一种粉尘浓度检测传感装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种粉尘浓度检测传感装置，旨在解决采用吸风机将含粉尘气体吸入检测仓这种方式存在的安全隐患和检测准确性方面的问题。它包括投光器、光电检测转换器和检测仓，检测仓包括设置在仓体中间上下贯通的气流通道，在气流通道出口两侧有向内延伸并在气流通道内相交的投光器通道和光电检测转换器通道，投光器通道还有继续向前延伸至仓体表面的一段，在气流通道的出口处安装有开口向上的气流通道延伸管，在气流通道延伸管外安装有PTC陶瓷热敏电阻加热器，光电检测转换器安装在光电检测转换器通道的入口处，投光器安装在投光器通道的入口处，投光器通道的出口处安装有开口向下的连通管，气流通道的入口处安装有开口向下的集气稳流罩。
【专利说明】一种粉尘浓度检测传感装置
【技术领域】
[0001]本发明属于粉尘浓度检测【技术领域】，具体涉及一种适用于粉尘危害作业现场的粉尘浓度检测传感装置。
【背景技术】
[0002]在矿山开采、金属加工、粮食粉碎及纤维处理等工业生产过程中，不可避免的会产生如游离二氧化硅等岩石粉尘或着如镁粉尘、铝粉尘、煤炭粉尘、面粉粉尘、短纤维等爆炸性粉尘，这些粉尘颗粒悬浮在空气中，不仅能导致呼吸性粉尘疾病，严重危害作业人员的身体健康，而且这其中的爆炸性粉尘在空气中达到一定的浓度时，遇有明火或达到一定的温度，极易燃烧爆炸，造成严重的安全生产事故，因此对粉尘的检测防治十分必要。粉尘浓度检测传感装置适用于具有粉尘危害的作业现场，如煤矿井下、金属抛光车间、面粉生产车间等相对封闭的环境，对其要求是可连续准确检测生产环境中悬浮粉尘的浓度，符合安全生产要求，当粉尘浓度超限时，启动降尘设备工作，实现自动测尘降尘。
[0003]目前公知的粉尘检测传感装置在作业现场检测粉尘时，是通过吸风机把作业环境的气体吸到检测仓进行光电检测，吸风机必须安全防爆，叶轮严格密封，用无刷电机驱动。即便如此，吸风机运行时的机械摩擦仍可能产生高温或火花，以及客观存在的噪音。吸风机是易损器材，价格及维修费用高。用吸风机将含有粉尘的气体强制吸入到检测仓，受吸风机性能等影响，检测仓内的粉尘含量有可能与实际环境中的粉尘含量不完全相同，影响粉尘检测的准确性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提供一种粉尘检测准确性提高、性能安全可靠并且使用和维修费用降低的粉尘浓度检测传感装置。
[0005]本发明是这样实现的:
[0006]一种粉尘浓度检测传感装置，包括投光器、光电检测转换器和设置于仓体内的符合暗室要求的检测仓，所述检测仓包括设置在仓体中间上下贯通的气流通道，在仓体上表面气流通道出口的两侧有向内延伸并在气流通道内相交的投光器通道和光电检测转换器通道，投光器通道在和光电检测转换器通道在气流通道内相交后继续向前延伸至仓体一侧表面，在仓体上表面气流通道的出口处安装有开口向上的气流通道延伸管，在气流通道延伸管外安装有自动恒温加热器；所述光电检测转换器由位于仓体一侧表面的光电检测转换器通道的入口插入并固定在光电检测转换器通道的入口处；所述投光器由位于仓体另一侧表面的投光器通道的入口插入并固定在投光器通道的入口处；在仓体一侧投光器通道的出口处安装有开口向下的投光器通道连通管。
[0007]所述投光器通道和光电检测转换器通道之间的夹角是80度至120度之间的任一数值。
[0008]所述气流通道与气流通道延伸管的内径相同；所述投光器通道连通管的内径与投光器通道相同。
[0009]在仓体下部气流通道的入口处安装有开口向下的集气稳流罩，集气稳流罩具有喇叭形开口。
[0010]所述自动恒温加热器是PTC陶瓷热敏电阻加热器。
