CN105201505B - 一种用于采煤机截割产尘的气水喷射装置及控尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于采煤机截割产尘的气水喷射装置及控尘系统，采煤机上设置摇臂，摇臂前端设置有采煤滚筒，采煤机两侧分别设置有抽出式除尘风机，抽出式除尘风机的进风筒沿摇臂布置一直延伸至采煤滚筒处；摇臂上设置有倾斜布置的安装杆，安装杆的末端中心与采煤滚筒的中心位于同一水平线上，安装杆的末端均匀布置有三个所述气水喷射装置，三个气水喷射装置呈120°布置。减小雾滴粒径，最终形成气体比重较大且密实的水气幕，依靠风水联动喷射装置产生的水气幕控尘，结合抽出式除尘风机对采煤机截割产生的粉尘抽出并处理，有效降低采煤工作面粉尘浓度，形成控尘系统，同时提高了工作面能见度。

Description

一种用于采煤机截割产尘的气水喷射装置及控尘系统

技术领域

本发明涉及喷雾降尘技术，尤其涉及一种用于采煤机截割产尘的气水喷射装置及控尘系统。

背景技术

目前，我国煤矿采掘工作面在没有防尘措施的情况下，综采工作面的粉尘浓度可达2500mg/m³～3000mg/m³，采煤机割煤是产尘的主要环节之一。为了降低工作面的粉尘浓度，减少粉尘对工人及设备的危害，避免发生粉尘爆炸事故，国内外大多数煤矿均在采煤机附近应用喷雾降尘技术。

普通喷雾降尘技术主要依靠水雾与尘粒碰撞接触完成降尘，在工作运行时，需在采煤机附近生成大量的水雾，这种方式增加了工作面湿度，不利于为工人提供舒适的工作环境，同时大量雾气使工作面能见度下降，不利于工作人员观察采煤机截割运行状况。此外，传统喷雾降尘技术耗水量及供气量较大，在一定程度上增加了采煤的成本。目前，用于喷雾降尘的设备主要是喷嘴，一般有压力式雾化喷嘴、旋转式雾化喷嘴、气动雾化喷嘴、超声波雾化喷嘴、静电雾化喷嘴等，研究发现雾化粒径越接近粉尘颗粒粒径，降尘效果越显著。在综采或综掘工作面中，7.07μm以下的煤尘或岩尘粒径对人体危害最大，而目前常用的喷雾喷嘴所产生的雾滴粒径一般大于100μm，由于喷雾粒径大、雾场浓度小而无法对粉尘进行有效降尘。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明提供的一种用于采煤机截割产尘的气水喷射装置及控尘系统，依靠风水联动喷射装置产生的气水幕，将采煤机截割产尘区域封闭住，同时利用抽出式除尘风机对封闭区内的粉尘快速的抽出处理，达到有效除尘的目的。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种气水喷射装置，其包括固定端支座，其中，固定端支座通过连接器与喷嘴座相连接，固定端支座与连接器的水平部内设置有气水混合腔，气水混合腔内设置有旋芯，固定端支座上设置有用于通入高压气体的第一进气口，第一进气口与水混合腔相连通；喷嘴座上设置有喷嘴芯、用于导入低压水的第一进水口以及用于导入高压气体的第二进气口，喷嘴芯内设置有渐扩段，渐扩段与一雾化腔相连通，雾化腔前端设置有第一渐窄段，第一渐窄段通过连接器内的第一通道与位于旋芯前方的气水混合腔相连通，第一进水口通过第一进水道与渐扩段相连通，喷嘴芯上均匀布置有多个透气孔，透气孔均与渐扩段相连通，第二进气口通过第二进气道与多个透气孔相连通；连接器前端设置有一环形喷射头，气水混合腔前端设置有第二渐窄段，第二渐窄段通过连接器内的第二通道与环形喷射头相连通。

所述的气水喷射装置，其中，上述气水混合腔、第二渐窄段与第二通道位于第一轴线上，第一进水道、渐扩段、雾化腔、第一渐窄段与第一通道位于第二轴线上，第一轴线与第二轴线之间的夹角位于25°-45°之间。

所述的气水喷射装置，其中，上述喷嘴芯配置有一喷嘴帽，喷嘴芯与喷嘴帽通过第一螺帽与喷嘴座相连接，第一螺帽与连接器相连接。

所述的气水喷射装置，其中，上述固定端支座、喷嘴座、喷嘴芯、喷嘴帽、第一螺帽与连接器六者之间的连接处均设置有密封圈。

所述的气水喷射装置，其中，在与第二通道对应的连接器处设置有支撑架，支撑架上设置有流体式约束罩。

所述的气水喷射装置，其中，环形喷射头与连接器通过螺母相连接。

所述的气水喷射装置，其中，环形喷射头内设置有环形通道，环形通道与环形喷射头上的喷射口相连通，环形通道与第二通道相连通。

一种装配有所述气水喷射装置的控尘系统，其包括采煤机，其中，采煤机上设置摇臂，摇臂前端设置有采煤滚筒，采煤机两侧分别设置有抽出式除尘风机，抽出式除尘风机的进风筒沿摇臂布置一直延伸至采煤滚筒处；摇臂上设置有倾斜布置的安装杆，安装杆的末端中心与采煤滚筒的中心位于同一水平线上，安装杆的末端均匀布置有三个所述气水喷射装置，三个气水喷射装置呈120°布置，三个气水喷射装置在采煤滚筒与采煤机之间形成一封闭式阻断气水幕，进风筒前端位于封闭式阻断气水幕内。

