本發(fā)明涉及鉆孔機械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于鉆機中的水霧除塵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在潛孔鑿巖過程中，大多數(shù)鉆機在工作時都會遇到兩個問題：開孔時的巖灰大以及孔的成形困難，特別是在巖層松軟的表面進行潛孔鑿巖的工作時，這兩個問題表現(xiàn)的更為明顯。

為了解決開孔時巖灰大的問題，現(xiàn)有技術(shù)中的一般鉆機都會配有吸塵器，但是在開孔的時候，為了觀察開孔的效果以及鑿巖頭的工作情況，吸塵器的集塵罩不會緊貼巖層表面，而當(dāng)鑿巖頭里有強氣流吹出(啟動吹渣功能)時，就依然會使巖灰擴散，影響工作環(huán)境。只有當(dāng)鑿巖頭進入巖層表面以下一定深度之后，集塵罩才能緊貼巖層表面完全覆蓋住工作孔，在吹渣功能和吸塵功能的共同作用下，鉆機在此工況下無巖灰。因此，現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)只有當(dāng)鑿巖頭進入巖層表面以下一定深度之后才能解決減少巖灰的問題，在開孔時依然無法解決巖灰大的問題。

由于在通常情況下，巖層的表面比較松軟并且還有很多小的碎石與塵土，導(dǎo)致在鉆機開孔的時候，巖層表面的碎石加上孔壁掉落的碎石一起填入孔中，而這些碎石是無法通過吹渣功能和吸塵功能去除的。在這種情況下，為了解決孔的成形困難的問題，現(xiàn)有技術(shù)一般采用水進行人工護壁，此時，操作工人用水將泥土和碎石粘合在一起，使孔壁牢固，不再發(fā)生碎石掉入孔中的情況。但是，當(dāng)巖層特別松軟的時候，這種人工護壁固孔會反復(fù)進行幾次，而在礦山的工作現(xiàn)場，一般距離水源較遠，因此除了人工護壁固孔的工作困難反復(fù)以外，護壁固孔需要的水有時候?qū)Σ僮鞴と艘彩且环N困難，從而影響鉆機的工作效率以及人工的浪費。

為了解決上述問題，中國專利cn202417361u公開了一種鉆機高壓水霧除塵系統(tǒng)，該鉆機高壓水霧除塵系統(tǒng)是利用高壓氣路將水壓出來的，雖然一定程度地解決了除塵效果，但是由于該鉆機高壓水霧除塵系統(tǒng)噴入空內(nèi)的水的流量不可調(diào)控，導(dǎo)致使用不方便以及資源浪費的問題。

針對現(xiàn)有的水霧除塵系統(tǒng)無法精確、方便地達到良好的除塵效果的問題，需要提供一種應(yīng)用于鉆機中的水霧除塵系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種水霧除塵系統(tǒng)，能夠根據(jù)孔內(nèi)的碎石數(shù)量及灰塵大小調(diào)節(jié)水流量，精確、方便地進行除塵工作，并達到良好的除塵效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種水霧除塵系統(tǒng)，包括依次連接的電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)；電氣系統(tǒng)根據(jù)控制指令控制液壓系統(tǒng)改變其輸出的流量值，并根據(jù)液壓系統(tǒng)輸出的流量值改變噴霧系統(tǒng)噴出的水流量，其中，

液壓系統(tǒng)包括第一閥門，電氣系統(tǒng)與所述第一閥門連接，第一閥門根據(jù)電氣系統(tǒng)供給的電流值改變其打開程度，以改變液壓系統(tǒng)輸出的流量值。

進一步地，第一閥門包括線圈和閥芯，線圈與電氣系統(tǒng)的電流輸出端連接，根據(jù)電氣系統(tǒng)供給的電流值產(chǎn)生相應(yīng)大小的磁力，線圈根據(jù)磁力控制閥芯的開口大小。

進一步地，電氣系統(tǒng)包括檔位轉(zhuǎn)換模塊和控制輸出模塊，檔位轉(zhuǎn)換模塊接收用戶的命令，并向控制輸出模塊發(fā)送控制指令，控制輸出模塊根據(jù)控制指令調(diào)節(jié)向第一閥門供給的電流值。

