Pierwszenstwo: Opublikowano: 31. VII. 1969 57555 KI. 421, 13/04 MKP GOln UKD *4fc8 Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Waclaw Cybulski, mgr Kazi¬ mierz Lebecki, mgr Marian Madeja, mgr Jan Sliz Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Urzadzenie do pomiaru lotnosci pylów kamiennych • Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do po¬ miaru lotnosci pylów kamiennych, stosowane w górnictwie wegla kamiennego jako zabezpiecze¬ nie przeciw wybuchom pylu weglowego. Urzadze¬ nie to moze byc równiez uzyte do badania lotnosci innych pylów, np. weglowych.Stosowane do tej pory urzadzenia do oceny lotnosci pylów sa prymitywne, a ich wskazania maja charakter subiektywny. Opieraja sie one na ocenie sypkosci pylu za pomoca dotyku i wzro¬ kowej ocenie zdolnosci uniesienia go w oblok przez dmuchniecie, a takze ocenie wielkosci sred¬ nicy próbki pylu rozsypanego po spadku z pew¬ nej wysokosci. Znane jest równiez urzadzenie Schuhknechta i Kuntza, oparte na pomiarze ilosci pylu usunietego z próbki przez dlugotwale dziala¬ nie strumienia powietrza o bardzo malej pred¬ kosci w porównaniu z predkoscia podmuchu uno¬ szacego pyl w warunkach rzeczywistego wybuchu pylu weglowego. Powoduje to niewiarogodnosc otrzymanych tym sposobem wyników ze wzgledu na zmiany wilgotnosci pylu w czasie pomiaru oraz zaleznosci ubytku jego masy od skladu frakcyj¬ nego. Wyniki otrzymane za pomoca wyzej opisa¬ nych urzadzen sa niepowtarzalne.Celem wynalazku jest pomiar lotnosci pylu ka¬ miennego, pozbawiony wad subiektywnej oceny wyników oraz uzyskanie ich powtarzalnosci.Cel ten osiagnieto przez budowe urzadzenia we¬ dlug wynalazku, które sklada sie z pomiarowej komory o budowie zamknietej, zaopatrzonej w dysze i plytke do umieszczania badanej próbki pylu, ustawionej pod katem 165° do osi dyszy, z ukladu zasilajacego dysze impulsowym strumie- 5 niem gazu oraz z fotoelektrycznego ukladu po- miarowo-odczytowego, przy czym na uklad zasi¬ lajacy dysze sklada sie, zbiornik zawierajacy sprezony gaz, reduktor cisnienia, cisnieniowa ko¬ mora dawkujaca oraz szybko dzialajacy zawór, io podajacy dawke gazu z komory cisnieniowej do dyszy. Cisnieniowa komora jest zasilana stale ga¬ zem przez reduktor ze zbiornika pod ustalonym cisnieniem. Fotoelektryczny uklad pomiarowo-od- czytowy jest wbudowany w ten sposób w komorze 15 pomiarowej, zeby oblok pylu, wywolywany dziala¬ niem impulsu gazu z dyszy na próbke pylu na plyt¬ ce, znalazl sie pomiedzy zródlem swiatla, zaopatrzo¬ nym w zarówke a odbiornikiem swiatla z fotoopor- nikiem. Stezenie pylu w polu widzenia jest mie- 20 rzone poprzez zespól rózniczkujacy RC, wlaczonym w obwód mikroamperomierzem. Poza tym uklad fotoelektryczny jest zaopatrzony w zestawy re¬ gulacyjne i kompensacyjne obwodu mierniczego.Urzadzenie wedlug wynalazku nie posiada omó- 25 wionych wad. Lotnosc pylu jest okreslana jako zdolnosc uniesienia sie pylu w oblok impulsem gazu o stalej energii i krótkim, znanym czasie trwania. Tak okreslona lotnosc jest niezbednym parametrem oceny zdolnosci pylu kamiennego do 30 przejscia w faze rozproszona w powietrzu, która 575553 57555 4 wystepuje po przejsciu fali podmuchu w czasie wybuchu pylu weglowego i tym samym do zdol¬ nosci gaszenia wybuchu. W urzadzeniu wedlug wy¬ nalazku pomiar lotnosci pylu jest dokonywany podczas unoszenia pylu krótkotrwalym impulsem cisnienia o predkosci tak dobranej, ze zapewnia duzy margines bezpieczenstwa w porównaniu z minimalna predkoscia fali podmuchu. Krótko- trwalosc impulsu zapewnia równiez zachowanie stalej wilgotnosci pylu oraz zmniejsza wplyw jego s * skladu frakcyjnego na unoszenie. Przez zastoso- ,r "wlanie . fotoelektrycznego pomiaru stezenia pylu uniezaleznia sie wartosc lotnosci od subiektyw¬ nosci oceniajacego, co zapewnia porównywalnosc wyników.Przedmiot wynlazku jest przedstawiony w przy¬ kladowym wykonaniu na rysunku, na, którym fig. 1 przedstawia schemat ogólny urzadzenia ba¬ dawczego, a fig. 2 — blokowy schemat elektrycz¬ ny ukladu pomiarowo-odczytowego.Urzadzenie sklada sie ze zbiornika i zawieraja¬ cego sprezony gaz, który jest polaczony redukto¬ rem 2 z cisnieniowa komora 3 napelniana sprezo¬ nym gazem o nadcisnieniu pn = 0,5 atn. Komora 3 jest zaopatrzona w manometr 4 do kontroli pa¬ nujacego w niej cisnienia. Szybko dzialajacy za¬ wór 5 laczy komore 3 z komora pomiarowa 6, w której impulsowy strumien gazu o cisnieniu 0,5 atn jest formowany przez dysze 7. Srednica dy^zy 7 jest tak dobrana, ze calkowity wyplyw gazu z komory 3 nastepuje .w czasie 0,1 sek.Próbka pylu o ciezarze 3 do 4 g jest umieszczona na plytce 8, której plaszczyzna tworzy z osia dy¬ szy kat 