[0011]所述PTC陶瓷热敏电阻加热器是片形加热元件，间隔导热绝缘层后贴合在气流通道延伸管外表面上。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]所述检测仓设置了上下贯通的气流通道，在气流通道的出口处安装有开口向上的气流通道延伸管，在气流通道延伸管外安装有自动恒温加热器，利用气体在气流通道延伸管内被自动恒温加热所产生的气体对流，使得生产现场环境中的气体自下而上从气流通道的入口和投光器通道连通管的下口源源不断进入检测仓内，气体中的粉尘含量与生产现场相同，这种不用吸风机的粉尘检测装置，采用气体受热上升，在竖向的气流通道内产生气体流动的技术手段，可实时、连续、准确的检测生产现场的粉尘浓度，彻底解除了采用吸风机可能产生火花给安全生产带来的隐患，消除了运行噪声，降低了生产成本及维修费用，延长了检测装置的使用寿命。
[0014]所述检测仓在气流通道出口两侧设置的投光器通道和光电检测转换器通道向内倾斜并在气流通道内相交，投光器通道还具有穿过气流通道后延伸至仓体外表面的一段。在重力作用下，当粉尘在检测仓内下沉降落时，绝大多数粉尘会通过竖向的气流通道的入口和倾斜的投光器通道的出口经由投光器通道连通管自动排出，极少有粉尘在检测仓内沉积，如果长时间工作后确实需要清理时，通过气流通道的入口、气流通道延伸管的上口和投光器通道连通管的下口进行人工清理也十分方便。
[0015]本发明在气流通道延伸管外安装的自动恒温加热器采用PTC陶瓷热敏电阻加热器，这种加热器具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等优点，非常适用于本发明的工作环境，安全可靠，使用方便。本发明对PTC热敏陶瓷电阻加热器功率大小的要求是只要能够在气流通道和气流通道延伸管内形成气体对流即可，因此，所需加热功率小，节约电能。
[0016]由于PTC热敏陶瓷电阻加热器安装在气流通道延伸管外，气体在气流通道延伸管内经过管壁被连续恒温加热后产生气体对流，而气流通道中段和下段的气体并没有被加热，此处气流运行平稳无扰动，在重力作用下，粉尘可以正常下沉降落和排出，与气流通道相通相邻的投光器通道和光电检测转换器通道内也同样极少会有粉尘沉积，可有效防止投光器投光时因为粉尘沉积造成的光折射所产生的误检测，使得检测装置工作性能稳定可
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[0017]在投光器通道的出口处加装投光器通道连通管，使得本来就较长的投光器通道延伸的更远，在投光器投光时光程长，暗室效应更好。投光器通道连通管的下口既是气流通道的另一个进气口，也是另一个粉尘沉降排出口，投光器通道连通管的内径与投光器通道相同，可促进气流通道内气体的平稳对流，减少检测仓内粉尘沉积。
[0018]所述气流通道与气流通道延伸管采用相同的内径，可使气体在气流通道和气流通道延伸管内流速稳定。
[0019]在仓体下部气流通道的入口处安装集气稳流罩，用于降低周围环境气流不稳定的影响，可以使气流在气流通道入口进入检测仓时更加平稳。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例进一步详细叙述本发明。
[0022]如图1所示:
[0023]一种粉尘浓度检测传感装置，包括投光器3、光电检测转换器8和设置于仓体I内的检测仓，这里的仓体I是一个具有一定厚度的金属块，检测仓是位于仓体I内的空腔，检测仓内壁表面有防止光线反射的涂层，或者是采用表面发蓝处理，这样就形成了通常所说的暗室。
[0024]检测仓的组成包括设置在仓体I中间部位上下贯通的气流通道4，以及在仓体I上表面气流通道4出口两侧的向内延伸并在气流通道4内相交的投光器通道2和光电检测转换器通道9，投光器通道2的入口在仓体I的左侧面，光电检测转换器通道9的入口在仓体I的右侧面，而气流通道4入口在仓体I下表面，气流通道4出口在仓体I上表面，投光器通道2在和光电检测转换器通道9在气流通道4内相交后继续向前延伸至仓体I右侧表面，这里是投光器通道2的出口，这一段投光器通道2同属于检测仓的一部分。气流通道4可以是铸造时预留在金属块内的通孔，也可以是钻削加工出来的通孔，例如钻削加工成直径为24毫米的通孔。投光器通道2和光电检测转换器通道9也是如法制作生成，直径根据投光器3和光电检测转换器8的需要来确定。上述各个通道在仓体I表面的入口、出口处均制作成平台，并且根据安装连接的需要加工出内螺纹或者沉孔。
