專利名稱：抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦乏風瓦斯氧化裝置的供氣設(shè)備，特別涉及一種煤礦乏風瓦斯氧化裝置的抽采瓦斯與乏風瓦斯或空氣的葉片旋流式稀釋混合器，屬于超低濃度甲烷熱逆流氧化和低密度能量回收技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
全球范圍內(nèi)采煤每年釋放的甲烷量約49Mt，約占全球范圍內(nèi)甲烷排放總量的9% 左右。甲烷在大氣中的濃度是各溫室氣體中增長最快的一個，因其強烈的溫室效應，甲烷的排放必須受到有效的控制。我國每年抽采瓦斯約為50多億立方米。其中利用的抽采瓦斯僅占1/4 1/3，其余都處于排空狀態(tài)。特別是濃度低于8%的低濃度抽采瓦斯無法進行民用或發(fā)電利用，只有排空。這些被排入到大氣中的甲烷不僅造成嚴重的大氣污染，而且極大地浪費了能源。煤礦乏風熱逆流氧化裝置是對超低濃度甲烷進行利用的先進技術(shù)，可以將抽采瓦斯與空氣或者煤礦乏風瓦斯混合稀釋后送入氧化裝置內(nèi)進行氧化利用。為了保證煤礦乏風瓦斯氧化裝置安全運行，要求進入氧化裝置氧化床的瓦斯氣體濃度要遠遠低于瓦斯的爆炸極限，一般來說要小于1. 5%，不能出現(xiàn)局部過濃現(xiàn)象?？烧{(diào)葉片旋流式混合器是該氧化裝置中保證抽采瓦斯與空氣或者煤礦乏風瓦斯混合均勻性的關(guān)鍵部件，可以配制出甲烷濃度為0. 3% 1. 2%的混合氣，其性能好壞在很大程度上影響甲烷的轉(zhuǎn)化率、裝置的穩(wěn)定性、 經(jīng)濟性和安全性。在專利“氧化裝置瓦斯氣摻混進氣系統(tǒng)”(CN200920025062. 2)中，瓦斯混合器的主管和副管設(shè)計比較復雜，而且高濃度的瓦斯氣體360°范圍內(nèi)從很細的副管進入瓦斯進氣主管，增加了高濃度瓦斯與壁面摩擦發(fā)生爆炸的危險。在專利“煤礦抽采瓦斯與乏風瓦斯的混合器” (CN 201010274136. 3)中，混合器的結(jié)構(gòu)復雜而且其均布小孔的瓦斯引射管的圓錐尾管會帶來很大的流動阻力，增加輸運瓦斯的能耗。除此之外，目前還未見有結(jié)構(gòu)和性能都比較完善的瓦斯稀釋混合器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是彌補現(xiàn)有煤礦乏風瓦斯氧化裝置供氣技術(shù)的不足，提供一種抽采瓦斯與乏風瓦斯或空氣的可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，將抽采瓦斯與乏風瓦斯或空氣均勻混合并且降低到安全的濃度，以便送入煤礦乏風瓦斯氧化裝置進行氧化利用。其技術(shù)方案為一種抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，包括管狀的殼體和瓦斯引射管，瓦斯引射管包括入口管和安裝在入口管出口端的擴張管，其中入口管為90°彎管、入口端設(shè)置在殼體外，入口管靠近入口端的直管段垂直穿入殼體內(nèi)、靠近出口端的直管段水平設(shè)置在殼體內(nèi)，與擴張管相連并且朝向殼體的出口端，其特征在于增設(shè)導流錐、內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片、外偏轉(zhuǎn)葉片、葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)和支架，其中導流錐位于擴張管內(nèi)，為錐體結(jié)構(gòu)，其尖頭背向擴張管的出口端，入口管靠近出口端的直管段、擴張管和導流錐的軸線位于殼體的軸心，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片安裝于擴張管內(nèi)壁與導流錐外壁圍成的空腔里，外偏轉(zhuǎn)葉片安裝在擴張管外壁與殼體內(nèi)壁圍成的空腔里；葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸、錐齒輪組、傳動軸、齒輪、齒圈、調(diào)節(jié)手柄和棘輪機構(gòu)，其中旋轉(zhuǎn)軸為多個，沿殼體的徑向布置，一端位于殼體外，另一端間隙穿過殼體和擴張管、抵觸在導流錐的外壁上，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片和外偏轉(zhuǎn)葉片靠近殼體出口的尾緣固定在旋轉(zhuǎn)軸上，每個旋轉(zhuǎn)軸位于殼體外的一端固定有錐齒輪組中的從動齒輪，傳動軸經(jīng)軸承水平安裝在支架上，一端與錐齒輪組中的主動齒輪固定連接，傳動軸上固定有與齒圈嚙合的齒輪，齒圈上設(shè)有調(diào)節(jié)手柄，棘輪機構(gòu)的棘輪固定在傳動軸上，棘爪固定在支架上。所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，殼體和入口管的管徑不變，擴張管采用內(nèi)徑漸大的變徑管、擴張角度在30°到90°之間，擴張管的出口截面積在殼體截面積的50% -80%之間。所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，入口管的彎頭至擴張管出口端之間的軸向總長度不小于入口管管徑的6倍。所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，擴張管的出口與殼體出口端間的軸向距離應不低于殼體管徑的2倍。所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片和外偏轉(zhuǎn)葉片的一端與旋轉(zhuǎn)軸焊接固定，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片和外偏轉(zhuǎn)葉片貼近管壁的部位留有縫隙，可隨旋轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動角度控制在60°以內(nèi)。