Стенд для дослідження пилоутворюючої здатності розпушених гірничих порід

Изобретение откосится к горной промышленности, в частности к лабораторному оборудованию для исследований способности пород к пылеобразованию как в динамических, так и в статических условиях, лежащих на поверхности отвалов, уступа х карьеров, обочинах дорог в зависимости от климатических факторов: температуры, влажности воздуха, скорости ветра. Известно устройство для определения пылеобразующей способности горных пород по [1], в котором для пылеобразования размещают цельный кусок породы, который укрепляют в патроне и разрушают падающим грузом - поршнем с режущими зубьями. Груз-поршень движется внутри направляющей трубы и вместе с ней и стаканом, в котором установлена труба, образует насос. Образующаяся при разрушении образца пыль с воздухом выдавливается поршнем в приемный резервуар, воздух всасывается по, воздуховодам назад в надпоршневую часть замкнутой системы устройства, а пыль при этом создает на фильтре, размещенном на пути воздушной струи в воздуховоде. По количеству пыли, отложившейся на фильтре и осевшей в приемном резервуаре, судят о пылеобразующей способности испытуемой породы. Устройство наиболее близко к заявленному по конструктивному исполнению и принято за прототип. Признаками прототипа, общими с заявляемым решением, являются следующие: - замкнутая циркуляционная система, внутри которой движется воздушно-пылевой поток и размещают исследуемый образец породы; - устройство создания избыточного давления для перемещения пылевоздушной среды по воздуховодам (поршень); - механизм подачи пыли в воздушную среду; - фильтр на выходе системы; - пробоотборник на выходе системы. Причиной, препятствующей достижению технического результата, заключающегося в повышении достоверности исследований породы в различных ее состояниях и при различных климатических факторах, является отсутствие в нем узлов, позволяющих имитировать динамические условия пылеобразования и различные климатические факторы. Задачей, решаемой изобретением, является расширение функциональных возможностей стенда. Задача решена тем, что стенду придана способность имитировать динамические условия пылеобразования при различных климатических параметрах окружающей среды, что повысило достоверность исследований, приблизив факторы среды к естественным. Конструктивно задача решена тем, что стенд для определения пылеобразующей способности горных пород, представляющий замкнутую циркуляционную систему с исследуемым образцом породы внутри нее и с пылевоздушной средой, включающий устройство создания избыточного давления для перемещения пылевоздушной среды по воздуховодам, механизм подачи пыли в воздушную среду и установленные на выходе системы фильтр и пробоотборник, снабжен источниками теплового и волнового излучения, размещенным в воздуховоде над иссле-дуемым образцом породы, и дополнительным пробоотборником, установленным перед исследуемым образцом породы, при этом механизм подачи исследуемого образца породы выполнен в виде приводного черпакового подъемника, установленного с возможностью взаимодействия с исследуемым образцом, размещенным в лотке, расположенном в нижней части камеры. Заявленный стенд отличается от прототипа наличием источника теплового и волнового излучения (т.е. солнечной энергии), имитирующего климатические природные факторы: температуру и влажность воздуха; наличием дополнительного пробоотборника, установленного перед исследуемым образцом породы; выполнением механизма подачи пыли исследуемого образца породы в воздушн ую среду в виде приводного черпакового подъемного механизма, установленного с возможностью взаимодействия с исследуемым образцом породы, размещенным в лотке. Между совокупность существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, ибо именно такая совокупность позволяет приблизить условия пылеобразования к естественным, что повышает достоверность исследований. Сущность заявляемого решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен стенд в общем виде, на фиг. 2 - вид стенда сверху. Стенд включает замкнутую систему воздуховодов 1, подсоединенным к входному и выходному патрубкам вентилятора 4. В замкнутую цепь воздухо водов