專利名稱：一種綜掘工作面水氣旋轉射流降塵裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于綜掘工作面降塵除塵設備技術領域。
背景技術：
綜掘工作面是煤礦高粉塵塵源之一，有效降低掘進機割煤的粉塵濃度，對煤礦安全生產和工人身體健康有著十分重要意義。為降低綜掘工作面粉塵濃度，有效防治掘進機割煤產生的粉塵，國內外機掘工作面防塵措施主要包括掘進機內外噴霧、使用除塵器、采用抽出式或壓入一抽出結合式通風方法、個體防護等，近年來，機掘防塵技術在以下幾個方面又進行了相關研究。在國外，對高壓風屏隔塵、設置擋塵板、高壓噴霧、泡沫除塵進行了研究。在國內，北京科技大學與開溧礦務局研制了自激式臥式水浴除塵器，該技術通過機械式局部通風機將粉塵抽入自激式臥式水浴除塵器除塵，其降塵原理是依靠風流沖擊水面來降塵，另外，北京科技大學還對掘進機轉載點試驗了泡沫除塵；江蘇大屯煤電公司和泰興某廠研制并使用了振炫式除塵器，該除塵器主要由過濾網、填料及噴霧器組成，它也通過機械式局部通風機將粉塵抽入除塵器除塵；河南理工大學和兗州煤業(yè)集團研制了噴嘴旋轉的噴霧系統；重慶煤科分院等單位試驗了高壓噴霧降塵技術；重慶煤科分院、兗礦業(yè)(集團)公司研究了掘進機液壓除塵風機二次負壓降塵技術，該技術利用掘進機的乳化液泵作為動力研制了葉輪式液壓除塵風機，風機中安設噴霧裝置降塵；湖南科技大學對壓入式機械局部通風系統中進行了旋轉射流通風理論進行了探討；重慶煤科分院、鎮(zhèn)江煤礦機械廠研制了濕式除塵風機。應該說，上述這些研究對降低掘進機產生的粉塵起到一定的作用，然而，由于種種原因，上述技術未能大面積推廣應用，目前最廣泛的措施仍是掘進機內外噴霧。而實際使用中，內外噴霧仍存在一些問題一是布置在滾筒上的噴嘴，在滾筒截割時部分或全部埋進煤中，使噴出的射流不能霧化，甚至噴嘴被堵塞；二是掘進機內噴霧系統因密封漏水、噴嘴堵塞而不能正常使用；三是噴嘴前水壓低，霧化效果差，所以，掘進機產生的粉塵濃度仍然很高，進行掘進機降塵新技術開發(fā)研究非常重要，社會意義非常重大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是通過旋轉射流吸風式噴霧裝置、二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置、旋流送風控塵裝置的共同作用降低綜掘工作面的粉塵。本發(fā)明的目的是這樣實現的
本發(fā)明通過旋轉射流吸風式噴霧裝置、二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置、旋流送風控塵裝置的共同作用降低綜掘工作面的粉塵。旋流送風控塵裝置的作用是將掘進局部通風風筒末端的直流送風變?yōu)樾D射流送風，既降低的風筒出口風速以免揚起煤粉和落塵，又形成旋風空氣幕罩控制浮塵向外擴散，同時保證司機在進風側；旋轉射流吸風式噴霧裝置的作用是既將水管的壓力水變?yōu)楦氺F滴的霧體，既降低掘進機割煤產生的粉塵，又抽吸附近空氣，并形成旋風水氣幕罩，抑制粉塵擴散；二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置和負壓風筒的作用是抽吸并捕捉余塵。旋流送風控塵裝置設置在正壓風筒出口端，有硬質圓筒外殼和X型旋轉導流葉片組成，X型旋轉導流葉片固定在硬質圓筒外殼內；二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置安裝在運輸機上方，正壓風筒位于掘進機機身的一側，負壓風筒位于掘進機機身的另一側，負壓風筒與掘進迎頭的距離2 5m ；旋轉射流吸風式噴霧裝置由5 8個旋轉射流吸風式噴霧器組成，安裝在滾筒后側的搖臂上，旋轉射流吸風式噴霧器噴向滾筒切割點和裝運點。