CN103362533B - 一种锥型气流场雾化喷射装置 - Google Patents

Abstract

一种锥型气流场雾化喷射装置是除尘端盖固定于壳体上构成锥型环缝，锥型环缝的母线与轴线成夹角，锥型环缝构成锥型气流场喷射角；所述除尘端盖中心设置有水管入口，外围沿圆周均布设置有八个通气孔；在除尘端盖与壳体的连接部位设置有一压缩空气入口并连通有压缩空气；所述壳体的管径由内向外逐渐扩大呈喇叭状通道结构。本雾化喷射装置未设置有机械旋转部件及其电源，有利于煤矿的安全生产，而且喷射雾化效果好，水雾覆盖范围大；且结构简单，使用方便；噪音较小，工作安全可靠。

Description

一种锥型气流场雾化喷射装置

技术领域

本发明涉及一种雾化喷射降尘装置，具体地是一种用于煤炭开采过程中的锥型气流场雾化喷射装置。

背景技术

机械化程度的提高，导致煤炭开采过程中产生的煤尘越来越多。尘源主要来自于采煤工作面、掘进工作面、煤炭运输以及转载点等。煤尘不仅影响井下作业环境，而且严重危害职工的身心健康，长期在高浓度的煤尘环境下作业，容易使职工得尘肺病。另外，煤尘达到一定浓度，还易引起爆炸事故，造成人员伤亡和经济损失。

现有技术除尘均采用湿式除尘，并取得了良好的降尘效果。其中喷雾降尘是最为常用和有效的方法。如在刮板输送机和带式输送机的转载点以及煤仓和溜煤眼的上下口应用现有技术，极大地提高了降尘效率；再如在采煤机上应用高压喷雾技术，避免了含尘气流污染采煤机司机作业区间和向人行道空间扩散，此技术降尘效率高、除尘效果好。喷嘴作为喷雾降尘的基本元件，其雾化能力直接决定了喷雾降尘的效果。但是，喷嘴在煤矿井下使用时，由于水质条件和工作环境的限制，喷嘴容易被水中的杂质和工作环境中的煤尘堵塞；另外煤矿井下的呼吸性粉尘是降尘工作的重点，为了更好地有利于呼吸性粉尘的沉降需使水雾化均匀，这就需要额外的加压设备使喷雾装置的供水压力达到10MPa以上，且供水量太大，容易产生积水现象，影响煤矿的生产。而对于气—水混合型喷雾装置，其混合腔的大小对喷雾效果有着直接影响，混合腔过小，水雾混合不均匀；混合腔过大势必造成整体结构变大。这就造成喷雾参数匹配较为困难，很难得到降尘效果较好的雾化参数，并且这种装置产生的噪音较大。此外，在煤矿井下，使用机械动力及其电源容易产生火花，引发爆炸事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有喷雾装置存在的供水压力较大、液滴雾化效率低的现象，提供一种雾化均匀、雾化效率高、结构简单的锥型气流场雾化喷射装置。

本发明的具体技术方案是：一种锥型气流场雾化喷射装置，包括除尘端盖和壳体；其特征在于：

所述除尘端盖固定于壳体上所构成的锥型环缝的间隙为0.2～0.8mm，锥型环缝的母线与轴线夹角为45°～50°，锥型环缝构成的锥型气流场喷射角为90°～100°；

所述除尘端盖的中心设置有一个水管入口，外周设置有两个或两个以上的通气孔；在除尘端盖与壳体的连接部位设置有一个压缩空气入口并连通有压缩空气；

所述壳体的管径由内向外逐渐扩大呈喇叭状通道结构。

进一步地，技术附加特征是：所述壳体的喉口内径为Φ50mm，喷嘴到壳体喉口的距离至少为5mm；所述壳体内表面的母线与轴线夹角是3°；所述通气孔进一步设置为8个，并均布于水管入口的外围。

