Scopul lucrării este: - familiarizarea cu principiul funcționării, schemei și designului interferometrului arborelui SHI-11 și principalele metode de control al conținutului de metan și dioxid de carbon în atmosfera lucrărilor miniere.
1.1 Scopul interferometrului Shi-11 Shaft
Interferometrul de mină Shi-11 este un dispozitiv portabil conceput pentru a determina conținutul de metan și dioxid de carbon din aerul de mină al exploatărilor miniere existente în mină.
1.2 Date tehnice
1. Limitele de măsurare:
conținutul de metan este de la 0 la 6% (în volume).
Conținutul de dioxid de carbon este cuprins între 0 și 6% (în volume).
2. Eroarea maximă absolută admisibilă de măsurare a instrumentului ± 0,2% CH4 (în volum) sau C02 (în volum) la T = (20 ± 2) ° C și P-1013gPa (760 mm Hg. V.) ± 10 , 7 hPa (8 mm Hg).
3. Dispozitivul poate funcționa la schimbările de temperatură ambiantă de la minus 10 ° C până la plus 40 ° C și presiune atmosferică de 960 hPa (720 mm Hg. V.) La 1067 hPa (800 mm Hg. V.).
4. Dimensiuni exterioare, nu mai mult, în mm:
5. Greutatea dispozitivului fără carcasă nu este mai mare, kg 1,45.
6. Timpul de determinare a metanului și a dioxidului de carbon, min - 0,5.
7. Versiunea dispozitivului este sigură intrinsecă - RO, I.
8. Designul dispozitivului asigură instalarea automată a camerei de aer gazos din poziția "control" în poziția "măsurare"; instalarea modelului de interferență prin micro-șurub în poziția zero direct în arbore.
1.3 Principiul funcționării dispozitivului
Acțiunea dispozitivului se bazează pe măsurarea deplasării modelului de interferență care are loc ca urmare a unei modificări a compoziției minei investigate, aer, care se află pe calea uneia dintre cele două fascicule capabile să interfereze. Mărimea deplasării este proporțională cu diferența dintre indicii de refracție ai amestecului gazos investigat și aerul atmosferic.
Modelul de interferență are o bandă albă achromatică, delimitată de două benzi negre cu marginile simetric colorate.
Poziția inițială (zero) a modelului de interferență este fixată prin alinierea barei negre din stânga cu marcajul zero al scalei fixe. Scala instrumentului cu diviziuni uniforme este gradată în procente (în volum). Diviziunea de scară este de 0,2% CH4. Marcajele scării prin diviziuni întregi sunt indicate prin numere de la 0 la 6.
1.4 Proiectarea dispozitivului
Interferometrul tip SHI-11 are un corp siluminat turnat, în care sunt montate toate părțile dispozitivului.
O vedere generală a dispozitivului fără carcasă este prezentată în Fig. 1.1.
Pe corpul dispozitivului se află:
- conexiunea 1 pentru aspirarea în dispozitivul de aer min;
- supapa de distribuție 2;
- montarea cu filtrul 4, pe care este pus tubul de cauciuc de pere;
- șurubul 5 pentru mutarea modelului de interferență în poziția zero.
- butonul "K" 6 pentru deplasarea camerei de aer gazos în poziția "K" - control (pe capacele butoanelor se imprimă inscripțiile "AND" și "K").
- butonul "AND" 7 pentru pornirea lămpii de măsurare.
- capacul compartimentului cu cartușul de absorbție 8.
În interiorul aparatului se împarte partițiile în trei compartimente.
În primul compartiment sunt amplasate părțile optice ale dispozitivului
Figura 1.1 - Vedere generală a dispozitivului
În cel de-al doilea compartiment (Figura 1.2) sunt:
- Labirintul 2, care este o bobină cu un tub de polivinilclorură înfășurat pe el.
- elementul uscat 1 de tipul 343 pentru alimentarea lămpii.
- capac retractabil 3 care acoperă compartimentul dispozitivului.
În al treilea compartiment al caroseriei dispozitivului (figura 1.3) sunt plasate:
- cartușul de absorbție 1.
- cartuș cu lampă 4.
- presiunea 2, pe care este pusă conducta de cauciuc de pere, care umple linia de aer cu aer atmosferic curat. După sângerarea liniei de aer a dispozitivului, fitingul este închis cu un capac din cauciuc 3.
Figura 1.2 - Vedere a SHI-11 cu capacul inferior scos (cel de-al doilea compartiment al dispozitivului cu un labirint și o sursă de alimentare)
1.4.1 Schema optică a dispozitivului
Figura 1.4 - Schema optică a dispozitivului (calea razelor în determinarea conținutului de metan sau dioxid de carbon)
Schema optică (figurile 1.4 și 1.5) include:
- lampa cu incandescență L;
- lentile de condensare K;
- placă paralelă plană (oglindă) 3;
- camera mobilă de gaz-aer A, având trei cavități prinse - 1, 2, 3, delimitate de plăcile de sticlă paralele plane 4;
- o prismă a reflexiei interne totale P;
- prisma de reflecție internă completă;
- un telescop cu lentilă OB, un ocular OK și o diafragmă cu scală de citire S.