進一步地，檔位轉(zhuǎn)換模塊包括轉(zhuǎn)換開關(guān)和電位計，根據(jù)改變轉(zhuǎn)換開關(guān)與電位計的連接方式生成不同的電壓信號，并將電壓信號作為控制指令發(fā)送至控制輸出模塊。

進一步地，控制輸出模塊包括比例放大器，比例放大器接收檔位轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的電壓信號，并根據(jù)電壓信號確定向第一閥門供給的電流值。

進一步地，比例放大器根據(jù)接收的電壓信號確定其輸出脈寬電流的占空比，并根據(jù)輸出脈寬電流的占空比和預(yù)設(shè)的電流值確定比例放大器向第一閥門供給的即時電流值。

進一步地，預(yù)設(shè)的電流值與第一閥門的額定電流相等。

進一步地，噴霧系統(tǒng)包括噴嘴、水箱和水泵，水箱通過水泵與噴嘴連接，水泵通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動；

水泵與噴嘴之間的液體管路上還連接有用于輸送強勁氣流的氣體管路。

進一步地，液壓系統(tǒng)還包括液壓馬達和液壓油箱，第一閥門設(shè)置于用于連通液壓馬達和液壓油箱的輸入管道上，液壓馬達驅(qū)動水泵轉(zhuǎn)動。

進一步地，液壓系統(tǒng)還包括液壓油箱和第二閥門，液壓馬達通過輸入管路與液壓油箱連通，第二閥門設(shè)置于輸入管道和輸出管道之間。

本發(fā)明的水霧除塵系統(tǒng)，設(shè)置了液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)能夠根據(jù)接收到的控制指令，改變液壓系統(tǒng)輸出液壓的流量大小，并根據(jù)液壓系統(tǒng)輸出液壓的流量大小改變噴霧系統(tǒng)噴出的水流量。因此，可以孔內(nèi)的碎石數(shù)量及灰塵大小向電氣系統(tǒng)發(fā)送不同的控制指令以調(diào)節(jié)噴霧系統(tǒng)噴出的水流量，能夠方便地進行除塵工作，并達到良好的除塵效果。由于水霧除塵系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)基于第一閥門的打開程度改變其輸出的壓力值，而第一閥門的打開程度是根據(jù)電氣系統(tǒng)供給的電流值控制的，因此，對于第一閥門的打開程度的控制更加精確地進行除塵工作，并達到良好的除塵效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的水霧除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的液壓系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；；

圖3為本發(fā)明的電氣系統(tǒng)的電路圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及工作原理等作進一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的水霧除塵系統(tǒng)，包括依次連接的電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)。其中，電氣系統(tǒng)能夠根據(jù)巖層表面的情況和孔內(nèi)的碎石數(shù)量及灰塵大小生成對應(yīng)的控制指令，并根據(jù)該控制指令控制液壓系統(tǒng)改變其輸出的流量值，液壓系統(tǒng)能夠根據(jù)改變輸出的流量值改變噴霧系統(tǒng)噴出的水流量，可以巖層表面的情況和孔內(nèi)的碎石數(shù)量及灰塵大小向電氣系統(tǒng)發(fā)送不同的控制指令以調(diào)節(jié)噴霧系統(tǒng)噴出的水流量，能夠方便地進行除塵工作，并達到良好的除塵效果。

在本發(fā)明實施例中，如圖2所示，噴霧系統(tǒng)包括噴嘴、水箱和水泵p1，液壓系統(tǒng)包括第一閥門y1、液壓馬達m1和液壓油箱。其中，第一閥門y1設(shè)置于用于連通液壓馬達m1和液壓油箱的輸入管道上，可以控制流過液壓馬達m1的液體流量。液壓馬達m1的輸出軸與噴霧系統(tǒng)的水泵p1的泵軸連接，能夠通過液壓馬達m1的轉(zhuǎn)動控制水泵p1的轉(zhuǎn)速。水箱通過水泵p1與噴嘴連接，使水泵p1的轉(zhuǎn)速能夠控制從噴嘴中噴出的水流量。