实现本发明上述所提供的一种雾化喷射降尘装置，仅涉及除尘端盖和壳体的固定连接，并利用壳体的管径由内向外逐渐扩大呈喇叭状通道结构设计，以及除尘端盖的水管入口、通气孔、压缩空气通道的结构设计及其参数设计，实现了在煤矿井下巷道中雾化喷射降尘的目的，无需设置动力机械零部件及其外接电源，而且具有喷射雾化效果好，水雾覆盖范围大，且结构简单，使用方便，噪音较小，工作安全可靠，这对于煤矿井下巷道中喷射雾化降尘具有现实的实用价值，也为煤矿井下巷道中喷射雾化降尘开辟了一种新的安全可靠的降尘装置。

附图说明

图1是雾化喷射装置的整体剖面结构示意图。

图2是雾化喷射装置的部分剖面结构示意图。

图3是雾化喷射装置的壳体主结构示意图。

图4是雾化喷射装置的壳体左视结构示意图。

图5是雾化喷射装置的端盖主视结构示意图。

图6是雾化喷射装置的端盖左视结构示意图。

图中：1：壳体；2：弹簧垫圈；3：螺栓；4：除尘端盖；5：进水管；6：流量调节阀；7：水管入口；8：喷嘴；9：通气孔；10：锥形环缝；11：气体环腔；12：压缩空气入口；13：压气管接头；14：压气管；15：密封圈；16：通道；17：壳体螺栓孔；18：壳体喉口；19：端盖螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

如图1所述，实施本发明所提供的一种锥型气流场雾化喷射装置，是由除尘端盖4和壳体1两部分构成，除尘端盖4和壳体1由螺栓3连接固定；除尘端盖4上设置有内径为Φ20mm的水管入口7，以及设置有8个均匀分布在Φ40mm的圆周上、内径为Φ10mm的通气孔9；在除尘端盖4和壳体1连接之处设置有内径为Φ20mm的压气入口12；在壳体内表面的母线与轴线的夹角设置为3°，壳体1的管径由内向外逐渐变大的通道16；除尘端盖4和壳体1连接固定为一起时，形成的锥型环缝10的间隙为0.2～0.8mm，锥型环缝母线与轴线夹角设置为45°～50°之间，锥型环缝构成的锥型气流场喷射角度设置为90°～100°之间。壳体的喉口内径为Φ50mm，水管末端连接的喷嘴到壳体喉口处的距离至少设置为5mm。

上述锥型气流场雾化喷射装置的工作原理是：该装置以压缩空气为动力，利用“孔达效应”原理制成。压缩空气通过入口进入气体环腔，再经过除尘端盖和壳体连接时形成的锥型环缝喷射出来。压缩空气迅速膨胀并与空气混合产生高速射流，其后端则形成一个负压区。由于气体连续性及负压的作用，使其后方喷嘴喷射出来的水雾引入并与高速射流混合，经壳体中的通道扩散出去。在水雾的作用下，细小的水珠和煤尘颗粒结合，在重力作用下降落到地面，从而达到除尘的效果。上述中的锥型环缝是具有一定角度的流线型窄缝，其锥型环缝母线与轴线的夹角为45°～50°。实验过程中发现，当夹角<45°时，雾滴粒径较小，水雾较为均匀，但压缩气体经环缝喷射出时产生的高压易将水雾压回到喷嘴附近，不利于水雾的引入和扩散；当夹角>50°此时水雾的喷射速度快，但雾滴粒径较大，用水量也大；而夹角在45°～50°范围内，水雾喷射速度较快，不存在喷射时产生的高压将水雾压回到喷嘴附近的现象，而且锥型环缝形成的角度为90°～100°的锥型喷射气流场，在此流场的影响下，负压效果更明显，水雾更易被引入，并在剪切撞击的作用下，雾滴被进一步细化，其降尘效果最好。

实验中，雾化的水雾与高压射流混合经通道扩散出去，未被雾化的通过通道末端的排水口收集，雾化效率η由下式计算，η=1-q₀/q，其中：q为耗水总量，q₀为通道末端排水口收集水量。当压气压力在0.3～0.8MPa，水流量在0.02～0.1L/s时，水的雾化效率最高，均在95%以上。

在该装置的数值模拟过程中发现，当水管末端连接的喷嘴到壳体喉口处的距离小于5mm时，高速射流后端还未形成明显的负压区，水雾不易被引入且与高速射流的混合也不是很均匀，雾化效果较差。因此，要保证水管末端连接的喷嘴到壳体喉口处的距离至少为5mm。

