一种粉尘发生装置

1.本发明涉及安全环保实验领域，具体涉及一种模拟粉尘环境的实验设备领域。


背景技术：

2.粉尘污染，是环境污染中的主要污染源之一，其不仅污染空气，而且会对生产设备、农作物等造成负面影响，同时粉尘颗粒对人体也会造成损害，长期吸入粉尘会引起气道黏膜的受阻，引起气道黏膜损伤，如果长期吸入有刺激的烟雾或者粉尘，会导致慢性支气管炎，从而导致慢性阻塞性肺疾病的发生，长期吸入有害的气体粉尘，会损伤气道黏膜，引起气道的高反应性和气道不可逆性的气流受阻，导致肺功能下降，形成慢阻肺，鉴于粉尘对人体的损坏，科研院校、环保部门、生产监督部门等在研制粉尘除尘设备、评价粉尘治疗效果或研究粉尘危害机理过程，就不可能长期在粉尘环境中进行相关的实验及研究，这样就需要模拟粉尘环境，人为制造粉尘，并且对粉尘的含量进行相应地控制，虽然目前很多人提出了许多设备和方法，但也都存在着一定的不足，正如：发明名称为粉尘发生装置，申请号为201910141036.4的发明专利以及发明名称为一种粉尘无级发生装置，申请号为201811234194.6的发明专利，这两个发明专利均采用螺旋结构运输粉尘，通过螺旋结构将粉尘挤出来，由于挤压和螺旋结构的磨损，容易造成粉尘粘结或破碎，改变了原始粉尘的形态，在实验室，预计投放状态和最终投放状态造成了差异，使实验无法定量开展。发明名称为旋扩弥漫式粉尘发生装置，申请号为201710998153.3的发明专利，该发明专利均采用螺旋结构运输粉尘，粉尘载螺旋结构的作用下，粘结成块，粉尘粒径易产生变化。同时，粉尘的产生依靠旋转发生器上的旋转将粉尘从小孔中甩出，而螺旋结构运送的粘结成块的粉尘易将小孔堵塞，因此该粉尘发生器在使用时，其产尘浓度的稳定性较差，且无法进行粉尘的定量实验。发明名称为一种粉尘发生系统及其处理方法，申请号为201810089651.0的发明专利，该发明通过使用传感器监测粉尘浓度，当浓度达到设定值时在进行释放，但由于粉尘传感器一般在使用一段时间后，会受到粉尘污染，无法正常工作，需经常对其进行维护。因此该发明专利维护量大。发明名称为一种气溶胶发生装置，申请号为202111142431.8的发明专利，该发明专利将粉尘挤压成块，在经过刷子，将粉尘刮出，该方法破坏了粉尘的原始状态，同时也无法保证粉尘的粒径范围。发明名称为一种固体粉尘气溶胶发生装置，申请号为201710979442.9的发明专利，该发明专利通过旋转盘进行粉尘供给，在使用过程中，旋转盘以下位置无法接触到旋转盘齿轮，因此会造成部分粉尘的浪费；在旋转盘旋转过程中粉尘会接触到空气，因此有可能造成粉体的污染；旋转盘通过齿轮之间的缝隙达到运输粉尘的目的，在填充过程中易受到挤压结块，改变粉尘原始状态，同时若压块严重会导致齿轮缝隙堵塞，无法达到运输粉尘的目的。发明名称为一种气动力粉尘发生装置的使用方法，申请号为202011221537.2的发明专利，该发明通过控制气体流量控制粉尘浓度，其内部月牙形配气盘存在动连接，由于粉尘粒径较小因此易在气动装置的开关缝隙处聚集，易导致配气盘关闭不严，影响使用效果且维护量大。发明名称为转盘式粉尘气溶胶发生装置，申请号为201010136283.4的发明专利，该发明专利转盘与流动仓底部存在动连接，因此粉尘容易进
入动部件缝隙处，影响设备稳定性；由于转盘存在的坑槽不连续，因此无法连续产生粉尘；且负压吸管与转盘的对转校正较为困难。现有技术及设备存在不能保证粉尘源均匀、稳定、连续的同时确保设备的可靠性，因此要亟需一个尘源均匀稳定连续且可靠的设备。


