[0001] 本发明属于采矿工程技术领域，具体涉及一种用于模拟粉尘环境自适应作业的智能控制发尘装置。

[0002] 随着我国矿井作业的机械化程度不断提高，矿井内呼吸性粉尘的产量也随之增大，严重影响着井下工作者的健康。矿井控尘工作中，可以从三个维度入手，分别是源头治理、过程控制和个体防护。对后两个维度的研究，在实验状态下模拟实际生产环境中产生的粉尘十分必要。这就需要粉尘发生器为研究人员提供一个可控的粉尘生成环境，以便进行粉尘特性的研究和评估，并进行相关测试和优化。

[0003] 传统的发尘装置发尘量十分有限，公开号为CN115970599B的中国专利一种高精度带式粉尘发生器的容尘槽空间尺寸小，公开号为CN115107311A的中国专利一种发尘装置也存在相同问题，无法满足多样化的实验要求，粉尘原料不足时需要暂停实验补充粉尘原料才能继续实验，这就会导致实验误差，影响实验进程。此外，公开号为CN220120504U中国专利一种粉尘发生装置是利用风机提供气流，与气流混合的粉尘，极易受到环境的影响，在较为潮热的环境中实验，可能会导致实验与生产现场粉尘状况不一致，会造成实验结果误差大。大部分的发尘装置也未带有称量功能，称量功能可以与智能控制系统联动，以实现更多功能。为此，我们提出一种适用于多环境、能长时间作业、具有称量功能的发尘装置。因此，现有技术亟待进一步改进。

[0045] 为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

[0046] 结合图1至图10，一种用于模拟粉尘环境自适应作业的智能控制发尘装置，包括箱体1、接料系统、搅拌机构、出料系统、喷料系统及控制单元，所述箱体1为方形结构，所述箱体1包括底板、顶板11、左侧板12、右侧板13和框架，所述底板、顶板11及两个侧板焊接构成箱体1的外壳，框架是与外壳相匹配的钢架结构，并与外壳的内壁固定焊接在一起。

[0047] 箱体1的前后侧壁上分别设有前门体14和后门体15，前门体14和后门体15分别安装在箱体1的前后两侧，前门体14的右侧与框架的前部右侧铰接，前门体14的左侧与框架的前部左侧锁合在一起，后门体15的右侧与框架的后部右侧铰接，前门体14的左侧与框架的后部左侧锁合在一起。

[0048] 另外，箱体1的顶板11后部安装有顶盖16，所述顶盖16的前侧与顶板11的中部铰接，顶盖16的后侧与顶板11锁合在一起，所述前门体14、后门体15和顶盖16上分别安装有一个把手，前门体14和后门体15可通过分别配置有的把手打开箱体1的前后两侧，方便对箱体1的接料系统、搅拌机构、出料系统进行检修和维护。另外，所述顶盖16开设有长方形的放料口18，可通过放料口18向接料系统的内部添加粉尘。

[0049] 所述控制单元包括PLC控制器、触控面板21和急停开关22，触控面板21固定嵌设在箱体1的顶部后侧，PLC控制器安装在箱体1内部，急停开关22设置在触控面板21的一侧，触控面板21和急停开关22分别与PLC控制器通讯相连。

[0050] 接料系统设置在箱体1内部，其包括料筒31、接粉盘32、电子称量器33和驱动机构，电子称量器33通过安装架17设置在箱体1的下部，料筒31为底部开放的圆筒状，料筒31竖向设置在电子称量器33上方，其顶部开设有加料口34。

[0051] 所述料筒31包括筒体311和上端盖312，所述筒体311为等截面的直圆管，筒体311的上端外侧设有上法兰盘313，所述上端盖312的边缘与上法兰盘313固定密封相连，加料口34位于上端盖312的中心一侧，与筒体311内部相通。

[0052] 所述筒体311的下部外侧设有下法兰盘314，所述电子称量器33为圆环状结构且固定于安装架17上，所述下法兰盘314与电子称量器33螺栓固定相连，电子称量器33的信号输出端与PLC控制器通讯相连，电子称量器33将数据实时传送至PLC控制器，实现对料筒31内部的粉尘量精确掌控，当料筒31内的粉尘量少于设定值时，供粉机构通过加料口34向料筒31内部供入粉尘，保证智能控制发尘装置连续工作，所述供粉机构采用现有技术。

[0053] 所述接粉盘32设在料筒31的底部并与料筒31下端转动密封配合。所述筒体311的下端内侧具有与其一体结构的环形翻边315，具体地，所述接粉盘32是与筒体311的内径相匹配的圆形金属板，接粉盘32位于环形翻边315的上方，接粉盘32与筒体311的内壁及环形翻边315的上表面均转动密封配合。

[0054] 接粉盘32的圆周侧壁上第一环形槽，所述第一环形槽内嵌设有第一O型密封圈35，第一O型密封圈35与筒体311的内侧壁滑动接触配合。所述环形翻边315的上表面开设有第二环形槽，所述第二环形槽的中心位于筒体311的轴线上，第二环形槽内嵌设有第二O型密封圈36，第二O型密封圈36与接粉盘32的底部滑动接触配合。工作过程中，接粉盘32相对于料筒31水平转动，料筒31内部盛有粉尘，接粉盘32通过第一O型密封圈35和第二O型密封圈36料筒31转动密封配合，避免料筒31内部的粉尘出现漏粉的情况。

[0055] 所述驱动机构包括花键轴37、花键套38和第一伺服电机39，所述花键套38竖向布置在接粉盘32的下方，通过轴承座381设置在安装架17上，安装架17与箱体1内部的框架螺栓固定相连在一起，采用花键传动方式在保证传动转动的同时，使电子称量器33能够准确称量料筒31内部的粉尘，做到对料筒31内部的粉尘量精准掌控，以保证单位时间内的发尘量。