具體地，本發(fā)明的液壓系統(tǒng)和噴霧系統(tǒng)的工作原理為：將用于輸送吹渣氣流的氣體管路并入本申請中的水泵p1與噴嘴之間的液體管路，氣體管路中的氣體是經(jīng)過空壓機壓縮后的強勁氣流。當(dāng)?shù)谝婚y門y1開啟時，液壓馬達m1帶動水泵p1開始工作，水泵p1將水箱中的水泵入水泵p1與噴嘴之間的液體管路，由于氣體管路并入了液體管路，因此，氣體管路中的強勁氣流將并入同一管路的水直接帶到位于鑿巖頭內(nèi)的噴嘴的位置，此時的水由于強勁氣流的作用已經(jīng)成水霧狀態(tài)，并通過噴嘴噴出。而噴嘴噴出的水流量的多少完全取決于水泵p1的轉(zhuǎn)速，根據(jù)圖1可以得出，第一閥門y1的開啟程度決定了液壓系統(tǒng)回路內(nèi)的液體流量，第一閥門y1的開啟程度越大，液壓系統(tǒng)回路內(nèi)的液體流量越大，從而使液壓馬達m1的轉(zhuǎn)速越大，即達到了使水泵p1轉(zhuǎn)速增大的效果。

在本發(fā)明實施例中，液壓系統(tǒng)還包括液壓油箱和第二閥門y2，液壓馬達m1通過輸入管路與液壓油箱連通，第二閥門y2設(shè)置于輸入管道和輸出管道之間。其中，第二閥門y2為溢流閥，由于液壓馬達m1的工作壓力不能無限大，因此，為了保護液壓馬達m1，需要根據(jù)液壓馬達m1的額定工作壓力值設(shè)定液壓系統(tǒng)管路的最大壓力值，當(dāng)液壓系統(tǒng)管路內(nèi)的壓力值超過最大值時，通過溢流閥y2將部分液體輸送回液壓油箱，從而使液壓系統(tǒng)管路中的壓力值降低，保護液壓馬達m1。

為了能夠?qū)σ簤合到y(tǒng)內(nèi)的液體流量通過電氣系統(tǒng)進行控制，即能夠通過電氣系統(tǒng)控制第一閥門。其中，第一閥門可以被設(shè)置成根據(jù)電氣系統(tǒng)供給的電流值改變其打開程度，以改變液壓系統(tǒng)輸出的壓力值。因此在本發(fā)明實施例中，第一閥門可以包括線圈和閥芯，通過線圈與電氣系統(tǒng)的電流輸出端連接，線圈能夠根據(jù)電氣系統(tǒng)供給的電流值產(chǎn)生相應(yīng)大小的磁力，再根據(jù)磁力控制閥芯的開口大小。此時，控制電氣系統(tǒng)輸出的電流值改變，即可控制第一閥門的打開程度。

在本發(fā)明實施例中，電氣系統(tǒng)可以包括檔位轉(zhuǎn)換模塊和控制輸出模塊，檔位轉(zhuǎn)換模塊能夠接收用戶的命令，使其能夠根據(jù)巖層表面的情況和孔內(nèi)的碎石數(shù)量及灰塵大小向控制輸出模塊發(fā)送控制指令，控制輸出模塊根據(jù)控制指令調(diào)節(jié)向第一閥門供給的電流值，從而改變第一閥門的打開程度，以改變噴霧系統(tǒng)噴出的水流量。

具體地，檔位轉(zhuǎn)換模塊包括轉(zhuǎn)換開關(guān)和電位計，因此，能夠根據(jù)改變轉(zhuǎn)換開關(guān)與電位計的連接方式生成不同的電壓信號，并將電壓信號作為控制指令發(fā)送至控制輸出模塊。其中，電位計可以為旋鈕電位計，轉(zhuǎn)換開關(guān)可以為三檔不復(fù)位翹板開關(guān)。