вмонтирована рабочая камера 2, кассетный фильтр для очистки запыленного воздуха 19 и устройство для регулирования скорости движения воздуха в системе, например, шиберное 20. В нижней части камеры имеется открытый проем для установки лотков 9,13 с исследуемыми породами. Над проемом на оси 12 установлен приводной черпаковый подъемный механизм 11, взаимодействующий с разрыхленными породами и вращаемый электродвигателем, который показан только на фиг. 2. На фиг. 1 для лучшей наглядности схемы черпакового механизма электродвигатель не показан. Над исследуемым образцом пород установлены газоразрядные ртутные лампы 3 с дросселем 18, служащие источником теплового и светового излучения, спектр которых наиболее близкий к солнечному. К стенду подсоединены пробоотборники 5 и 15 для отбора проб воздуха на запыленность, пылезаборные трубки 7 и фильтры для отбора навески пыли 6. Стенд оснащен измерительными приборами: термометром 14, психрометром 16 и манометром 8. В стенде предусмотрена возможность демонтажа черпакового подъемного механизма 11 и установка плоского лотка с породой 13, имитирующего пылящую поверхность. Исследования на заявленном стенде проводятся следующим образом. Пример 1. Исследование в динамике. Разрыхленный образец 10 породы размещают в лотке 9. Запускают вентилятор 4 и включают лампы 3 в камере 2. Испытуемый образец 10 породы выдерживают до заданных климатических условий и только после этого производят исследования. Электродвигателем 17 производят вращение на оси 12 черпакового подъемника 11, который осуществляет подъем породы исследуемого образца вверх и сброс ее вниз, создавая пылевое облако. Пыль от падающей породы захватывается воздушным потоком, направленным от выходного к входному патрубкам вентилятора. Созданные условия имитируют экскавацию пород в карьере, а также климатические факторы: температур у, ветер, ультрафиолетовое облучение. В замкнутом циркуляционном потоке запыленный воздушный поток очищается в кассетном фильтре 19. Для определения запыленности воздуха внутри замкнутого потока отбирают пылевые пробы пробоотборниками 5 и 15, соответственно, до и после очистки в кассетном фильтре. По разности запыленности воздуха до и после очистки судят о фактической запыленности воздуха, которая формируется процессом черпания и является критерием пылеобразующей способности пород и прямо пропорциональна последней. Микроманометром 8 снимают аэродинамические характеристики, по которым рассчитывают скорость движения воздушного потока в воздуховоде. Психрометром 16 измеряют температуру и относительную влажность движущегося воздушного потока, а термометром 14 -температуру воздуха над испытуемыми породами. Запыленность воздуха определяют весовым способом по общепринятой методике и рассчитывают по формуле: g c= * 100 Q*t мг/м 3, где g - масса навески пыли в фильтре, мг; Q - производительность пробоотборника, л/мий; t- время отбора пылевых проб пылеотборником, мин. Пример 2. Исследование в статике. Разрыхленный образец породы размещают в лотке 13, взвешивают и далее устанавливают на уровне рабочей поверхности воздуховода. Черпаковый подъемник 11 на оси предварительно убирают. Аналогично примеру 1 исследуемый образец породы выдерживают, приводя климатические факторы к заданным, после чего включают вентилятор 4, замеряют время, в течение которого производят обдувание образца в лотке 13 воздушным потоком с определенной скоростью. Снова взвешивают образец и по разности его массы судят о количестве пыли, унесенной с поверхности. При этом из полученного значения массы в обоих случаях вычитается масса пустого лотка. Критерием пылеобразующей способности пылящей поверхности принята удельная величина пылевыделения с 1 м 2 поверхности в секунду. Удельная величина пылевыделения рассчитывается по формуле: где P1 - вес образца до обдувания, мг; Р2 -вес образца после обдувания, мг; S - площадь пылящей поверхности, см 2 или м 2; t -время обдувания, с. Заявляемое решение позволяет повысить достоверность исследований пылеобразующей способности пород не только в статических, но и в динамических условиях в зависимости от климатических параметров: температуры, относительной влажности воздуха и скорости воздушных потоков.