在上述结构的基础上，除尘端盖上设置8个通气孔，以保证空气的正常流入。避免因空气的不足，导致当压缩气体经环缝喷射膨胀时不能形成有效的负压区，使水雾不能引入，积留在通道内形成积水，致使该装置无法正常工作。

该装置壳体内的通道扩散角度为3°，管径由内向外逐渐变大，这样设计使装置的导向性好，能够集中灭尘；而且该装置中也没有旋转部件，噪音也较小，工作安全可靠。因此，在煤矿井下有压缩空气供应的地方，可将此装置用于掘进工作面、矿井巷道等处的降尘。

下面通过具体实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1

如图1所述，实施一种锥型气流场雾化喷射装置，是由除尘端盖4和壳体1构成，除尘端盖4和壳体1连接处端面的直径为Φ120mm，除尘端盖4的长度为48mm，壳体1的长度为202mm，壳体喉口18外径为Φ60mm，壳体喉口18内径为Φ50mm，通道16末端直径为Φ74mm。除尘端盖4和壳体1由3个螺栓3连接，连接时所选用的垫片宜采用薄铜片，这样可保障除尘端盖4和壳体1形成的锥型环缝间隙不变，也方便除尘端盖和壳体的拆卸，其性能稳定；除尘端盖4上设置有水管入口7、通气孔9以及压缩空气入口12；水管入口7的内径为Φ20mm，在此处通入进水管5，在进水管5进入该喷射装置之前，安装一个流量调节阀6，用来调节水的流量；水管末端与喷嘴8固定连接。在安装喷嘴时，要保证喷嘴到壳体喉口处的距离至少为5mm，这样在喷嘴喷射出水雾之前，由压缩空气经锥型环缝间隙膨胀后所带来的负压区域早已形成，水雾更容易且快速地被引入到锥型喷射气流场内。而8个通气孔9均匀分布在除尘端盖外表面Φ40mm的圆周上，内径为Φ10mm，本发明装置工作时，通气孔9流入空气，这样设计既避免了因通气孔内径过大而导致装置体积过大，又能保证足够的空气正常流入，使负压区域源源不断的形成，使装置正常工作。

压缩空气为该装置的动力源，压缩空气管接头13通过压气管连接压气动力源。压气入口12内径为Φ20mm，此处连接压气管，压缩气体经压气入口进入除尘端盖4和壳体1形成的气体环腔11，再经间隙为0.2～0.8mm的锥型环缝10喷射出来，此锥型环缝母线与轴线形成的夹角为 45°～50°，由于气体环腔对称设计则通过锥型环缝构成了一个90°～100°的锥型喷射气流场。压气由锥型环缝喷射出来之后，迅速膨胀并与通气孔9流入的空气混合形成高速射流，其后端则形成一个负压区，导致喷嘴8喷射出来的水雾被引入到锥型喷射气流场内，且在剪切撞击作用下雾滴被进一步细化，细化的雾滴与高速射流混合，经壳体内的通道16扩散出去。在水雾的作用下，煤尘得到沉降，达到了改善工作环境、煤矿安全生产的目的，实现了喷雾降尘的目的。

Claims (1)

1.一种锥型气流场雾化喷射装置，包括除尘端盖和壳体；其特征在于：

所述除尘端盖（4）的中心设置一水管入口（7），外周设置有8个通气孔（9）；在除尘端盖（4）与壳体（1）的连接部位设置一压缩空气入口（12）并连通有压缩空气；

所述除尘端盖（4）固定于壳体（1）上所构成的锥型环缝（10）的间隙为0.2～0.8mm，锥型环缝（10）的母线与轴线夹角为45°～50°，锥型环缝（10）构成的锥型气流场喷射角为90°～100°；

所述壳体（1）的管径由内向外逐渐扩大呈喇叭状通道（16）结构；

所述壳体（1）的壳体喉口（18）内径为Φ50mm，喷嘴（8）到壳体喉口（18）的距离至少为5mm；

   所述壳体（1）内表面的母线与轴线夹角是3°。