[0056] 第一伺服电机39固定在安装架17底部，其输出轴与花键套38的下端同轴固定相连，第一伺服电机39的信号端与PLC控制器通讯相连，PLC控制器通过指令控制第一伺服电机39输出轴的转向和转速。所述花键轴37活动穿设在花键套38内部，其上端穿出花键套38的顶端并与接粉盘32的底部固定相连成一体，工作状态下，所述第一伺服电机39通过花键套38驱动接粉盘32水平转动。所述电子称量器33实时称量料筒31内部粉尘的重量，并将称量的数据实时发送至PLC控制器，通过数据交互控制接粉盘32的转速，实现对喷粉量的精准控制，并瞬时改变单位时间内的喷分量，准确模拟矿井巷道内粉尘的环境状况。

[0057] 接粉盘32的上表面开设有环形的导料槽321，驱动机构位于接粉盘32的下方，其输出端与接粉盘32底部相连，并驱动接粉盘32绕料筒31的轴线转动。导料槽321的作用是收集料筒31内部的粉尘，将位于导料槽321内的粉尘送入负压出料盒41内，实现稳定的粉尘喂入。

[0058] 导料槽321的中心点位于所述接粉盘32的圆心，沿其圆周方向的断面为等截面。所述接粉盘32的上表面还开设有环状的两个导滑槽322，两个导滑槽322分别位于导料槽321的内外两侧，且与导料槽321同心布置。

[0059] 所述出料系统包括负压出料盒41和渐缩管42，负压出料盒41固定安装在料筒31的内侧壁上，其底部与接粉盘32滑动配合，具体地，所述负压出料盒41的底部固定有与导滑槽322的位置一一对应的两段弧形滑块43，各段弧形滑块43分别位于对应的导滑槽322内，与接粉盘32滑动配合。

[0060] 所述负压出料盒41的底部开设有与导料槽321正对的吸入口44，负压出料盒41的底部固定有与导料槽321的截面相匹配的挡料块45，挡料块45位于导料槽321的内侧，其两侧及底部均与导料槽321的内壁贴合，另外，挡料块45位于吸入口沿接粉盘32逆时针转动方向的一侧，所述挡料块45靠近吸入口44的侧壁为与吸入口44同心的圆弧面，接粉盘32在水平转动至负压出料盒41下方时，挡料块45对位于导料槽321内充满的粉尘阻挡并刮除，使导料槽321使被阻挡的粉尘经过吸入口44连续进入负压出料盒41的内部，通过控制接粉盘32的转速进而控制单位时间内进入负压出料盒41内的粉尘量。

[0061] 渐缩管42位于料筒31的外部，渐缩管42的粗口端与负压出料盒41的中部相连相通，渐缩管42的细口端伸至箱体1的外部并与喷料系统的进口端相连，喷料系统通过渐缩管42对负压出料盒41连续吸气，使负压出料盒41处于负压状态，位于负压出料盒41下方导料槽321内的粉尘通过吸入口44连续进入负压出料盒41，粉尘在负压出料盒41内部呈雾化扩散状，通过渐缩管42加速进入喷料系统，再通过喷料系统喷射至外部空间。

[0062] 搅拌机构设置在料筒31内部，且与负压出料盒41相邻布置，具体地，搅拌机构包括搅拌轴51、叶片52及第二伺服电机53，所述搅拌轴51以偏心的方式竖向布置，其上端与上端盖312通过轴承转动配合，第二伺服电机53固定安装在料筒31的顶部上方，其输出轴与搅拌轴51的上端相连。

[0063] 所述叶片52为竖向布置的长方形金属板，叶片52的中部与搅拌轴51的下端固定相连，叶片52底部的长边贴近接粉盘32的上表面。

[0064] 具体地，负压出料盒41是由环形侧壁、上盖体和下盖体构成的壳体，环形侧壁为异形截面的筒状且竖向布置在筒体311的轴线一侧，上盖体和下盖体将环形侧壁的上下两端封闭。所述吸入口44为开设有在下盖体上的圆孔，两段弧形滑块43固定焊接在下盖体的底部。

[0065] 环形侧壁的一侧外壁与筒体311的内侧壁贴合并固定成一体，其靠近叶片52的一侧外壁是与该叶片52端部运动轨迹相适配的圆弧曲面，所述叶片52与负压出料盒41的圆弧外壁相邻布置。第二伺服电机53通过搅拌轴51驱动叶片52转动，叶片52的转动区域位于负压出料盒41与接粉盘32转动方向相反的一侧，叶片52的转动区域覆盖导料槽321的宽度，叶片52对下部粉尘的搅动，保证导料槽321在进入负压出料盒41下方之前其内部充满粉尘，通过接粉盘32的转速，实现对粉尘的稳定且均匀送入。

[0066] 所述喷料系统设置在箱体1的外侧壁上，渐缩管42的另一端与喷料系统的入口端相连相通，将渐缩管42进入的粉尘喷射至外部空间。具体地，所述喷料系统包括真空发生器61和文丘里喷嘴62，所述文丘里喷嘴62通过管箍63固定在箱体1的一侧外壁上，文丘里喷嘴
62的出口端朝向后方。

[0067] 真空发生器61设置在文丘里喷嘴62的前侧，其出口端与文丘里喷嘴62的入口端相连相通，真空发生器61的入口端通过所述渐缩管42与负压出料盒41的中部相连相通。

[0068] 本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

[0069] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0070] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。

[0071] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。