專利名稱：掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煤礦井下除塵裝備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除 塵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，對(duì)工人身體健康、煤礦生產(chǎn)安全 甚至煤礦周圍生態(tài)環(huán)境都有很大的危害。據(jù)測(cè)定，在巷道掘進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的粉塵中，呼吸性粉 塵所占比例很大，工人在此環(huán)境下長期工作必將吸入大量粉塵，導(dǎo)致塵肺病等呼吸性職業(yè) 病，這種情況在半煤巖及巖巷掘進(jìn)中尤為嚴(yán)重。目前我國礦山主要采用的除塵措施有噴霧 灑水、通風(fēng)除塵和除塵設(shè)備除塵等。這些防塵措施的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比詳見表1 (如圖8)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)除塵措施存在的上述問題，提供了一種掘進(jìn)機(jī)機(jī) 載泡沫除塵系統(tǒng)，其具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耗水量少、對(duì)呼吸性粉塵除塵效率高等特 點(diǎn)，尤其適合于掘進(jìn)工作除塵應(yīng)用。本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，其包括安裝在掘進(jìn)機(jī)的截割頭和機(jī)尾刮板機(jī)上方 的若干發(fā)泡器，所述的發(fā)泡器包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)置有與產(chǎn)生泡沫的液體來源連接的噴 嘴，具體來說，噴嘴連接三通形式的文丘里管的射出端，文丘里管的射入端通過過濾器和節(jié) 流閥連接高壓水源，文丘里管的下部吸入端連接泡沫劑桶；殼體內(nèi)部、噴嘴出口的前方安裝 有發(fā)泡網(wǎng)，發(fā)泡網(wǎng)為W型附膜不銹鋼網(wǎng)，也可為雙層尼龍拋物面或球面狀發(fā)泡網(wǎng)。發(fā)泡器殼體內(nèi)部還可以設(shè)置有與巷道中風(fēng)管連接的接口，接口的出口方向與噴嘴 的出口方向一致。接口通過連接管道與巷道中風(fēng)管連接，連接管道上安裝有節(jié)流閥。泡沫之所以能捕集到粉塵，主要是靠截留、慣性碰撞、擴(kuò)散、黏附、重力沉降等多種 機(jī)理綜合作用的結(jié)果。對(duì)于大顆粒粉塵在低速條件下，截留和重力起主要作用，而對(duì)于微細(xì) 粉塵，擴(kuò)散、靜電力等因素起主要作用。當(dāng)粉塵接觸到泡沫之后，吸附液膜中的水分，使泡沫 液膜變得越來越薄，直至破裂。而粉塵在液膜液橋力的作用下，由小顆粒聚集成大顆粒，最 終隨破裂的泡沫液滴一起沉降下來，實(shí)現(xiàn)降塵作用。本實(shí)用新型通過泡沫發(fā)生器產(chǎn)生大量高倍數(shù)泡沫狀的液滴，并將其噴灑到塵源上 或空氣中去。當(dāng)泡沫液噴灑到巖石或料堆上時(shí)，造成無空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源，使粉 塵得以濕潤和抑制；當(dāng)泡沫液噴射到含塵空氣中時(shí)，則形成大量的泡沫粒子群，其總體積和 總面積很大，從而大大增加霧液與塵粒的接觸面和附著力，提高了降塵效果。泡沫對(duì)一般粉 塵的除塵效率可高達(dá)90%以上，對(duì)呼吸性粉塵也可達(dá)到85%以上，大大高于傳統(tǒng)的噴霧除 本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果1.本實(shí)用新型的除塵效率比常規(guī)的噴霧灑水除塵效率高2飛倍，并且用水量減少70% 80%，適用于絕大多數(shù)機(jī)掘巷道。2.本實(shí)用新型體積小、成本低、靈活方便，即便是在斷面狹小的地方，也不影響系 統(tǒng)的布置，通過靈活設(shè)置本實(shí)用新型的數(shù)量即可滿足絕大多數(shù)使用環(huán)境。

圖1為本實(shí)用新型泡沫除塵系統(tǒng)的原理示意圖圖2為發(fā)泡器的一種結(jié)構(gòu)示意圖圖3為發(fā)泡器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖圖4、圖5、圖6為泡沫位置與除塵能力關(guān)系實(shí)驗(yàn)示意圖圖7為機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)與附壁風(fēng)筒布置示意圖圖8為表1現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)防塵措施的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比圖中1-節(jié)流閥，2-過濾器，3-壓力表，4-文丘里管，5-泡沫劑桶，6-發(fā)泡器，7-噴 嘴，8-接口，9-發(fā)泡網(wǎng)，10-玻璃箱，11-泡沫，12-進(jìn)風(fēng)口，13-粉塵，14-附壁風(fēng)筒。