩与导流管之间发生相对绕轴转动，增加吸气范围以及吸气均匀程度。
附图说明
27.图1是本技术实施例公开的一种矿山粉尘浓度检测传感器的结构示意图。
28.图2是本技术实施例中检测组件示意图。
29.图3是本技术实施例中过滤盒的结构示意图。
30.图4是本技术实施例中进气组件的结构示意图。
31.附图标记说明：1、机架；2、机械气泵；21、驱动电机；22、泵体；221、流量计；222、延长管；3、检测组件；31、进气管；32、过滤盒；33、排气管；34、计量称；321、壳体；322、挡板；323、空气滤芯；324、快拆接头；4、进气组件；41、导流管；42、排气扇；43、导流罩；411、加热管。
具体实施方式
32.以下结合附图1-附图4对本技术作进一步详细说明。
33.粉尘爆炸是矿山生产事故中的常见类型之一，为了避免煤矿粉尘浓度过高引发的粉尘爆炸，生产过程中通常需要使用粉尘浓度传感器对生产场景中的粉尘浓度进行检测，从而达到预警目的。目前，常见的粉尘浓度传感器运用到了激光散射的原理。待测空气首先
在传感器内置的气泵的负压作用下通过迷宫式进气口进入传感器暗室。待测空气中的游离粉尘在暗室内受到激光发生器发出的平行光照射时会发生散射。该散射光经过光电转换器转换成光电流，经主控板的光电流积分电路转换成与散射光强成正比的光电脉冲数。由于粉尘颗粒的散射光强度正比于质量浓度，因此通过计算脉冲数即可测出粉尘的相对质量浓度。然而，矿山的煤矿开采多为室外开阔环境。当环境温度较低，空气比较湿润或存在雾气时，空气中的小液滴同样会引起粉尘浓度传感器内平行激光束的散射，进而导致其粉尘浓度检测的数值异常升高并产生误报。此外，由于常规的粉尘浓度传感器检测范围较小，需要在开阔生产场景中布置多个粉尘浓度传感器以达到全面覆盖的效果，这进一步增加了粉尘浓度检测的成本。为了满足矿山煤矿开采的开阔生产场景对粉尘浓度检测的需求，提高粉尘浓度检测的精度，本技术提供一种矿山粉尘浓度检测传感器。
34.本技术实施例公开了一种矿山粉尘浓度检测传感器。参照图1，矿山粉尘浓度检测传感器包括机架1、机械气泵2、检测组件3和进气组件4。其中，机架1固定安装在地面或者墙壁上，机械气泵2和进气组件4固定安装在机架1上，检测组件3的两端分别与机械气泵2和进气组件4可拆卸连接。机械气泵2能够将空气经由进气组件4吸入检测组件3，检测组件3能够将吸入气体中的粉尘从气体中过滤集中并进行称重，粉尘增重与抽滤气体的比值即为待测气体的平均粉尘浓度。
35.参照图1，机架1可以由若干个开设有多个安装孔和螺栓孔的钢制钣金件组成。机架1可以根据具体的使用需求，通过螺栓连接的方式固定安装在地面或墙壁上。
36.参照图1，机械气泵2包括驱动电机21和泵体22。其中，泵体22的涡轮轴与驱动电机21的动力输出轴通过联轴器连接。泵体22的输出端安装有流量计221和延长管222。延长管222向远离进气组件4的一端延伸设置。流量计221能够用于统计机械气泵2的排气量。
37.参照图1和图2，检测组件3包括进气管31、过滤盒32、排气管33和计量称34。其中，进气管31与进气组件4连通，排气管33与机械气泵2的进气端连通。进气管31和排气管33可以是连接端部设置有密封圈的圆柱形空心金属管。过滤盒32的两端分别与进气管31和排气管33连通。计量称34可以选用毫克电子秤，计量固定安装在过滤盒32的底部，能够在过滤盒32与进气管31和排气管33脱离连接后称量获得过滤盒32的重量，通过作差即可得到吸入的粉尘重量。计量称34与显示和控制终端电性连接的结构设计使得粉尘重量可以转化为电信号传递至终端进行显示和结果计算。
38.参照图2和图3，过滤盒32包括壳体321、挡板322、空气滤芯323和快拆接头324。其中，壳体321可以是一个顶部开设有多个圆形的蒸发孔，一侧开设有安装口的金属壳体321。壳体321的相对的两个侧壁上分别开设有进气口和出气口，进气口和出气口位置均安装有快拆接头324。壳体321的顶部通过滑动连接的方式安装有挡板322，挡板322能够对壳体321顶部的蒸发孔进行完全遮挡，挡板322靠近壳体321的一面可以通过设置密封条或密封垫片的方式增加气密性。空气滤芯323通过滑动连接的方式安装在壳体321内，空气滤芯323的外表面侧壁上安装有拉环，能够方便将空气滤芯323从壳体321内拉出。
39.参照图1和图4，进气组件4包括导流管41、排气扇42和导流罩43。其中，导流管41与检测组件3的进气管31连通，排气扇42安装在导流管41内远离进气管31的一端，导流罩43安装在导流管41远离进气管31一端，且导流罩43与导流管41转动连接。