控制輸出模塊可以包括比例放大器，比例放大器能夠接收檔位轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的電壓信號，并根據(jù)電壓信號確定向液壓系統(tǒng)供給的電流值。在本發(fā)明實施例中，比例放大器的型號可以為7000-31261-0000000。其中，比例放大器能夠根據(jù)接收的電壓信號確定其輸出脈寬電流的占空比，再根據(jù)輸出脈寬電流的占空比和預(yù)設(shè)的電流值確定比例放大器向第一閥門供給的即時電流值，從而確定向液壓系統(tǒng)供給的電流值，以向液壓系統(tǒng)供給相應(yīng)大小的電流。為了方便比例放大器的計算，降低計算的復(fù)雜程度，預(yù)設(shè)的電流值可以與第一閥門的額定電流相等。

在本發(fā)明實施例中，如圖3所示為電氣系統(tǒng)的電路圖。

旋鈕電位計r1的電阻器兩端分別與比例放大器a1的引腳(0)和引腳(10v)連接，其中，引腳(10v)為電阻器提供10v的輸出電壓，引腳(0)接地極，因此比例放大器a1可以為旋鈕電位計r1的電阻器提供10v的電壓。三檔不復(fù)位翹板開關(guān)s1的輸入端連接比例放大器a1的引腳(in)，引腳(in)的輸入電壓信號的電壓范圍為0-10v。輸入端分為三檔，其作用是將水霧除塵系統(tǒng)的功能分為三檔，即0檔，i檔和ⅱ檔。當(dāng)三檔不復(fù)位翹板開關(guān)s1處于0檔的時候，三檔不復(fù)位翹板開關(guān)s1的輸入端不與旋鈕電位計r1連接，使比例放大器a1引腳(in)端無電壓信號輸入，從而使水霧除塵系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)三檔不復(fù)位翹板開關(guān)s1處于i檔的時候，三檔不復(fù)位翹板開關(guān)s1的輸入端連接旋鈕電位計r1的可移動的滑動器，使比例放大器a1引腳(in)端的輸入電壓信號隨著旋鈕電位計r1的變化而變化，即通過使旋鈕電位計r1的旋鈕的正向或者反向轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)水霧除塵系統(tǒng)噴出的水流量大小，從而使水霧除塵系統(tǒng)噴出的水流量大小處于可調(diào)模式。當(dāng)三檔不復(fù)位翹板開關(guān)s1處于ⅱ檔的時候，三檔不復(fù)位翹板開關(guān)s1的輸入端連接旋鈕電位計r1與比例放大器a1的引腳(10v)相連的一端，使比例放大器a1引腳(in)端的輸入電壓信號最大，此時，水霧除塵系統(tǒng)噴出的水流量處于最大模式。

比例放大器a1的引腳(gnd)接地，引腳(24v)接供電電源，用于使比例放大器a1正常工作。

比例放大器a1在整個電氣系統(tǒng)中處于核心作用，其主要是將旋鈕電位計r1的阻值信號轉(zhuǎn)化為比例放大器a1引腳(in)端的輸入電壓信號，再將該電壓信號轉(zhuǎn)化為電流輸出。比例放大器a1的引腳(pwm+)和引腳(pwm-)分別連接第一閥門y1的線圈的兩端。將比例放大器a1設(shè)置為引腳(in)端的輸入電壓信號與引腳(pwm+)端的輸出電流成線性正比關(guān)系，并使輸出電流是可調(diào)的。因此，可以對比例放大器a1的各個參數(shù)進行設(shè)置，其中，最大輸出電流i-max可以根據(jù)第一閥門y1的線圈的額定電流設(shè)定，即將最大輸出電流i-max設(shè)定為第一閥門y1的額定電流。例如，第一閥門y1的額定電流為1a，那么最大輸出電流i-max的設(shè)定值為1a。最小輸出電流i-min可以根據(jù)電氣系統(tǒng)的需要進行設(shè)定，一般情況設(shè)置為0，即當(dāng)引腳(in)端輸入電壓信號為0的時候，引腳(pwm+)端的輸出電流也為0。但是，當(dāng)有其他工況需要時，比如當(dāng)引腳(in)端輸入電壓信號為0的時候，第一閥門y1需要0.3a的電流，此時可以將最小輸出電流i-min的值設(shè)定為0.3a。斜坡t-ramp值可以調(diào)節(jié)由最小輸出電流i-min升到最大輸出電流i-max的時間內(nèi)，引腳(pwm+)端的輸出電流的上升加快或者減慢，并使上升速度達到預(yù)期。振顫頻率f主要是為了取消第一閥門y1的線圈的磁滯作用，這個設(shè)定值一般根據(jù)線圈的要求給定。在本發(fā)明實施例中，型號為7000-31261-0000000的比例放大器的最大輸出電流i-max為0-2.5a，最小輸出電流i-min為0-1a，斜坡t-ramp值為0.2-10s，振顫頻率f為40-400hz。