În Fig. 1.4 prezintă calea razelor în determinarea conținutului de metan sau dioxid de carbon. În acest caz, lumina de la lampa incandescentă A trece prin lentila condensatorului K și intră pe oglinda 3 printr-un fascicul paralel, unde fasciculul de lumină se împarte în două fascicule de interferență.
Prima rază de lumină reflectată de oglindă superioară fațetă W, trece prin cavitățile 1 și 3, camerele de aer cu gaz, care sunt umplute cu aer atmosferic curat reflectate prisme P, P1 și după dubla trecerea prin cavitățile 1 și 3 iese din cameră.
Al doilea fascicul de lumină reflectată de argintată oglinzii de jos se confruntă cu W și refractate pe fața sa superioară, trece prin cavitatea 2 a camerei de aer-gaz aer mina umplut, după prisme reflecție P, P1 și spațiu de trecere cvadruple 2 iese din ea.
Atât fasciculul de lumină care iese din camera să cadă pe oglindă și W, reflectate marginile sale superioare și inferioare converg într-un singur fascicul de lumină, care este oglinda Z1 este deviată la un unghi drept și direcționat către lentila OB.
Prin ieșirea din obiectivul OB, fasciculul de lumină trece prin diafragma cu scala de referință C la ocularul OK, prin care se observă modelul de interferență. În acest caz, fasciculele de interferență trec prin diferite medii de aer-gaze, ca urmare a modificării modelului de interferență față de marcajul de zero. Valoarea schimbării modelului de interferență, proporțională cu concentrațiile de gaz, determină procentul de metan și dioxid de carbon.
În Fig. 1.5 prezintă traseul grinzilor în timpul instalării și verificării poziției zero a modelului de interferență. În acest caz, lumina din tubul A trece prin lentila condensatorului K și cade pe oglinda 3 într-un fascicul paralel, unde fasciculul luminos este împărțit în două fascicule de interferență.
Ambele raze de lumină, care reflectă de la fețele superioare și inferioare ale oglinzii, trec de două ori prin cavitățile 2 și 3 ale camerei de aer gaz, ca urmare a reflexiei de către laturile fațetului ale prismei P și P1.
Apoi, ambele raze de lumină au lovit oglinda 3, sunt reflectate de fețele sale inferioare și superioare și converg într-un fascicul de lumină, care este deviat de o oglindă 3 la un unghi drept și îndreptată spre obiectivul OB. Obiectivul obiectivului superior este mobil, ceea ce face posibilă deplasarea modelului de interferență de-a lungul scalei de referință și poziționarea acesteia în poziția zero.
Ieșind a cristalinului OB, fasciculul de lumină trece prin diafragmă fantă cu scala de referință cu și se încadrează în ocular OK. În acest caz, calea grinzilor de interferență sunt cavitati 2 și 3, camera de aer gaz. Deoarece lungimea căii optice atât lumina grinzilor de interferență este identică, indiferent dacă cavitatea 2 în camera de gazare de gaz-aer sau gaz, modelul de interferență nu se va mișca, adică. E. să rămână în poziția inițială zero.
Figura 1.5 - Schema optică a dispozitivului (calea razelor în instalarea și verificarea poziției zero a modelului de interferență)
1.4.2 Circuitul gaz-aer al dispozitivului
Circuitul gaz-aer al dispozitivului (Figura 1.6) constă din două linii separate - gaz și aer.
Figura 1.6 - Circuitul gaz-aer al dispozitivului
Linia de gaz a dispozitivului include:
- supapa de distribuție 4, proiectată pentru a schimba direcția de mișcare a amestecului de gaz în funcție de gazul care trebuie detectat (metan sau dioxid de carbon);
- cartușul absorbant 5, împărțit în două părți. O parte a cartușului este umplut cu absorbant chimic var (HPI) pentru absorbția dioxidului de carbon dintr-un amestec gazos, celelalte părți - XK clasele granulară de siliciu, KSM pentru absorbția vaporilor de apă. Ambele părți ale cartușului de absorbție au filtre pentru colectarea prafului și sunt separate printr-o supapă;
- conectarea tuburilor de cauciuc 8;
- cavitatea de gaz 2 a camerei de aer-gaz.
Linia de aer a dispozitivului include:
- conectarea tuburilor de cauciuc 8;
- cavitățile de aer 1 și 3 ale camerei de aer-gaz;
- Labirintul 7, care este proiectat să mențină în linia de aer a dispozitivului o presiune egală cu presiunea atmosferică și conservarea aerului atmosferic curat. În determinarea metanului, aerul de mină prin vana de distribuție intră în compartimentul cartușului de absorbție umplut cu KHPI.
Apoi, aerul extras, purificat din dioxid de carbon, intră în compartimentul cartușului de absorbție, umplut cu gel de silice, prin tubul de legătură. Mai mult, aerul meu, curățat de dioxid de carbon, vapori de apă și praf, pătrunde în cavitatea 2 a camerei de aer-gaz, de unde trece prin bulbul de cauciuc în atmosferă.
Când se determină dioxidul de carbon, aerul de mină prin supapa de distribuție și tubul de conectare intră în compartimentul cartușului de absorbție umplut cu gel de silice. Purificat din umiditate și praf aer introdus intra în cavitatea 2 a camerei de aer-gaz. Direcția de mișcare a aerului atmosferic și a aerului de mină atunci când este aspirată în dispozitiv este prezentată în Fig. 1,6 cu săgeți.