旋轉射流吸風式噴霧器內部結構由吸入室、候管、短擴散管、管路及噴嘴等部件組成，總長度190 220mm，外徑90 130mm，喉嘴距45 55mm，吸入管內徑80mm，喉管直徑為65 80mm，喉管長45 60mm，擴散段的擴散角為30° 40 °，漸縮管收縮角 於= 32°，噴嘴型式為渦輪式實心錐體噴嘴，噴嘴霧化角30° 60°，噴孔直徑1. 3 1. 8mm。二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置由集風器、壓氣管、水管、噴嘴、吸入室、候管、 長擴散管、脫水器等部件組成，導流器、脫水器外殼、脫水槽組成脫水器，導流器設置于脫水器外殼內，導流器為固定的X型旋轉導流葉片，脫水槽位于脫水器外殼末端脫水器中包含固定的X型旋轉導流葉片。二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置總長度2300 3600mm，圓
弧形集風器收縮角為50 70 ？ ，彎管的中心夾角為30 45 ，喉管直徑< 是噴嘴直徑的170倍，喉管長度為喉管直徑的1. 1. 5倍，吸入室收縮角25 30 ，擴散口內徑< = 550 600mm，吸入管直徑530 580mm，擴散管角度6 7 ，喉嘴距& 320 370mm，噴嘴型
式為不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴，噴嘴霧化角30° 60°，高壓水噴嘴的噴孔直徑1.3 1. 8mm，壓氣噴嘴的噴孔直徑8. 0 13mm，加壓泵額定壓力8Mpa以上，額額定流量40 70L/
mirio渦輪式實心錐體旋流噴嘴結構由噴嘴外殼、噴孔部件、板眼等組成，板眼、噴嘴外殼采用不銹鋼制成，噴口采用陶瓷材料嵌入制成。其中，板眼有直徑1. 0 2. Omm的孔10 個，其中1個為中心孔，位于板眼中心，其余為周邊孔，位于板眼周邊；噴孔部件中噴口的直徑1. 3 1. 6mm,內側為渦輪式導流槽，外側有90度的張角。本發(fā)明有益效果是
本發(fā)明應用在機掘工作面吸塵除塵，吸塵吸風量可達70 130m3/min，除塵效率達94 以上；本發(fā)明裝置結構簡單，吸塵與除塵采用同一部件；與葉輪式通風機吸塵相比，本發(fā)明裝置無機械運轉部件摩擦產生的火源，無摩擦火花；且本發(fā)明裝置及配套高壓水泵裝在掘進機上，隨掘進機前進而移動，使用方便；與使用以水為基料的乳化液液壓馬達風機相比， 還具有運行可靠優(yōu)點；與螺旋葉道形或X形導水芯噴嘴比，噴嘴堵塞處理容易。


圖1綜掘工作面水氣旋轉射流降塵系統平面布置示意圖。圖2旋轉射流吸風式噴霧器結構圖。圖3 二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置。圖4渦輪式實心錐體噴嘴結構圖。圖5圖4中A-A截面導流槽結構圖。
圖6圖4中B-B截面板眼結構圖。圖7X型旋轉導流葉片結構圖。圖中，1 一滾筒，2-掘進機機身，3 —實心旋轉射流送風器，4 一司機，5 —旋轉射流吸風式噴霧裝置，6—高壓水泵，7—正壓風筒，8 —高壓水軟管，9-負壓風筒，10-壓氣管路， 11-二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置，12 一吸入室，13-候管，14-短擴散管，15-噴嘴及管路，16-集風器，17-壓氣管，18-水管，19-噴嘴，20-吸入室，21-候管，22-長擴散管，23-導流器，24-脫水器外殼，25-脫水槽，26 一噴嘴外殼，27 一噴孔部件，28 一板眼，29 一噴嘴連接外殼。