40.本技术实施例的一种矿山粉尘浓度检测传感器的实施原理为：待测气体经过导流
罩43的引导，经过排气扇42进入导流管41中，机械气泵2运转产生负压将待测气体从导流管41吸入过滤盒32内，过滤盒32内的空气滤芯323对待测气体进行过滤除去粉尘，随后从进入泵体22并从延长管222排出。随着吸气过程的进行，过滤盒32会逐渐增重。打开过滤盒32两端的快拆组件，使用计量称34对过滤盒32的增重进行称量，通过计算增重以及流量计221检测到的气体排量的比值即可得出待测气体的平均粉尘浓度。
41.计算过滤盒32增重时，需要推动挡板322使壳体321内部空间与外界通过蒸发孔连通，对过滤盒32整体进行加热干燥，排除水蒸气吸附对检测结果准确性的影响，进一步提升测量精度。
42.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：包括固定于地面或墙壁设置的机架（1）、设在所述机架（1）上的机械气泵（2）、设在所述机械气泵（2）进气端的检测组件（3）和设在所述机架（1）上的进气组件（4）；所述检测组件（3）包括与所述进气组件（4）连通的进气管（31）、与所述进气管（31）可拆卸连接的过滤盒（32）、与所述过滤盒（32）可拆卸连接的排气管（33）和设在所述过滤盒（32）底部的计量称（34）；所述计量称（34）与显示和控制终端电性连接。2.根据权利要求1所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述过滤盒（32）包括壳体（321），所述壳体（321）两个相对的侧壁开设有进气口和排气口，顶部开设有蒸发孔，所述壳体（321）顶部滑动连接有挡板（322），所述壳体（321）内设有空气滤芯（323）。3.根据权利要求2所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述空气滤芯（323）与所述壳体（321）滑动连接。4.根据权利要求2所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述壳体（321）的进气口和排气口均设有快拆接头（324）。5.根据权利要求2所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述空气滤芯（323）外表面侧壁垂直设有拉环，所述拉环与所述空气滤芯（323）转动连接。6.根据权利要求1所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述机械气泵（2）包括驱动电机（21）和连接在所述驱动电机（21）动力输出轴上的泵体（22），所述泵体（22）的出气端设有流量计（221），所述流量计与显示和控制终端电性连接。7.根据权利要求6所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述泵体（22）的出气端设有延长管（222）。8.根据权利要求6所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述进气组件（4）包括与所述进气管（31）连通的导流管（41）、设在所述导流管（41）远离所述进气管（31）一端的排气扇（42）和导流罩（43）；所述排气扇（42）与所述驱动电机（21）电性连接，所述导流罩（43）与所述导流管（41）转动连接，且与所述驱动电机（21）的动力输出轴通过一组换向减速器传动连接。9.根据权利要求8所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述导流管（41）内壁固定设有加热管（411），所述加热管（411）沿螺旋方向固定设在所述导流管（41）上。10.根据权利要求8所述的一种矿山粉尘浓度检测传感器，其特征在于：所述换向减速器的输出端固定套设偏心块。

技术总结
本申请涉及一种矿山粉尘浓度检测传感器，主要涉及粉尘浓度检测的技术领域，其包括固定于地面或墙壁设置的机架、设在所述机架上的机械气泵、设在所述机械气泵进气端的检测组件和设在所述机架上的进气组件；所述检测组件包括与所述进气组件连通的进气管、与所述进气管可拆卸连接的过滤盒、与所述过滤盒可拆卸连接的排气管和设在所述过滤盒底部的计量称；所述计量称与显示和控制终端电性连接。本申请具有检测结果精准、使用场景广泛的优点。使用场景广泛的优点。使用场景广泛的优点。


技术研发人员：侯珊珊 王瑞东 王龙 杨晓波 马小永
受保护的技术使用者：山西柏腾科技有限公司
技术研发日：2023.07.29
技术公布日：2023/10/15