[0025]在仓体I上部气流通道4的出口处加工有沉孔，通过间隙配合嵌装并焊接有开口向上的气流通道延伸管5，气流通道延伸管5的内径与气流通道4相同。当气流通道4的出口处加工有内螺纹时，气流通道延伸管5与气流通道4采用螺纹连接。
[0026]在气流通道延伸管5外表面上安装的自动恒温加热器6是小功率的片形的PTC陶瓷热敏电阻加热器。PTC陶瓷热敏电阻加热器功率选为2?5w左右，工作电压交流110?220V,电流调整范围20?50ma，可自动跟踪所处位置的环境温度，恒温加热至比环境温度高4?8°C，既可以产生气体对流，又温升不高。PTC陶瓷热敏电阻加热器6与气流通道延伸管5管壁之间间隔的导热绝缘层7，是用3层0.5_厚的云母片绝缘，采用导热硅胶涂料逐层粘接在一起，然后与PTC陶瓷热敏电阻加热器6 —起贴合在气流通道延伸管5外表面上，最后再用2至4个螺丝钉加固。
[0027]在仓体I下部气流通道4的入口处安装有开口向下的集气稳流罩11。集气稳流罩11采用灯罩形的冲压件，其喇叭形开口向下，集气稳流罩11顶部通道口的内径与气流通道4相同或稍大，集气稳流罩11顶部与气流通道4入口外围表面相贴合，用2至4个螺丝钉紧固定位即可。
[0028]如果集气稳流罩11上部通道口的外表面上加工的是外螺纹，气流通道4的入口处加工有内螺纹，则集气稳流罩11与气流通道4采用螺纹连接，集气稳流罩11上部通道口的内径与气流通道4相同。
[0029]投光器3具有筒形壳体302和一个后盖301，投光灯安装在投光器筒形壳体302内，筒形壳体302前部具有一个光输出口，筒形壳体302后部通过螺纹连接后盖301，后盖301外圆面上加工有外螺纹，投光器3通过螺纹连接安装在仓体I左侧投光器通道2的入口处，投光灯的电源线通过后盖301上的导线孔引出。本实施例选用波长600?800纳米的超短波投光灯，工作电压为直流5V，电流调整范围10?15ma。
[0030]光电检测转换器8具有筒形壳体802和一个后仓盖801,光电接收管安装在光电检测转换器筒形壳体802内，筒形壳体802前部具有一个光接收口，筒形壳体802后部通过螺纹连接后仓盖801，后仓盖801外圆面上加工有外螺纹，光电检测转换器8通过螺纹连接安装在仓体I右侧光电检测转换器通道9的入口处，光电检测转换器8的电源线和数据线通过后仓盖801上的导线孔引出。本实施例光电检测转换器8的工作电压为直流12V，电流调整范围12?18ma。
[0031]在仓体I右侧投光器通道2的出口处加工有沉孔，通过间隙配合嵌装并焊接有开口向下的投光器通道连通管10，投光器通道连通管10的内径与投光器通道2相同。加装投光器通道连通管10，使得本来就较长的投光器通道2延伸的更远，在投光器3投光时光程长，暗室效应更好。投光器通道连通管10的下口是气流通道4入口之外的另一个粉尘沉降排出口，用于防止日积月累形成的粉尘沉积，避免投光器3投光时因为粉尘沉积造成的光折射所产生的误检测，它还是气流通道4的另一个进气口，可促进气流通道4内气体的平稳流动。
[0032]投光器通道2和光电检测转换器通道9之间的夹角是80度至120度之间的任一数值。投光器通道2和光电检测转换器通道9向内倾斜并在气流通道4内相交，使得投光器通道2和光电检测转换器通道9与水平线保持一个倾角，可大大减少粉尘在检测仓内这两个通道中的沉积，降低粉尘沉积对投光与光接收的影响。当投光器通道2和光电检测转换器通道9之间的夹角趋于小值时(如80度)，投光器通道2和光电检测转换器通道9与水平线的倾角趋于大值，防止粉尘沉积的效果更好。
[0033]在仓体I上还加工有4个连接孔，用于本装置的定位安装。