具體實施例方式現主要介紹在淮北礦業(yè)集團祁南煤礦北翼輔助進風大巷綜合機械化掘進工作面的實施例子。該進風大巷位于井田中部，施工段在\煤層至\煤層底版下20米范圍之內，巖性以細砂巖和泥巖為主，；32煤層厚1. 6 3. 2米，平均2. 8米，以亮煤和半亮煤為主，巷道掘進穿過地段的地質構造簡單。采用EBZ-160SH型懸臂式掘進機銑削式切割破煤(巖)，一次截割深度為350mm，掘進機的供電電壓1140V。臨時支護形式為金屬前探梁、迎頭防片幫金屬網，帶帽點柱；永久支護材料為工字鋼，斷面的形狀為梯形，巷道凈高3700mm，凈寬4500mm， 巷道凈斷面面積14. 4m2，防塵方面，工作面供水采用直徑50mm管路供水，掘進迎頭水壓大于3Mpa，掘進機作業(yè)時使用內外噴霧裝置降塵，共有14個直徑為1.6mm的噴嘴進行噴霧，內外噴霧的水壓大于3Mpa，總耗水量大約為lOOL/min。該頭煤層瓦斯絕對含量最大為8ml/g，瓦斯含量較大，瓦斯絕對涌出量為0. 25^2. 03m7min，煤塵具有爆炸危險性，地溫 23. 2 2 . 50C。工作面通風方式為壓入式通風，使用2臺2BJN06. 3通風機和直徑600mm軟質風筒供風，功率2 X 30kw,供風長度950m，風量140 230 m3/min,瓦斯份最大涌出量2. 09 m3/min,迎頭瓦斯?jié)舛?. 22%，回風瓦斯?jié)舛?. 53%，溫度23 °C，迎頭風流溫度21°C，使用的瓦斯傳感器型號為7KGJ1B型。旋流送風控塵裝置安裝在司機處往后(以掘進迎頭為前)的壓入式風筒出口端， 旋轉射流吸風式噴霧裝置由6個旋轉射流吸風式噴霧器組成，安裝在滾筒后側的搖臂上， 噴向滾筒切割點和裝運點，負壓風筒9與掘進迎頭的距離2 5m，二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置安裝在運輸機上方。旋轉射流吸風式噴霧器總長度220mm，外徑110mm，喉嘴距45mm，吸入管內徑80mm， 喉管直徑為70mm，喉管長50mm，擴散段的擴散角為30° 40°，漸縮管收縮角於=32°， 噴嘴型式為渦輪式實心錐體噴嘴，噴嘴霧化角50°，噴孔直徑1. 8mm。二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置總長度3400mm，圓弧形集風器收縮角為60 ？ ，
彎管的中心夾角為45 ，喉管直是噴嘴直徑的170倍，喉管長度為喉管直徑的1. 2倍， 吸入室收縮角30 ，擴散口內徑rf￡ = 600mm，吸入管直徑570mm，，彎管的中心夾角為45 ，
擴散管角度6 7 ，喉嘴距it⑴mm，噴嘴型式為不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴，噴嘴霧化角
360°，高壓水噴嘴的噴孔直徑1. 8mm，壓氣噴嘴的噴孔直徑10mm，加壓泵額定壓力8Mpa以上，額額定流量50L/min。
旋流送風控塵裝置的外徑為600mm，內主要部件既固定的X型旋轉導流葉片的螺旋角為45°。渦輪式實心錐體旋流噴嘴的噴口采用陶瓷材料嵌入制成。其中，板眼有直徑1.5mm 的孔10個，其中1個為中心孔，位于板眼中心，其余為周邊孔，位于板眼周邊；噴孔部件中噴口的直徑1. 5mm,內側為渦輪式導流槽，外側有90度的張角。
權利要求
