CN103306621B - 一种坑道钻进用雾化发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种坑道钻进用雾化发生器，包括雾化腔组件（1）、马达消音器组件（2）、液位计组件（3）、抗震压力表（4）、溢流阀（5）、马达减压润滑模块组件（6）、喷嘴组件（7）、高压水泵（8）、气动马达（9）、截止阀（10）。其中，所述气动马达（9）驱动高压水泵（8），高压水泵（8）提供的高压水通过喷嘴组件（7）形成水雾，并可按照钻进工艺需求调节溢流阀（5）和马达减压润滑模块组件（6）来控制雾化腔组件（1）的雾量大小。本发明的坑道钻进用雾化发生器可产生50μm的微细雾粒，实现孔内捕尘、孔口除尘、孔内冷却钻具及防燃的目的，适用于中风压雾化钻进工艺。

Description

一种坑道钻进用雾化发生器

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，具体涉及一种在地质勘探中使用的坑道钻进用雾化发生器。

背景技术

在施工松软煤层瓦斯抽采钻孔中，风流排粉因具有钻速快、携粉能力强等优势，成为目前解决松软煤层钻进的有效工艺方法，但是在钻进过程中还存在如下问题：孔口煤尘污染严重，而现有的孔口除尘设施对PM2.5以下的人体可吸入细微煤尘捕集效率低；压风对钻具的冷却效果差，存在钻孔内煤粉燃烧安全隐患。这些问题的存在给煤矿企业安全生产、员工健康均会带来巨大影响。

目前发展了孔口射流除尘、超声雾化除尘等除尘方法。除尘效果不理想且均无法较好实现孔内冷却钻具。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种全新的结构紧凑、成本低廉、操作简单、使用方便的煤矿井下用的钻进用雾化装置。本坑道钻进用雾化发生器可以将清水或添加表面活性剂的水生成水雾，通过雾化腔组件1运送到松软煤层钻进的孔底，从而达到雾化排渣、除尘、冷却钻具的效果。

本装置产生的液粒采用机械式破碎方式。当压力水流经喷嘴时，在流动过程中加速、变形，使喷嘴出口处形成液膜，出喷嘴后由于内外压差增大，液膜发生急剧膨胀，最终破裂成细微的水雾，分布到一定空间，压差越大雾化平均粒径越小。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种坑道钻进用雾化发生器，包括雾化腔组件1、马达消音器组件2、液位计组件3、抗震压力表4、溢流阀5、马达减压润滑模块组件6、喷嘴组件7、高压水泵8、气动马达9、截止阀10、弹性梅花联轴器11，其中，所述高压水泵8通过弹性梅花联轴器11与气动马达9连接，喷嘴组件7安装到雾化腔组件1内部，通过橡胶管与溢流阀5出水口连接，马达消音器组件2位于箱体外部，通过橡胶管与气动马达9的出风口连接，降低噪音污染，液位计组件3与高压水泵8入口相连，抗震压力表4位于高压水泵8出水口与溢流阀5之间，马达减压润滑模块组件6与气动马达9入口相连，截止阀10与雾化腔组件1泄水口相连。

其中，所述喷嘴组件7雾化后的雾粒大小在50μm以下。

其中，所述喷嘴组件7雾化后的雾粒通过雾化腔组件1运送到坑道钻进的孔底。

其中，所述雾化腔组件1与喷嘴组件7的压力喷嘴15保持同轴。

其中，所述雾化发生器通过调节溢流阀5和马达减压润滑模块组件6来控制喷嘴组件7的出雾量大小。

其中，所述雾化发生器通过抗震压力表4和液位计组件3来实时监控雾化发生器的高压水泵8出口压力和高压水泵8入口流量大小。

其中，所述高压水泵8驱动源为气动马达9，与坑道钻进共用一个进风源。

其中，雾化腔组件1包括出雾口接头12、雾化腔锥型管13、压力喷嘴15、雾化腔直管16、针阀17、法兰19、进风口接头20。所述雾口接头12端部采用轴向密封，通过螺纹与送水器橡胶管连接；雾化腔锥型管13与雾化腔直管16焊接而成，为压力喷嘴15生成的水雾提供通道；针阀17的18处为压力喷嘴15的高压进水口，它可以调节压力喷嘴15的雾流量；法兰19将喷嘴组件7固定在雾化腔组件1上；进风口接头20端部采用轴向密封，通过螺纹与空压机橡胶管连接。