165°. Stezenie pylu w uniesionym obloku mierzy sie ukladem fotoelektrycznym, umocowa¬ nym na scianach pomiarowej komory 6.Zródlo swiatla w postaci rury, zawierajacej oswietlajaca zarówke 9 i uklad optyczny, zapewnia¬ jacy równoleglosc wiazki swiatla, sa zabudowane z jednej strony, zas fotoopornik, który jest odbior¬ nikiem swiatla przechodzacego przez oblok pylu, umieszczony jest po drugiej stronie komory 6.Fotoopornik 10 jest bocznikowany kondensatorem 11 i opornikiem 12, które tworza uklad rózniczkujacy RC. W obwodzie tym znajduje sie odczytowy mikroamperomierz 13, sluzacy do pomiaru pradu, a takze oporniki 14, 15 i 16 sluzace do regulacji oraz kompensacji ukladu przed i po pomiarze.Uklad jest zasilany z dwóch prostowników 17 i 18 tak, ze prostownik 17 zasila fotoopornik, a pro¬ stownik 18 wytwarza napiecie kompensacyjne.Prostowniki przetwarzaja zmienne napiecie otrzy¬ mywane z tranzystorowej przetwornicy 19, zasila¬ nej akumulatorem 20.Uklad elektryczny ma logarytmiczna charakte¬ rystyke pradowa i napieciowa, co przy wykladni¬ czej zaleznosci miedzy absorbcja swiatla a steze¬ niem pylu w gazie zapewnia liniowe wskazania przyrzadu.Urzadzenie dziala w sposób nastepujacy. Celem przeprowadzenia oceny lotnosci nalezy wsypac próbke pylu o ustalonej objetosci na plytke 8 umieszczona w pomiarowej komorze 6. Nastepnie po sprawdzeniu kompensacji ukladu otwiera sie zawór 5 pomiedzy cisnieniowa komora 3 a pomia¬ rowa komora 6 i odczytuje sie wartosc pradu na mikroamperomierzu 13 lub tez po odpowiednim wyskalowaniu wprost stezenie pylu w obloku.Wynik tego pomiaru podzielony przez przekrój czynny na absorbcje swiatla, zmierzony znany¬ mi metodami, okresla lotnosc pylu. Przekrój czyn¬ ny uwzglednia sie dla zniwelowania róznic wiel¬ kosci powierzchni ziarn w róznych pylach. Zasto¬ sowanie urzadzenia pozwoli ustalic norme na mi¬ nimalna dopuszczalna lotnosc pylu wapiennego znajdujacego sie na zaporach przeciwwybuchowych w wyrobiskach kopalnianych i obiektywnie ocenic lotnosc tego pylu. Pozwoli to na celowe i uzasad¬ nione wymiany okresowe pylu i zapobiegnie przed¬ wczesnemu usuwaniu dobrego pylu wapiennego, a zatrzymywaniu pylu niezbyt wartosciowego. PLPriority: Published: 31. VII. 1969 57555 KI. 421, 13/04 MKP GOln UKD * 4fc8 Inventors of the invention: prof. Waclaw Cybulski, Ph.D., Kazimierz Lebecki, M.Sc., Marian Madeja, M.Sc., Jan Sliz, M.Sc. Patent owner: Central Mining Institute, Katowice (Poland) Device for measuring the volatility of stone dusts • The subject of the invention is a device for measuring the volatility of stone dust in hard coal mining as protection against coal dust explosions. This device can also be used to test the airworthiness of other dusts, e.g. coal. The devices used to assess the airworthiness of dusts used so far are primitive and their indications are subjective. They are based on an assessment of the flowability of the dust by touch and a visual assessment of the ability to lift it into a cloud by blowing, as well as an assessment of the size of the diameter of a sample of dust scattered after falling from a certain height. The Schuhknecht and Kuntz apparatus is also known, based on the measurement of the amount of dust removed from the sample by the long-term operation of an air stream with a very low velocity compared to the blowing velocity of the elevated dust under the conditions of an actual coal dust explosion. This makes the results obtained in this way unreliable due to the changes in the humidity of the dust during the measurement and the dependence of its mass loss on its fractional composition. The results obtained by means of the above-described devices are unique. The aim of the invention is to measure the volatility of the dust, free from the disadvantages of subjective evaluation of the results and to obtain their repeatability. This aim was achieved by the construction of the device according to the invention, which consists of a measuring chamber of a closed structure, equipped with nozzles and a plate for placing the tested dust sample at an angle of 165 ° to the nozzle axis, from the system supplying the nozzles with impulse gas stream and from the photoelectric measuring and reading system, the power supply system the nozzles consist of a reservoir containing compressed gas, a pressure reducer, a pressure dosing chamber, and a quick-acting valve, and feeding a gas dose from the pressure chamber to the nozzle. The pressure chamber is continuously supplied with gas through a reducer from the reservoir under a predetermined pressure. The photoelectric measuring and reading system is thus built into the