技术实现要素：

3.为了弥补现存技术无法保持粒径范围、粉体易被压块造成堵塞以及粉体易进入运动部件与活动连接处影响部件等问题，本发明利用文丘里管产生粉尘的装置，通过对粉体的定量、风速的控制以及储料筒或者储料筒底盘的转速实现粉尘浓度精准可控，同时该发明运动部件与粉尘供应处不接触，粉体无法影响部件正常运转，保证了设备的稳定性。
4.根据本发明一方面实施例的一种粉尘发生装置，包括供料装置以及喷料装置。
5.所述供料装置包括储料筒、刮板、电机。
6.储料筒内底部设置一周凹槽，用于储存粉尘物料。
7.刮板竖直安装在储料筒内，与储料筒的非运动部件固定连接，实现刮板位置的固定，例如电机带动整个储料筒筒体转动的实施例，刮板与不转动的储料筒盖体固定连接，电机仅仅带动储料筒底板转动的实施例，刮板与不转动的储料筒盖体及筒壁均固定连接，这种连接方式更加牢固，防止刮板变形，刮板底部与储料筒底板表面保持一定的间隙，在储料筒运动过程中刮板将填充到储料筒底部凹槽处多余的粉尘物料通过底部的铲走，刮板上设置两个小孔，分别为出料孔和通气孔，出料孔和通气孔贯穿整个刮板，分别能够达到输送粉尘物料及通气的作用。
8.电机与储料筒底板连接，使储料筒或者储料筒底板随电机的运转一起旋转，储料筒盖体与储料筒筒壁活动连接，储料筒盖体不随电机转动。
9.所述喷料装置包括文丘里管、送料管及风机，在文丘里管喉道中间位置开一个与送料管相互连通小孔，同时送料管穿过刮板上的出料孔，使送料管悬于储料筒底部凹槽的上方。
10.风机产生气流，气流进入文丘里管入口段，在经过收缩断时，随着文丘里管管道截面积逐渐减少,气体流速逐渐增大，气体的压强也随之减小，在进入喉道后，气体流速达到最大，气压达到最小，在大气压的作用下，会在喉道中部开孔位置处的连接的送料管内形成气流，由于送料管悬于储料筒底部凹槽的上方，因此送料孔内的气流会将凹槽内的粉尘一起带入文丘里管喉道处，在喉道内部高流速的气流的作用下经扩散段从出口段均匀的吹出，同时，储料筒或储料筒底盘在电机的作用下旋转，粉尘物料在刮板的作用下，始终保持填满储料筒的凹槽，刮板上的通气孔、送料管、文丘里管以及与其相连的管道构成了一个气路循环，通气孔能够把空气送达储料筒底部凹槽的上方送料管口附近，通气孔确保储料筒凹槽处压强始终与大气压相同。
11.作为改进，本发明还包括储风空间，储风空间位于刮板内部，并且与通气孔连接，底部靠近储料筒凹槽处有一个出风开口，储风空间的存在保证了文丘里管产生的负压不受外界气流扰动的影响，从而保证粉尘喷出的连续性。
12.作为改进，刮板底部设置一个有一定角度的刮板斜坡，在储料筒底板运动过程中刮板将填充到储料筒底部凹槽处多余的粉尘物料通过底部的刮板斜坡铲走，在确保凹槽内始终填满粉尘物料的同时也保证了粉尘物料不会受到挤压导致粒度大小的发生变化。
13.作为改进，在储料筒内底部设置的凹槽为一圈截面为半椭圆形的凹槽。
14.作为改进，储料筒是一圆柱形筒体。
15.作为改进，该发明还包括风速调节器，风速调节器用来控制进入文丘里管风速的流量。
16.作为改进，本发明还包括转速调节器，转速调节器用于控制电机的转速，转速越快，单位时间内通过送料管吸入文丘里管内的粉尘物料就多，从而控制从文丘里管内喷出的粉尘浓度。
17.有益效果：针对现有粉尘发生装置结构复杂，无法保证粉尘源均匀、稳定、连续的问题，利用文丘里管的特性实现粉尘均匀、稳定、连续的产生，通过储料筒的旋转确保物料的连续稳定供给，通过调节储料筒在转速以及文丘里管内的风速实现对粉尘浓度的控制，本发明结构简单、运行稳定，并且粉尘浓度可以控制。
附图说明
18.本发明的上述和/或附加的方面和优点，从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是刮板正面图；图2是刮板侧面图；图3是刮板位于正面时的储料筒剖面图；图4是刮板位于立面时的储料筒剖面图；图5是文丘里管处结构示意图；图6为发明整体结构示意图；图7为实验测的粉尘浓度与风速的关系图。