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明。1.除塵系統(tǒng)工作原理本文所研究的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)采用文丘里管引射式發(fā)泡原理。其系統(tǒng)原 理如圖1所示。在此系統(tǒng)中，高壓水經(jīng)過節(jié)流閥和過濾器，進(jìn)入文丘里管中，通過產(chǎn)生的文丘里效 應(yīng)將泡沫劑儲(chǔ)存桶中的泡沫劑按一定比例(按體積比為0 . 5 2%)吸出并與高壓水相混 合，然后進(jìn)入發(fā)泡器產(chǎn)出泡沫并噴出。2.發(fā)泡器發(fā)泡器是系統(tǒng)的重要元件，即是泡沫的產(chǎn)生裝置，也是泡沫的噴射裝置。由于掘進(jìn) 機(jī)工作的巷道條件差別較大，因此根據(jù)不同的條件，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了 2種發(fā)泡器。其中一種發(fā)泡器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，通過噴嘴噴出的水射流的方法引入空氣并 產(chǎn)生泡沫。這種發(fā)泡器比較適合于巷道斷面小且迎頭風(fēng)速較小的環(huán)境。另一種發(fā)泡器，其結(jié) 構(gòu)如圖2所示，其內(nèi)設(shè)置噴嘴接高壓水與泡沫劑的混合液，另外設(shè)置接口接巷道中的風(fēng)管， 風(fēng)管出風(fēng)將發(fā)泡網(wǎng)上混合液變成泡沫并吹出，這種發(fā)泡器起泡效果好，比較適合巷道斷面 大，迎頭風(fēng)速較高的環(huán)境，缺點(diǎn)是有一定的噪音污染，并且需要節(jié)流閥來調(diào)節(jié)風(fēng)管的壓力， 使之達(dá)到最佳的發(fā)泡風(fēng)速。發(fā)泡器中的發(fā)泡網(wǎng)是影響泡沫液成泡的重要因素，現(xiàn)有的研究表明發(fā)泡網(wǎng)的網(wǎng) 層數(shù)、網(wǎng)孔的大小和網(wǎng)材質(zhì)等都影響著發(fā)泡質(zhì)量。通過多種網(wǎng)材在相同的條件下進(jìn)行發(fā)泡 性能對(duì)比試驗(yàn)，確定2兩種發(fā)泡網(wǎng)——W型附膜不銹鋼網(wǎng)和雙層尼龍拋物面或球面狀發(fā)泡 網(wǎng)。試驗(yàn)表明這2種發(fā)泡網(wǎng)發(fā)出的泡沫質(zhì)量好，發(fā)泡量大。泡沫劑選用現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公開 的泡沫劑即可。3.發(fā)泡器在掘進(jìn)機(jī)上的布置泡沫除塵機(jī)理作用的發(fā)揮受泡沫與巖塵相對(duì)位置關(guān)系的影響，因此必須研究泡沫 與巖塵的相對(duì)位置關(guān)系對(duì)泡沫捕塵量的影響，以取得最佳除塵效果。采用試驗(yàn)的方法對(duì)此
4進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)方法如圖3所示。在此試驗(yàn)中分別讓直徑基本相同泡沫從玻璃箱上面、側(cè)面和下面進(jìn)入來捕捉粉 塵，用風(fēng)管將粉塵吹起表示懸浮在空氣中的浮塵，分別如圖4、圖5和圖6所示。通過實(shí)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)在泡沫除塵的過程中，泡沫的穩(wěn)定時(shí)間和除塵效率均存在以下關(guān)系圖4>圖5>圖6。 出現(xiàn)這樣結(jié)果是因?yàn)榉蹓m被泡沫吸附后就會(huì)吸收它周圍的液體，導(dǎo)致泡沫上的液體向其 流來，使泡沫其它部位變得更薄。而泡沫上表面因?yàn)橹亓ψ饔帽緛砭褪亲畋〉模栽诖宋?置捕捉到粉塵時(shí)，泡沫必然最易破裂。所以泡沫在粉塵上方時(shí)，除塵效果最佳。機(jī)掘巷道中的粉塵主要是由于掘進(jìn)機(jī)截割煤或巖石產(chǎn)生的，其次是由于物料在轉(zhuǎn) 運(yùn)過程中揚(yáng)起的粉塵。根據(jù)以往的測(cè)定，掘進(jìn)機(jī)割煤時(shí)，粉塵濃度高達(dá)1000 3000mg/m3, 當(dāng)掘進(jìn)機(jī)截割下來的物料從掘進(jìn)機(jī)刮板機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到橋上皮帶機(jī)或礦車時(shí)，產(chǎn)生的粉塵濃度也 高達(dá)30(T500mg/m3。因此根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)的發(fā)泡器布置在截 割頭和機(jī)尾刮板機(jī)的上方。為了減小泡沫受巷道通風(fēng)風(fēng)向的影響，可在掘進(jìn)工作面壓風(fēng)風(fēng) 筒上安裝附壁風(fēng)筒，掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，將附壁風(fēng)筒風(fēng)門關(guān)閉形成螺旋風(fēng)墻，避免掘進(jìn)斷面的迎 頭風(fēng)對(duì)泡沫除塵效果的影響，并抑制粉塵向掘進(jìn)機(jī)后部擴(kuò)散，提高除塵效果。