CN103089263A

CN103089263A - 基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统

Info

Publication number: CN103089263A
Application number: CN2013100545297A
Authority: CN
Inventors: 王德明; 王和堂; 王庆国; 贾志强
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: CN103089263B

Abstract

一种基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，尤其适用于煤矿井下综掘工作面的粉尘防治。它主要由压水管路、流量调节阀、机械式流量计、耐震压力表、气驱液体增压泵、发泡剂容器、自吸空气旋流发泡装置、吸液管、泡沫输送干管、泡沫输送支管、泡沫喷射头构成。高压水流通过自吸空气旋流发泡装置入口形成高速射流，自动将环境中空气和发泡剂吸入，实现发泡剂、水、空气的充分混合，进而生成降尘泡沫，泡沫喷射头将泡沫喷射于掘进机截割产尘处。该系统不含电气元件，安全可靠，操作、维护简单，耗水量少，并可提高综掘面粉尘治理效果，具有广泛的实用性。

Description

基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统

技术领域

本发明涉及一种基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，尤其适用于掘进机截割粉尘的治理。

背景技术

掘进机截割煤岩体过程中产生的高浓度粉尘既是制约煤矿安全生产的主要灾害之一，更是危害掘进工人身体健康的最主要职业危害。与掘进工作面所采用的水喷雾等常规降尘介质相比，泡沫具有接触面大、湿润性好和黏附性强的特点，能显著提高降尘效果。然而，目前用于综掘工作面的泡沫降尘系统均采用压缩空气式产泡方法，即敷设压风管路向发泡器压入压缩空气与发泡液混合起泡，增加了系统的复杂性，给调试、操作工作带来很大不便，降低了系统运行的稳定性、可靠性，且成泡率较低。此外，在压入式通风风流作用下，高浓度粉尘分布于掘进迎头的回风侧，进风侧的粉尘浓度则较低，但是现有泡沫降尘系统未能将分配给进风侧、回风侧的泡沫喷头的泡沫量与其所在区域的粉尘浓度结合起来，即给它们分配相同量的泡沫，不仅降低降尘效果，还造成泡沫利用率低下。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种自吸空气发泡、结构简单、安全可靠、操作维护方便，并能提高降尘率的悬臂式掘进机泡沫降尘系统。

技术方案：本发明的基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，包括设在掘进机上的压水管路、开关球阀、流量调节阀、机械式流量计、耐震压力表、气驱液体增压泵，所述的开关球阀、流量调节阀、机械式流量计、耐震压力表、气驱液体增压泵依次设于压水管路上，在气驱液体增压泵的出口处设有自吸空气旋流发泡装置，自吸空气旋流发泡装置连接有泡沫输送干管，泡沫输送干管经三通阀连接有可变摆角的泡沫输送支管Ⅰ和泡沫输送支管Ⅱ，泡沫输送支管Ⅰ上设有泡沫喷射头Ⅰ，泡沫输送支管Ⅱ上设有泡沫喷射头Ⅱ；所述的自吸空气旋流发泡装置包括射流喷嘴、与射流喷嘴螺纹相连的气液混合筒体，气液混合筒体的前端螺纹连接有旋流发泡筒体，所述的气液混合筒体内设有吸气室、气液混合室、扩散成泡室，气液混合筒体吸气室处的筒壁上设有吸气孔和吸液孔，吸液孔上设有通入发泡剂容器内的吸液管，吸液管上设有针型阀；所述的泡沫喷射头Ⅰ和泡沫喷射头Ⅱ均包括圆形喷腔、设在圆形喷腔内的导流片，导流片与圆形喷腔的出口构成环形喷槽，其中：泡沫喷射头Ⅰ设在掘进机悬臂上靠迎头进风的一侧，泡沫喷射头Ⅱ布设于掘进机悬臂上靠迎头回风的一侧。

所述的吸液管头部设有过滤网；所述泡沫输送干管为承压能力在2~3MPa的透明软管，其的直径为51mm；所述泡沫输送支管Ⅰ为承压能力在1.5~2.5MPa的透明软管，其直径为19mm；所述泡沫输送支管Ⅱ为承压能力在1.5~2.5MPa的透明软管，其直径为38mm；所述的泡沫喷射头Ⅰ的圆形喷腔的直径为19mm、环形喷槽宽度为3~5mm；所述的泡沫喷射头Ⅱ14的圆形喷腔直径为38mm，环形喷槽宽为6~8mm。