結(jié)合圖3，本發(fā)明實施例的電氣系統(tǒng)的工作原理如下：

例如：將最大輸出電流i-max設(shè)定值為800ma，最小輸出電流i-min設(shè)定值為0ma，旋鈕電位計r1的阻值為10kω。第一閥門y1的線圈的電流為0-800ma。

當(dāng)三檔不復(fù)位翹板開關(guān)s1處于0檔的時候，導(dǎo)線186無信號即比例放大器a1引腳(in)端無信號，比例放大器a1引腳(pwm+)端無輸出電流，第一閥門y1處于關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)s1處于i檔的時候，導(dǎo)線186與188導(dǎo)通，比例放大器a1引腳(in)端的輸入電壓信號等于旋鈕電位計r1的1腳和2腳兩端之間的電壓。而比例放大器a1引腳(pwm+)端的輸出電流與比例放大器a1引腳(in)端的輸入電壓信號處于線性正比關(guān)系。以旋鈕電位計r1的旋鈕旋到中間位置的時候為例，旋鈕電位計r1的1腳和2腳兩端之間的阻值為5kω。此時比例放大器a1引腳(in)端的輸入電壓信號為5v，即輸入占空比為50％，因此，比例放大器a1引腳(pwm+)端的輸出電流為400ma，第一閥門y1的開啟程度為50％。可見，比例放大器a1引腳(pwm+)端的輸出電流和第一閥門y1的開啟程度的比例與輸入占空比相同。

當(dāng)s1處于ⅱ檔的時候，導(dǎo)線186與187導(dǎo)通，比例放大器a1引腳(in)端的輸入電壓信號為10v，即輸入占空比為100％，因此，比例放大器a1引腳(pwm+)端的輸出電流為800ma，第一閥門y1的開啟程度為100％。

綜上所述，本發(fā)明實施例的水霧除塵系統(tǒng)的工作原理為：

當(dāng)鉆機處于開孔階段，根據(jù)巖層表面的情況和孔內(nèi)的碎石情況，打開水霧除塵系統(tǒng)，同時開啟吹渣功能，使水被強勁氣流帶到開孔位置。水由于強勁氣流從噴嘴帶出，到達開孔位置的水已經(jīng)成了水霧狀。此時孔內(nèi)的巖灰會與水霧結(jié)合成相對較大的顆粒附著在孔壁上，這樣不但可以抑制巖灰的擴散，還能夠起到護壁固孔的作用。使用時，水霧除塵系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)可以分為三檔，能夠?qū)姵龅乃髁繉崟r進行調(diào)節(jié)。

在此過程中需要注意的是，使用吹渣功能時風(fēng)量的調(diào)節(jié)十分重要，一般使用小風(fēng)量，如果使用大風(fēng)量的話會讓巖灰與水的結(jié)合物被吹出，這樣就達不到護壁固孔的作用了。

因此，本發(fā)明實施例的水霧除塵系統(tǒng)可以有效的解決鉆機在開孔時遇到的巖灰大和護壁固孔困難，可以更好的根據(jù)現(xiàn)場的開孔情況實時調(diào)整水霧除塵系統(tǒng)噴出的水流量，防止在鉆孔過程中，孔邊緣的碎石或者碎渣掉入孔中，提高鉆機鉆孔質(zhì)量和鉆孔效率，改善鉆孔工作環(huán)境。

以上，僅為本發(fā)明的示意性描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，在不偏離本發(fā)明的工作原理的基礎(chǔ)上，可以對本發(fā)明做出多種改進，這均屬于本發(fā)明的保護范圍。