19.附图标记：1、储料筒；2、刮板；3、电机；4、凹槽；5、刮板斜坡；6、通气孔；7、储风空间；8、储料筒盖体；9、文丘里管；10、送料管，11、风机12、喉道；13、出料孔；14、出风开口。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.实施例1：如图6所示，一种粉尘发生装置，包括供料装置以及喷料装置，所述供料装置包括储料筒1、刮板2、电机3，储料筒1内底部设置一周凹槽4，用于储存粉尘物料，如图3、图4所示，刮板2竖直安装在储料筒1内，刮板2与不转动的储料筒盖体8固定连接，实现刮板2位置的固定，刮板底部与储料筒1底板表面保持一定的间隙，在储料筒1运动过程中，由于粉尘物料重力作用，粉尘物料填满储料筒1底部凹槽4，刮板2将填充到储料筒1底部凹槽4处多余的粉尘物料通过刮板2底部铲走，刮板2上设置两个小孔，分别为出料孔13和通气孔6，出料孔13和通气孔6贯穿整个刮板2，分别能够达到输送粉尘物料及通气的作用，如图1所示，同时设置储风空间7，储风空间7位于刮板2内部，并且与通气孔6连接，储风空间7底部靠近储料
筒1凹槽4处有一个出风开口14，储风空间7的存在保证了文丘里管9产生的负压不受外界气流扰动的影响，从而保证粉尘喷出的连续性，电机3与储料筒1连接，使储料筒1随电机3的运转一起旋转，储料筒盖体8与储料筒1筒壁活动连接，储料筒盖体不随电机转动。
22.如图5所示，所述喷料装置包括文丘里管9、送料管10及风机11，在文丘里管9喉道12中间位置开一个可与送料管10相互连通的小孔，同时送料管10穿过刮板2上的出料孔13，使送料管10悬于储料筒底部凹槽4的上方。
23.风机11产生气流，气流进入文丘里管9入口段，在经过收缩断时，随着文丘里管9管道截面积逐渐减少,气体流速逐渐增大，气体的压强也随之减小，在进入喉道后，气体流速达到最大，气压达到最小，使得该部分为负压，在大气压的作用下，会在喉道中部开孔位置处的连接的送料管10内形成气流，由于送料管10悬于储料筒1底部凹槽4的上方，因此送料孔10内的气流会将凹槽4内的粉尘在气流作用下一起带入文丘里管9喉道处，在喉道内部高流速的气流的作用下经扩散段从出口段均匀的吹出，同时，如图2所示，刮板2底部设置一个有一定角度的刮板斜坡5，刮板斜坡5与储料筒1的底部表面保持一定的间隙，在储料筒1运动过程中刮板将填充到储料筒1底部凹槽4处多余的粉尘物料通过底部的刮板斜坡5铲走，在确保凹槽4内始终填满粉尘物料的同时也保证了粉尘物料不会受到挤压导致粒度大小的发生变化，储料筒1在电机3的作用下旋转，粉尘物料在刮板2的作用下，始终保持填满储料筒的凹槽4，刮板3上的通气孔6、储风空间7、送料管10、文丘里管9以及与其相连的管道构成了一个气路循环，通气孔6能够把空气送达储料筒1底部凹槽4的上方送料管口附近，通气孔6确保储料筒凹槽4处压强始终与大气压相同。
24.实施例2：与实施例1不同的地方为，储料筒1的筒壁和底板活动连接，并且能够相互旋转运动，电机3与储料筒1的底板固定连接，电机仅仅带动储料筒1底板转动，刮板2与不转动的储料筒盖体8及筒壁均固定连接，这种连接方式更加牢固，防止刮板变形，工作过程中，电机3带动储料筒1底板转动，储料筒盖体8、储料筒筒壁及刮板2均不转动，粉尘物料在重力作用下，填满凹槽4，由于送料管10悬于储料筒1底部凹槽4的上方，因此送料孔10内的气流会将凹槽4内的粉尘物料在气流作用下一起带入文丘里管9喉道处，在喉道内部高流速的气流的作用下经扩散段从出口段均匀的吹出。
25.为了控制进入文丘里管内的风量，风机与风速调节器连接，风速调节器用来控制进入文丘里管风速的流量，电机通过转速调节器调节转速，转速越快，单位时间内通过送料管吸入文丘里管内的粉尘物料就多，从而控制从文丘里管内喷出的粉尘浓度。
26.整个实验系统包括一个长2.5m宽0.75m高0.75m的长方体，长2.5m,直径为0.25m的进口管道以及离心风机等。将长方体一头接接口管道，另一头接离心管道。打开离心风机，使进口管道入口风速在6m/s左右，将本发明的粉尘发生装置至于入口处，使粉尘发生装置产生的粉尘进入到进入进口管道，在经长方体、离心风机，最后净化后排到空气中。当长方体内的粉尘浓度稳定后，通过粉尘采样仪测出长方体内部粉尘浓度。调节电机转速与粉尘发生装置风机风量实现对粉尘浓度的控制。通过实验可知，当实验系统内风速达到6m/s左右时，投料速度在8.84mg/s到667mg/s范围内，理论上可实现浓度在2200mg/m3以内的调节，图7为对该发明实验测的粉尘浓度与风速的关系图，由图可知该发明尘源连续稳定且重复性较好。
27.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
28.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。