[0034]本发明不限于上述实施例，本发明还可以扩展出类似的实施例，例如:粉尘浓度检测传感装置的仓体为精密铸造件，其中心部位预留有空腔，空腔可以是圆形或椭圆形等形状，同时预留有与本发明的必要技术特征相对应的结构，形成相应的通道，具有对应的进口和出口 ；再例如:通过改变仓体的外部形状及连接方式，使得气流通道在仓体上得到延伸，省去了气流通道延伸管，这种改变的结构仍然是与本发明的必要技术特征实质相同的结构。本发明的结构不受制造材料的限制，例如，还可以采用工程塑料作为制造仓体的材料，本发明也不受制造方法的限制。
[0035]当本发明用于具有粉尘危害的作业现场时，在气流通道延伸管5外安装的PTC陶瓷热敏电阻加热器6连续恒温工作，通过气流通道延伸管5管壁加热管内的气体，形成自下而上的气体对流，引发作业环境中的含有粉尘的气体经由集气稳流罩11通过气流通道4入口源源不断的进入检测仓内，同时还有另一部分气体经由投光器通道连通管10通过投光器通道2出口补充进入检测仓内，上升气体的流动方向如附图中箭头所示的方向，投光器3中的投光灯发出的光线透过光输出孔向前投射，利用此光线照射检测仓内含有粉尘的气体，气体中悬浮的粉尘颗粒产生反射光点，反射光点多少与粉尘含量成正比，光电检测转换器8中的光电接收管接收检测仓内的颗粒物反射光后转换成微弱的电信号，通过进行信号放大及信号转换等技术处理，最终形成控制信号，经数据线输出，启动相关联的洒水、喷雾等降尘设备。
[0036]本发明摒弃了吸风机吸入粉尘到检测仓的方法，采用空气对流自动吸入的技术措施，避免了使用吸风机带来的一系列问题，本发明采用空气对流方式将工作环境中的含尘气体吸入，因此检测仓内气体的粉尘含量与外界相同，当外界的粉尘含量发生变化时，源源不断进入检测仓的气体可以及时反映这个变化。使用加热元件加热是为了保证空气产生对流而设置的，所需加热升温值小。本发明生产成本下降，没有维护成本，安全可靠，粉尘检测结果更准确，适用于各种具有粉尘危害的作业场所。
【权利要求】
1.一种粉尘浓度检测传感装置，包括投光器(3)、光电检测转换器(8)和设置于仓体(1)内的符合暗室要求的检测仓，其特征在于:所述检测仓包括设置在仓体(I)中间上下贯通的气流通道(4)，在仓体(I)上表面气流通道(4)出口的两侧有向内延伸并在气流通道(4)内相交的投光器通道(2)和光电检测转换器通道(9)，投光器通道(2)在和光电检测转换器通道(9)在气流通道(4)内相交后继续向前延伸至仓体(I) 一侧表面，在仓体(I)上表面气流通道(4)的出口处安装有开口向上的气流通道延伸管(5)，在气流通道延伸管(5)外安装有自动恒温加热器￠);所述光电检测转换器(8)由位于仓体(I)一侧表面的光电检测转换器通道(9)的入口插入并固定在光电检测转换器通道(9)的入口处；所述投光器⑶由位于仓体⑴另一侧表面的投光器通道⑵的入口插入并固定在投光器通道(2)的入口处；在仓体(I) 一侧投光器通道(2)的出口处安装有开口向下的投光器通道连通管(10)。
2.根据权利要求1所述的一种粉尘浓度检测传感装置，其特征在于:所述投光器通道(2)和光电检测转换器通道(9)之间的夹角是80度至120度之间的任一数值。
3.根据权利要求1所述的一种粉尘浓度检测传感装置，其特征在于:所述气流通道(4)与气流通道延伸管(5)的内径相同；所述投光器通道连通管(10)的内径与投光器通道(2)相同。
4.根据权利要求1所述的一种粉尘浓度检测传感装置，其特征在于:在仓体(I)下部气流通道(4)的入口处安装有开口向下的集气稳流罩(11)，集气稳流罩(11)具有喇叭形开□。
5.根据权利要求1所述的一种粉尘浓度检测传感装置，其特征在于:所述自动恒温加热器(6)是PTC陶瓷热敏电阻加热器。
6.根据权利要求5所述的一种粉尘浓度检测传感装置，其特征在于:所述PTC陶瓷热敏电阻加热器(6)是片形加热元件，间隔导热绝缘层(7)后贴合在气流通道延伸管(5)外表面上。
【文档编号】G01N15/06GK104165831SQ201410397497
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月10日 优先权日:2014年8月10日
【发明者】王德顺, 李勇, 张永超 申请人:李勇