所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，殼體與上游和下游管道焊接，入口氣體為空氣或乏風瓦斯，入口管入口與上游管道焊接，入口氣體為抽采瓦斯。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點是1、內(nèi)、外偏轉(zhuǎn)葉片使擴張管出口內(nèi)側(cè)的高濃度瓦斯和外側(cè)的空氣或煤礦乏風氣體有同向的切向旋流速度，切向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力有助于將中心區(qū)的高濃度瓦斯向周邊輸運，使內(nèi)側(cè)的抽采瓦斯和外側(cè)的空氣或煤礦乏風氣體在很短的時間和距離內(nèi)達到混合均勻。內(nèi)、外偏轉(zhuǎn)葉片的偏轉(zhuǎn)角度可自由調(diào)整，控制擴張管出口內(nèi)、外側(cè)氣流的旋流強度，對不同的進氣流量有很好的適應性。2.本混合器可安裝于引風機的入口管路，利用管路負壓抽吸抽采瓦斯，同時擴張管使得管內(nèi)和管外的氣體流速拉開差距，管外的空氣或煤礦乏風氣體流速比管內(nèi)的抽采瓦斯流速高，對管內(nèi)的抽采瓦斯具有引射作用，減少抽采瓦斯的輸送功耗，降低了煤礦井下通風系統(tǒng)改造的成本。3、抽采瓦斯從管路中心引入，空氣或乏風瓦斯從管路外圍引入，在混合均勻之前壁面附近的瓦斯?jié)舛群艿?，避免了局部高濃度瓦斯氣體與壁面摩擦爆炸的危險。


圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示實施例的A向側(cè)視圖。圖3是圖1所示實施例的B-B剖視圖。圖4是圖1所示實施例中棘輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、殼體2、外偏轉(zhuǎn)葉片3、內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片4、導流錐5、擴張管6、入口管7、旋轉(zhuǎn)軸8、錐齒輪組9、調(diào)節(jié)手柄10、齒圈11、齒輪12、棘輪機構(gòu)13、傳動軸14、支架
具體實施例方式在圖1-3所示的實施例中包括管狀的殼體1、瓦斯引射管、導流錐4、內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片 3、外偏轉(zhuǎn)葉片2、葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)和支架14，瓦斯引射管包括入口管6和安裝在入口管6出口端的擴張管5，其中入口管6為90°彎管、入口端設(shè)置在殼體1外，入口管6靠近入口端的直管段垂直穿入殼體1內(nèi)、靠近出口端的直管段水平設(shè)置在殼體1內(nèi)，與擴張管5相連并且朝向殼體1的出口端；其中導流錐4位于擴張管5內(nèi)，為錐體結(jié)構(gòu)，其尖頭背向擴張管5的出口端，入口管6靠近出口端的直管段、擴張管5和導流錐4的軸線位于殼體1的軸心，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片3安裝于擴張管5內(nèi)壁與導流錐4外壁圍成的空腔里，外偏轉(zhuǎn)葉片2安裝在擴張管5外壁與殼體1內(nèi)壁圍成的空腔里；葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸7、錐齒輪組8、傳動軸13、 齒輪11、齒圈10、調(diào)節(jié)手柄9和棘輪機構(gòu)12，其中旋轉(zhuǎn)軸7為多個，沿殼體1的徑向布置，一端位于殼體1外，另一端間隙穿過殼體1和擴張管5、抵觸在導流錐4的外壁上，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片 3和外偏轉(zhuǎn)葉片2靠近殼體1出口的尾緣固定在旋轉(zhuǎn)軸7上，每個旋轉(zhuǎn)軸7位于殼體1外的一端固定有錐齒輪組8中的從動齒輪，傳動軸13經(jīng)軸承水平安裝在支架14上，一端與錐齒輪組8中的主動齒輪固定連接，傳動軸13上固定有與齒圈10嚙合的齒輪11，齒圈10上設(shè)有調(diào)節(jié)手柄9，棘輪機構(gòu)12的棘輪固定在傳動軸13上，棘爪固定在支架14上。殼體1和入口管6的管徑不變，擴張管5采用內(nèi)徑漸大的變徑管、擴張角度是 60°，擴張管5的出口截面積是殼體1截面積的65% ；入口管6的彎頭至擴張管5出口端之間的軸向總長度是入口管6管徑的8倍；擴張管5的出口與殼體1出口端間的軸向距離是殼體1管徑的3倍。內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片3和外偏轉(zhuǎn)葉片2的一端與旋轉(zhuǎn)軸7焊接固定，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片3和外偏轉(zhuǎn)葉片2貼近管壁的部位留有縫隙，可隨旋轉(zhuǎn)軸7同步旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動角度控制在45°。殼體1與上游和下游管道焊接，入口氣體為乏風瓦斯，入口管6入口與上游管道焊接，入口氣體為抽采瓦斯。
權(quán)利要求