有益效果：本发明利用压风驱动的液体增压泵为掘进工作面的低压水流增加压力，为自吸空气旋流发泡装置提供小流量的高压水；自吸空气旋流发泡装置既自动吸入环境空气，又自动吸入发泡剂，简化系统的同时提高了成泡率；通过流量调节阀后端的机械式流量计读数，可便捷地将压力水的流量调至合适的范围；通过观察气驱液体增压泵前的耐震压力表和自吸空气旋流发泡装置上压力表的读数，可方便地确定气驱液体增压泵的增压比；通过吸液管上的针型阀可以灵活地调节发泡剂用量，吸液管入口处的过滤网可防止异物或杂质的进入；借助输送泡沫的透明软管，可以非常直观地观察所制备泡沫的质量及泡沫的实时流动情况；根据综掘工作面迎头处粉尘主要分布于回风侧的特点，将气液两相泡沫主要分配给安设于回风侧的泡沫喷射装置，不仅可显著提升泡沫降尘效率，还可提高泡沫的利用率；该系统不含任何电气部件，安全可靠，结构简单，体积小，非常便于安装、调试和操作。

附图说明

图1是本发明基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统示意图；

图2是本发明中自吸空气旋流发泡装置结构示意图；

图3是本发明中泡沫喷射头的主视结构示意图；

图4是本发明中泡沫喷射头的侧视结构示意图。

图中：压水管路-1；开关球阀-2；流量调节阀-3；机械式流量计-4；耐震压力表-5；气驱液体增压泵-6；自吸空气旋流发泡装置-7；吸液管-8；发泡剂容器-9；泡沫输送干管-10；泡沫输送支管Ⅰ-11；泡沫输送支管Ⅱ-12；泡沫喷射头Ⅰ-13；圆形喷腔-13-1；导流片-13-2；环形喷槽-13-3；泡沫喷射头Ⅱ-14；针型阀-15；过滤网-16。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：

如图1所示，本发明基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，主要由的压水管路1、开关球阀2、流量调节阀3、机械式流量计4、耐震压力表5、气驱液体增压泵6、自吸空气旋流发泡装置7构成；经快速插接头将压力水管1与延伸到掘进机机身平台上的供水管路连接，将开关球阀2、流量调节阀3、机械式流量计4、耐震压力表5、气驱液体增压泵6依次设于压水管路1上，在所述的气驱液体增压泵6的出口处设有自吸空气旋流发泡装置7，所述的自吸空气旋流发泡装置7包括射流喷嘴7-1、与射流喷嘴7-1螺纹相连的气液混合筒体7-2，气液混合筒体7-2的前端螺纹连接有旋流发泡筒体7-3，所述的气液混合筒体7-2内设有吸气室、气液混合室、扩散成泡室，气液混合筒体7-2吸气室处的筒壁上设有吸气孔7-4和吸液孔7-5，吸液孔7-5上设有通入发泡剂容器9内的吸液管8，吸液管8上设有针型阀15，吸液管8头部设有过滤网16；发泡剂容器9通过永磁磁铁快捷地固定于掘进机机身平台合适位置，旋流发泡筒体7-3出口通过快速插接头连接泡沫输送干管10，泡沫输送干管10经三通阀连接有可变摆角的泡沫输送支管Ⅰ11和泡沫输送支管Ⅱ12，泡沫输送支管Ⅰ11末端设有泡沫喷射头Ⅰ13，所述的泡沫喷射头Ⅰ13包括圆形喷腔13-1、设在圆形喷腔13-1内的导流片13-2，圆形喷腔13-1的出口经导流片13-2构成环形喷槽13-3，泡沫输送支管Ⅱ12末端设有泡沫喷射头Ⅱ14，其构造与泡沫喷射头Ⅰ13相同；所述的泡沫喷射头Ⅰ13设在掘进机悬臂上靠迎头进风的一侧，泡沫喷射头Ⅱ14布设于掘进机悬臂上靠迎头回风的一侧。所述泡沫输送干管10为承压能力在2~3MPa的透明软管，其的直径为51mm；所述泡沫输送支管Ⅰ11为承压能力在1.5~2.5MPa的透明软管，其直径为19mm；所述泡沫输送支管Ⅱ12为承压能力在1.5~2.5MPa的透明软管，其直径为38mm；所述的泡沫喷射头Ⅰ的圆形喷腔的直径为19mm、环形喷槽宽度为3~5mm；所述的泡沫喷射头Ⅱ的圆形喷腔直径为38mm，环形喷槽宽为6~8mm。