measuring chamber so that the dust cloud, caused by the gas impulse from the nozzle on the dust sample on the plate, is between the light source provided with the bulb and the receiver light with photoresist. The dust concentration in the field of view is measured by a differential RC unit connected to the circuit with a microammeter. In addition, the photoelectric system is provided with regulating and compensating sets for the measuring circuit. The device according to the invention does not have the disadvantages described. Dust volatility is defined as the ability of dust to float into a cloud by a pulse of gas of constant energy and a short known duration. The airworthiness thus determined is an essential parameter for assessing the ability of the rock dust to convert to the phase dispersed in air, which occurs after the blast wave has passed during a coal dust explosion and thus the ability to extinguish the explosion. In the device according to the invention, the dust volatility is measured during dust lifting by a short-term pressure impulse at a speed selected such that it provides a large safety margin compared to the minimum velocity of the blast wave. The short duration of the pulse also maintains a constant moisture content of the dust and reduces the influence of its fractional composition on the lifting. By applying the photoelectric measurement of dust concentration, the value of the volatility is independent of the subjectivity of the evaluator, which ensures the comparability of the results. The subject of the invention is presented in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a general diagram of the device. 2 is a block electrical diagram of a measuring-reading system. The device consists of a tank containing a compressed gas which is connected by a reducer 2 to a pressure chamber 3 filled with a compressed gas with an overpressure pn = A 0.5 atm chamber 3 is provided with a pressure gauge 4 for monitoring the pressure therein. A fast-acting valve 5 connects chamber 3 with a measuring chamber 6 in which a pulse gas stream of 0.5 atm is formed by the nozzles. 7. The diameter of the nozzle 7 is so selected that the total flow of gas from chamber 3 takes place in 0.1 sec. A dust sample weighing 3 to 4 g is placed on a plate 8 whose plane forms the axis of the nozzle. 165 ° angle. The concentration of dust in the lifted cloud is measured by a photoelectric system mounted on the walls of the measuring chamber 6. A light source in the form of a tube, containing an illuminating bulb 9 and an optical system ensuring the parallelism of the light beam, they are built on one side, a photoresistor, which is the receiver of the light passing through the dust cloud, it is located on the other side of the chamber 6. The photoresistor 10 is shunted by a capacitor 11 and a resistor 12, which form the RC differential. In this circuit there is a readout microammeter 13, used to measure the current, as well as resistors 14, 15 and 16 used to regulate and compensate the system before and after the measurement. The system is powered from two rectifiers 17 and 18 so that the rectifier 17 supplies the photoresistor, and the rectifier 18 generates a compensation voltage. The rectifiers convert the alternating voltage received from the transistor converter 19, powered by the battery 20. The electric system has a logarithmic current and voltage characteristic, which, with an interpretation of the dependence between light absorption and The device operates as follows. In order to carry out the airworthiness assessment, a dust sample of a determined volume should be poured on the plate 8 placed in the measuring chamber 6. Then, after checking the compensation of the system, the valve 5 opens between the pressure chamber 3 and the measuring chamber 6 and the current value is read on the microammeter 13 or also after the dust concentration in the cloud is directly calibrated. The result of this measurement divided by the cross-section into the light absorption, measured by known methods, determines the dust volatility. The active cross-section is taken into account in order to compensate for the differences in the size of the grain surface in different dusts. The use of the device will allow to establish the standard for the minimum allowable volatility of limestone dust on explosion-proof dams in mine workings and to objectively assess the volatility of this dust. This will allow for deliberate and reasonable periodic replacements of the dust and will prevent premature removal of the good limestone dust and the retention of inferior dust. PL