1.一種綜掘工作面水氣旋轉射流降塵裝置，其特征在于，通過旋轉射流吸風式噴霧裝置、二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置、旋流送風控塵裝置的共同作用降低綜掘工作面的粉塵；旋流送風控塵裝置(3)設置在正壓風筒(7)出口端，有硬質圓筒外殼和X型旋轉導流葉片組成，X型旋轉導流葉片固定在硬質圓筒外殼內；二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置 (11)安裝在運輸機上方，正壓風筒(7)位于掘進機機身(2)的一側，負壓風筒(9)位于掘進機機身(2)的另一側，負壓風筒(9)與掘進迎頭的距離2 5m ；旋轉射流吸風式噴霧裝置由 5 8個旋轉射流吸風式噴霧器組成，安裝在滾筒(1)后側的搖臂上，旋轉射流吸風式噴霧器噴向滾筒切割點和裝運點。
2.根據權利要求1所述的一種綜掘工作面水氣旋轉射流降塵裝置，其特征在于，所述旋轉射流吸風式噴霧裝置包括吸入室(12)、候管(13)、短擴散管(14)、管路和噴嘴(15)，其總長度為190 220mm，外徑為90 130mm，喉嘴距為45 55mm，吸入管內徑為80mm，喉管直徑為65 80mm，喉管長45 60mm，擴散段的擴散角為30° 40°，漸縮管收縮角為於= 32°，噴嘴型式為渦輪式實心錐體噴嘴，噴嘴霧化角為30° 60°，噴孔直徑為 1. 3 1. 8mm。
3.根據權利要求1所述的一種綜掘工作面水氣旋轉射流降塵裝置，其特征在于，所述二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置包括集風器(16)、壓氣管(17)、水管(18)、噴嘴(19)、吸入室(20)、候管(21)、長擴散管(22)、導流器(23)、脫水器外殼(24)、脫水槽(25)；導流器 (23)、脫水器外殼(24)、脫水槽(25)組成脫水器，導流器(23)設置于脫水器外殼(24)內， 導流器(23)為固定的X型旋轉導流葉片，脫水槽(25)位于脫水器外殼(24)末端；所述二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置總長度2300 3600mm，圓弧形集風器(16)收縮角為50 70 ？？喉管直徑<是噴嘴直徑的170 200倍，喉管(21)長度為喉管直徑的1. 1. 5倍， 擴散口內徑為< =550 600mm，吸入管(20)直徑為530 580mm，長擴散管(22)角度為6 7 ，喉嘴距It為320 370mm，噴嘴(19)型式為不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴，噴嘴(19)霧化角30° 60°，高壓水噴嘴的噴孔直徑為1.3 1.8mm，壓氣噴嘴的噴孔直徑8.0 13mm，加壓泵額定壓力8Mpa以上，額額定流量40 70L/min。
全文摘要
一種綜掘工作面水氣旋轉射流降塵裝置，屬于綜掘工作面降塵除塵設備技術領域，通過旋轉射流吸風式噴霧裝置、二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置、旋流送風控塵裝置的共同作用降低綜掘工作面的粉塵；旋轉射流吸風式噴霧器噴向滾筒切割點和裝運點。本發(fā)明既將水管的壓力水變?yōu)楦氺F滴的霧體，噴向產塵區(qū)，降低掘進機割煤產生的粉塵，又抽吸附近空氣，并形成旋風水氣幕罩；二次旋轉壓氣水射流吸塵除塵裝置和負壓風筒是依靠壓氣及其高壓水在文丘里管中噴霧而吸入旋轉射流吸風式噴霧裝置未能捕捉的粉塵并去除，負壓風筒與掘進迎頭的距離2～5m。
文檔編號E21F1/04GK102191935SQ20111009333
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權日2011年4月14日
發(fā)明者劉軍, 徐瑞, 李洪彬, 楊秀莉, 梁峰, 沐俊衛(wèi), 陳家祥, 馬中飛 申請人:江蘇大學, 淮北礦業(yè)股份有限公司, 鎮(zhèn)江通防安全科技有限公司