工作原理：掘进机开始截割煤岩作业时，打开开关球阀2，将供水管路中的水源引入压力水管1内，利用流量调节阀3调节压力水的流量，直至机械式流量计4的读数在0.5~1.2m³/h之间，通过气驱液体增压泵6将水流压力增加，通过观察耐震压力表5和自吸空气旋流发泡装置7上的压力表的读数，确定气驱液体增压泵7的增压比，直至自吸空气旋流发泡装置7上的压力表读数在4~7MPa之间，高压水流通过射流喷嘴7-1形成高速射流，将掘进工作面环境中的空气和发泡剂容器9中的发泡剂吸入气液混合筒体7-2，实现气（空气）、液（水、发泡剂）两相介质的充分混合，通过吸液管8上的针型阀15调节发泡剂用量，并通过吸液管8入口处的过滤网16防止异物或杂质的进入，气液两相在旋流发泡筒体7-3内完成高效发泡，产生的泡沫流入泡沫输送干管10，经三通阀再分配给直径为19mm的泡沫输送支管Ⅰ11、直径为38mm的泡沫输送支管Ⅱ12，泡沫输送支管Ⅰ11与泡沫喷射头Ⅱ13连接，使较小流量的泡沫喷射至粉尘浓度低的进风侧尘源；泡沫输送支管Ⅱ12与泡沫喷射头Ⅱ14相连，使较大流量的泡沫喷射至粉尘浓度高的回风侧尘源，从而提高泡沫降尘效果。

Claims

1.一种基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，包括压水管路（1）、开关球阀（2）、流量调节阀（3）、机械式流量计（4）、耐震压力表（5）、气驱液体增压泵（6），其特征在于：所述的开关球阀(2)、流量调节阀(3)、机械式流量计(4)、耐震压力表(5)、气驱液体增压泵(6)依次设于压水管路(1)上，所述气驱液体增压泵（6）的出口处设有自吸空气旋流发泡装置（7），自吸空气旋流发泡装置（7）连接有泡沫输送干管（10），泡沫输送干管（10）经三通阀连接有可变摆角的泡沫输送支管Ⅰ（11）和泡沫输送支管Ⅱ（12），泡沫输送支管Ⅰ（11）上设有泡沫喷射头Ⅰ（13），泡沫输送支管Ⅱ（12）上设有泡沫喷射头Ⅱ（14）；所述的自吸空气旋流发泡装置（7）包括射流喷嘴（7-1）、与射流喷嘴（7-1）螺纹相连的气液混合筒体（7-2），气液混合筒体（7-2）的前端螺纹连接有旋流发泡筒体（7-3），所述的气液混合筒体（7-2）内设有吸气室、气液混合室、扩散成泡室，气液混合筒体（7-2）吸气室处的筒壁上设有吸气孔（7-4）和吸液孔（7-5），吸液孔（7-5）上设有通入发泡剂容器（9）内的吸液管（8），吸液管（8）上设有针型阀（15）；所述的泡沫喷射头Ⅰ（13）设在掘进机悬臂上靠迎头进风的一侧，它包括圆形喷腔（13-1）、设在圆形喷腔（13-1）内的导流片（13-2），所述的圆形喷腔（13-1）的出口经导流片（13-2）构成环形喷槽（13-3），泡沫喷射头Ⅱ（14）布设于掘进机悬臂上靠迎头回风的一侧，其构造与泡沫喷射头Ⅰ（13）相同。

2.根据权利要求1所述的基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，其特征在于：所述的吸液管（8）头部设有过滤网（16）。

3.根据权利要求1所述的基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，其特征在于：所述泡沫输送干管（10）为承压能力在2~3MPa的透明软管，其直径为51mm。

4.根据权利要求1所述的基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，其特征在于：所述泡沫输送支管Ⅰ（11）为承压能力在1.5~2.5MPa的透明软管，其直径为19mm。

5.根据权利要求1所述的基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，其特征在于：所述泡沫输送支管Ⅱ（12）为承压能力在1.5~2.5MPa的透明软管，其直径为38mm。

6.根据权利要求1所述的基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统，其特征在于：所述的泡沫喷射头Ⅰ（13）的圆形喷腔（13-1）的直径为19mm、环形喷槽（13-3）宽度为3~5mm；所述的泡沫喷射头Ⅱ（14）的圆形喷腔直径为38mm，环形喷槽宽为6~8mm。