雾化腔组件1的雾化原理为：雾化腔组件1又称气水混合器，是高效雾化的核心结构。在雾化腔直管16内，高速的气流对压力喷嘴15喷出的细微水雾将起到第二次雾化作用，形成空气雾化流场，并在风流作用下进入钻孔。雾化腔组件1内空气雾化流场的形成较为复杂，液滴经压力喷嘴15破碎后进入雾化腔直管16中。由于压力喷嘴15阻隔作用，雾化腔组件1内的高速风流在压力喷嘴15附近产生负压，使得雾粒向径向方向14处的扩散作用减弱，在轴向方向上雾粒聚集趋势增强，高速的风流迅速地将雾粒吹向装置出口，减小了能量耗散。但是，由于高速风流将产生涡流流动，使得在处于边缘的雾粒不能保持原有的流束流动，而被风流携带，随风流撞向腔壁，部分雾粒碰撞冷凝，造成部分能力损失，因此雾化腔组件1内壁结构因形成与风流的流向一致的流线形式，有利于降低能量损耗，实现高效雾化。

有益效果

本发明的坑道钻进用雾化发生器的主要优点：

（1）该雾化发生器适用于软煤钻进，可以孔内捕集细微煤尘，充分冷却钻具。

（2）该雾化发生器结构简单，更换检修方便，制造成本低廉，系统稳定。

（3）该雾化发生器配套强力钻机、井下防爆空压机、大通孔钻杆及三翼刮刀钻头，组成了空气雾化钻进配套设备。

附图说明

图1为本发明的坑道钻进用雾化发生器的结构示意图；

图2为图1中雾化腔组件1的结构示意图。

图中，1为雾化腔组件；2为马达消音器组件；3为液位计组件；4为抗震压力表；5为溢流阀；6为马达减压润滑模块组件；7为喷嘴组件；8为高压水泵；9为气动马达；10为截止阀；11为弹性梅花联轴器；12为出雾口接头；13为雾化腔锥型管；14为雾粒扩散的径向方向；15为压力喷嘴；16为雾化腔直管；17为针阀；18为压力喷嘴15的高压进水口；19为法兰；20为进风口接头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见图1，一种坑道钻进用雾化发生器，包括雾化腔组件1、马达消音器组件2、液位计组件3、抗震压力表4、溢流阀5、马达减压润滑模块组件6、喷嘴组件7、高压水泵8、气动马达9、截止阀10、弹性梅花联轴器11，所述的喷嘴组件7安装到雾化腔组件1内部，通过橡胶管与溢流阀5出水口连接，喷嘴组件7可以产生50μm以下细微雾粒。液位计组件3与高压水泵8入口相连，可以实时监控雾化发生器的高压水泵8入口水流量。抗震压力表4位于高压水泵8出水口与溢流阀5之间，可以实时监控雾化发生器的高压水泵8出口水压力。马达减压润滑模块组件6与气动马达9入口相连，既可控制气动马达9进气量，又可将其内部的润滑油随气进入到气动马达9内部，润滑气动马达9，延长气动马达9的使用寿命。喷嘴组件7喷射生成的雾凝露液化，易在雾化腔组件1底部积水，截止阀10与雾化腔组件1泄水口相连，随时可将积水泄掉，从而保证雾化发生器产雾的最优化。高压水泵8通过弹性梅花联轴器11与气动马达9连接。马达消音器组件2位于箱体外部，通过橡胶管与气动马达9的出风口连接，降低气动马达9出气口产生的噪音污染。