1.一種抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，包括管狀的殼體(1)和瓦斯引射管，瓦斯引射管包括入口管(6)和安裝在入口管(6)出口端的擴張管(5)，其中入口管(6)為90° 彎管、入口端設(shè)置在殼體⑴夕卜，入口管(6)靠近入口端的直管段垂直穿入殼體⑴內(nèi)、靠近出口端的直管段水平設(shè)置在殼體⑴內(nèi)，與擴張管(5)相連并且朝向殼體⑴的出口端， 其特征在于增設(shè)導流錐⑷、內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片⑶、外偏轉(zhuǎn)葉片(2)、葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)和支架(14)， 其中導流錐(4)位于擴張管(5)內(nèi)，為錐體結(jié)構(gòu)，其尖頭背向擴張管(5)的出口端，入口管 (6)靠近出口端的直管段、擴張管(5)和導流錐(4)的軸線位于殼體(1)的軸心，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片(3)安裝于擴張管(5)內(nèi)壁與導流錐(4)外壁圍成的空腔里，外偏轉(zhuǎn)葉片(2)安裝在擴張管(5)外壁與殼體(1)內(nèi)壁圍成的空腔里；葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸(7)、錐齒輪組(8)、傳動軸(13)、齒輪(11)、齒圈(10)、調(diào)節(jié)手柄(9)和棘輪機構(gòu)(12)，其中旋轉(zhuǎn)軸(7)為多個， 沿殼體(1)的徑向布置，一端位于殼體(1)外，另一端間隙穿過殼體(1)和擴張管(5)、抵觸在導流錐(4)的外壁上，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片(3)和外偏轉(zhuǎn)葉片(2)靠近殼體(1)出口的尾緣固定在旋轉(zhuǎn)軸(7)上，每個旋轉(zhuǎn)軸(7)位于殼體(1)外的一端固定有錐齒輪組(8)中的從動齒輪，傳動軸(13)經(jīng)軸承水平安裝在支架(14)上，一端與錐齒輪組(8)中的主動齒輪固定連接，傳動軸(13)上固定有與齒圈(10)嚙合的齒輪(11)，齒圈(10)上設(shè)有調(diào)節(jié)手柄(9)，棘輪機構(gòu)(12)的棘輪固定在傳動軸(13)上，棘爪固定在支架(14)上。
2.如權(quán)利要求1所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，其特征在于殼體(1) 和入口管(6)的管徑不變，擴張管(5)采用內(nèi)徑漸大的變徑管、擴張角度在30°到90°之間，擴張管(5)的出口截面積在殼體(1)截面積的50% -80%之間。
3.如權(quán)利要求1所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，其特征在于入口管(6) 的彎頭至擴張管(5)出口端之間的軸向總長度不小于入口管(6)管徑的6倍。
4.如權(quán)利要求1所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，其特征在于擴張管(5) 的出口與殼體(1)出口端間的軸向距離應不低于殼體(1)管徑的2倍。
5.如權(quán)利要求1所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，其特征在于內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片(3)和外偏轉(zhuǎn)葉片(2)的一端與旋轉(zhuǎn)軸(7)焊接固定，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片(3)和外偏轉(zhuǎn)葉片(2) 貼近管壁的部位留有縫隙，可隨旋轉(zhuǎn)軸(7)同步旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動角度控制在60°以內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，其特征在于殼體(1) 與上游和下游管道焊接，入口氣體為空氣或乏風瓦斯，入口管(6)入口與上游管道焊接，入口氣體為抽采瓦斯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抽采瓦斯可調(diào)葉片旋流式稀釋混合器，包括管狀的殼體、入口管和擴張管，其特征在于增設(shè)導流錐、內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片、外偏轉(zhuǎn)葉片、葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)和支架，其中導流錐位于擴張管內(nèi)；內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片安在擴張管內(nèi)壁與導流錐外壁的空腔里，外偏轉(zhuǎn)葉片安在擴張管外壁與殼體內(nèi)壁的空腔里；葉片調(diào)節(jié)機構(gòu)中，內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸一端位于殼體外，一端貼在導流錐的外壁上，內(nèi)偏轉(zhuǎn)葉片固定在內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸上，內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸一端固定有錐齒輪組中的從動齒輪，錐齒輪組中的主動齒輪固定在外傳動軸的一端，外傳動軸安在支架上，外傳動軸上固定有外齒輪，與外齒輪嚙合外齒輪的外齒圈上有外調(diào)節(jié)手柄。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，混合均勻，安全保護，抽采瓦斯輸送能耗低。
文檔編號B01F7/02GK102434191SQ20111024317
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者劉永啟, 劉瑞祥, 尤彥彥, 毛明明, 高振強 申請人:山東理工大學