掘進(jìn)機(jī)不掘進(jìn) 作業(yè)時(shí)，將風(fēng)門打開，巷道正常通風(fēng)。其布置如圖7所示。4.效果試驗(yàn)申請(qǐng)人:對(duì)安裝有本實(shí)用新型的掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行了假巖壁截割除塵效率實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表明，在封閉環(huán)境中，此泡沫除塵系統(tǒng)的除塵效率可達(dá)90%以上，比常規(guī)的噴霧灑水除塵效 率高2飛倍，特別是對(duì)呼吸性粉塵的降塵效果尤為明顯。同時(shí)系統(tǒng)用水量也減少70% 80%。5.結(jié)論(1)本實(shí)用新型所述的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)采用文丘里引射式發(fā)泡原理，系 統(tǒng)體積小、靈活方便，在進(jìn)水壓力達(dá)到要求的情況下，不需要專門的外加動(dòng)力，即便是在斷 面狹小的地方，也不影響系統(tǒng)的布置，通過靈活設(shè)置若干泡沫噴頭即可滿足絕大多數(shù)使用 環(huán)境。(2)實(shí)驗(yàn)表明此套掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)的發(fā)泡器采用W型附膜不銹鋼發(fā)泡網(wǎng) 和雙層尼龍拋物面或球面狀發(fā)泡網(wǎng)時(shí)，產(chǎn)生的泡沫質(zhì)量好，發(fā)泡倍數(shù)高。(3)泡沫與粉塵的相對(duì)位置關(guān)系影響泡沫除塵效果，當(dāng)泡沫在粉塵上方時(shí)，除塵效
果最佳。(4)本實(shí)用新型所述的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)除塵效率比常規(guī)的噴霧灑水除塵 效率高2飛倍，并且用水量減少70% 80%，適用于絕大多數(shù)機(jī)掘巷道。
權(quán)利要求1.一種掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，其特征在于其包括安裝在掘進(jìn)機(jī)的截割頭和機(jī)尾刮 板機(jī)上方的若干發(fā)泡器(6)，所述的發(fā)泡器包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)置有與產(chǎn)生泡沫的液體來 源連接的噴嘴(7)，殼體內(nèi)部、噴嘴出口的前方安裝有發(fā)泡網(wǎng)(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)泡器殼體內(nèi) 部還設(shè)置有與巷道中風(fēng)管連接的接口(8)，接口(8)的出口方向與噴嘴(7)的出口方向一 致。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，其特征在于所述的接口(8)通過 連接管道與巷道中風(fēng)管連接，連接管道上安裝有節(jié)流閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，其特征在于所述的噴嘴 (7)連接三通形式的文丘里管(4)的射出端，文丘里管(4)的射入端通過過濾器(2)和節(jié)流 閥(1)連接高壓水源，文丘里管(4)的下部吸入端連接泡沫劑桶(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，其特征在的發(fā)泡網(wǎng)(9)為W型附 膜不銹鋼網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，其特征在的發(fā)泡網(wǎng)(9)為雙層尼 龍拋物面或球面狀發(fā)泡網(wǎng)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于煤礦井下除塵裝備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有掘進(jìn)機(jī)除塵措施存在的問題。掘進(jìn)機(jī)機(jī)載泡沫除塵系統(tǒng)，包括安裝在掘進(jìn)機(jī)的截割頭和機(jī)尾刮板機(jī)上方的若干發(fā)泡器，所述的發(fā)泡器包括殼體，殼體內(nèi)部設(shè)置有與產(chǎn)生泡沫的液體來源連接的噴嘴，殼體內(nèi)部、噴嘴出口的前方安裝有發(fā)泡網(wǎng)。本實(shí)用新型的有益效果除塵效率比常規(guī)的噴霧灑水除塵效率高2~5倍，并且用水量減少70%～80%，適用于絕大多數(shù)機(jī)掘巷道；體積小、成本低、靈活方便，即便是在斷面狹小的地方，也不影響系統(tǒng)的布置，可滿足絕大多數(shù)使用環(huán)境。
文檔編號(hào)E21C35/22GK201874579SQ201020641000
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者劉茵, 吳晉軍, 權(quán)鈺云, 毛繼偉, 白雪峰, 葛秦龍 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院太原研究院, 煤炭科學(xué)研究總院山西煤機(jī)裝備有限公司