参见图2，雾化腔组件1包括出雾口接头12、雾化腔锥型管13、压力喷嘴15、雾化腔直管16、针阀17、法兰19、进风口接头20。所述的雾口接头12端部采用轴向密封，通过螺纹与送水器橡胶管连接。雾化腔锥型管13与雾化腔直管16焊接而成，为压力喷嘴15生成的水雾提供通道。针阀17的18处为压力喷嘴15的高压进水口，它可以调节压力喷嘴15的雾流量。法兰19将喷嘴组件7固定在雾化腔组件1上。进风口接头20端部采用轴向密封，通过螺纹与空压机橡胶管连接。雾化腔组件1又称气水混合器，是高效雾化的核心结构。在雾化腔直管16内，高速的气流对压力喷嘴15喷出的细微水雾将起到第二次雾化作用，形成空气雾化流场，并在风流作用下进入钻孔。雾化腔组件1内空气雾化流场的形成较为复杂，液滴经压力喷嘴15破碎后进入雾化腔直管16中。由于压力喷嘴15阻隔作用，雾化腔组件1内的高速风流在压力喷嘴15附近产生负压，使得雾粒向径向方向14处的扩散作用减弱，在轴向方向上雾粒聚集趋势增强，高速的风流迅速地将雾粒吹向装置出口，减小了能量耗散。但是，由于高速风流将产生涡流流动，使得在处于边缘的雾粒不能保持原有的流束流动，而被风流携带，随风流撞向腔壁，部分雾粒碰撞冷凝，造成部分能力损失，因此雾化腔组件1内壁结构因形成与风流的流向一致的流线形式，有利于降低能量损耗，实现高效雾化。

本发明为研制坑道钻进用雾化发生器，并进行了理论研究、装置设计和现场试验，有效降低松软煤层空气钻进所产生的孔口粉尘污染，实现孔内捕尘、孔口除尘、孔内冷却钻具及防燃的目的。该发明结构简单，更换检修方便，制造成本低廉，系统稳定。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种坑道钻进用雾化发生器，其特征在于：包括雾化腔组件(1)、马达消音器组件(2)、液位计组件(3)、抗震压力表(4)、溢流阀(5)、马达减压润滑模块组件(6)、喷嘴组件(7)、高压水泵(8)、气动马达(9)、截止阀(10)、弹性梅花联轴器(11)，所述高压水泵(8)通过弹性梅花联轴器(11)与气动马达(9)连接，喷嘴组件(7)安装到雾化腔组件(1)内部，通过橡胶管与溢流阀(5)出水口连接，马达消音器组件(2)位于箱体外部，通过橡胶管与气动马达(9)的出风口连接，液位计组件(3)与高压水泵(8)入口相连，抗震压力表(4)位于高压水泵(8)出水口与溢流阀(5)之间，马达减压润滑模块组件(6)与气动马达(9)入口相连，截止阀(10)与雾化腔组件(1)泄水口相连，所述喷嘴组件(7)雾化后的雾粒大小在50μm以下，所述喷嘴组件(7)雾化后的雾粒通过雾化腔组件(1)运送到坑道钻进的孔底，所述雾化腔组件(1)与喷嘴组件(7)的压力喷嘴(15)保持同轴，所述雾化发生器通过调节溢流阀(5)和马达减压润滑模块组件(6)来控制喷嘴组件(7)的出雾量大小，所述雾化发生器通过抗震压力表(4)和液位计组件(3)来实时监控雾化发生器的高压水泵(8)出口压力和高压水泵(8)入口流量大小，所述高压水泵(8)驱动源为气动马达(9)，与坑道钻进共用一个进风源，所述雾化腔组件(1)包括出雾口接头(12)、雾化腔锥型管(13)、雾化腔直管(16)、法兰(19)、进风口接头(20)，所述出雾口接头(12)端部采用轴向密封，通过螺纹与送水器橡胶管连接；雾化腔锥型管(13)与雾化腔直管(16)焊接；针阀(17)具有压力喷嘴(15)的高压进水口；法兰(19)将喷嘴组件(7)固定在雾化腔组件(1)上；进风口接头(20)端部采用轴向密封，通过螺纹与空压机橡胶管连接。