所述的控尘系统，其中，上述抽出式除尘风机上设置有向下布置的排风筒。

本发明提供的一种用于采煤机截割产尘的气水喷射装置及控尘系统，充分利用压强为0.6MPa-0.7MPa的高压供气率先对水流进行剪切破碎，再次利用压强为0.6MPa-0.7MPa的高压供气进一步减小雾滴粒径，最终形成气体比重较大且密实的水气幕，依靠风水联动喷射装置产生的水气幕控尘，结合抽出式除尘风机对采煤机截割产生的粉尘抽出并处理，有效降低采煤工作面粉尘浓度，形成控尘系统，同时提高了工作面能见度，有利于工作人员有效观察采煤机司机截割运行状况，而且以水气幕封闭尘源的方式为主，耗水量及供气量较小，在一定程度上降低了采煤成本。

附图说明

图1为本发明中气水喷射装置的剖面结构示意图；

图2为本发明中气水喷射装置的拆分结构示意图；

图3为本发明中气水喷射装置的装配结构示意图；

图4为本发明中控尘系统的俯视结构示意图；

图5为本发明中控尘系统的侧视结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于采煤机截割产尘的气水喷射装置及控尘系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种气水喷射装置，如图1、图2与图3所示的，其包括固定端支座1，固定端支座1上可以配置调节螺母2，通过调节螺母2固定在安装杆06上，以及调整固定端支座1在安装杆06上的位置。其中，固定端支座1通过连接器5与喷嘴座25相连接，固定端支座1与连接器5的水平部内设置有气水混合腔14，气水混合腔14内设置有旋芯6，固定端支座1上设置有用于通入高压气体的第一进气口3，高压气体的压强一般在0.6MPa-0.7MPa之间，第一进气口3与水混合腔14相连通；喷嘴座25上设置有喷嘴芯21、用于导入低压水的第一进水口24以及用于导入第二进气口高压气体的第二进气口高压气体的第二进气口23，喷嘴芯21内设置有渐扩段22，渐扩段22与一雾化腔19相连通，雾化腔19前端设置有第一渐窄段26，第一渐窄段25通过连接器5内的第一通道15与位于旋芯6前方的气水混合腔14相连通，第一进水口24通过第一进水道27与渐扩段22相连通，喷嘴芯21上均匀布置有多个透气孔20，透气孔20均与渐扩段22相连通，第二进气口23通过第二进气道28与多个透气孔20相连通；连接器5前端设置有一环形喷射头9，气水混合腔14前端设置有第二渐窄段13，第二渐窄段13通过连接器5内的第二通道29与环形喷射头9相连通。

其具体的为，低压水由喷嘴座25上的第一进水口24注入，低压水的水压一般在0.5MPa-0.6MPa之间，通过喷嘴座25及喷嘴芯21内的注水管路进入雾化腔19，高压气体由喷嘴座25上的第二进气口23进入，经喷嘴座25内置的第二进气道28及喷嘴芯内置的透气孔20进入雾化腔19内，此时低压水与高压气体在雾化腔19内相遇，发生冲击、剪切破碎形成汽水混合物，而后经第一通道15通道高速进入连接器5内的气水混合腔14，此时高压气体从固定端支座1上的第一进气口3进入的气体经旋芯6后，进一步提升流速的同时，使气流具有强烈的旋转特性，而后与高速喷出的汽水混合物于气水混合腔14相遇，使汽水混合物再次发生冲击、剪切破碎，同时旋转气流与汽水混合物充分均匀混合，增加了气体的比重，而后通过第二渐窄段13进入环形喷射头9，夹杂雾滴的气体汇聚于环形喷射头9内部的通道中，并从每个喷射口10喷出。

更进一步的，如图1所示的，上述气水混合腔14、第二渐窄段13与第二通道29位于第一轴线上，第一进水道27、渐扩段22、雾化腔19、第一渐窄段26与第一通道15位于第二轴线上，第一轴线与第二轴线之间的夹角位于25°-45°之间，最优选的夹角为30°，可以使气流与高速喷出的汽水混合物更激烈的于气水混合腔14内相遇，使汽水混合物再次发生冲击、剪切破碎，同时旋转气流与汽水混合物充分均匀混合，更进一步增加了气体的比重。

更进一步的，如图2所示的，上述喷嘴芯21配置有一喷嘴帽16，喷嘴芯21与喷嘴帽16通过第一螺帽18与喷嘴座25相连接，第一螺帽18与连接器5相连接，使其形成一体式结构。而且上述固定端支座1、喷嘴座25、喷嘴芯21、喷嘴帽16、第一螺帽18与连接器5六者之间的连接处均设置有密封圈，从而保证了各个部件间的密封性。而且在与第二通道29对应的连接器5处设置有支撑架8，支撑架8上设置有流体式约束罩7，进而约束环形喷射头9喷射气水幕的范围。环形喷射头9与连接器5通过螺母12相连接。环形喷射头9内设置有环形通道11，环形通道11与环形喷射头9上的喷射口10相连通，环形通道11与第二通道29相连通。与国内外其他类型的产品相比，气水喷射装置喷射出的水雾，气体比重远大于其他喷雾装置。因此，利用流体约束罩能较好地控制气体的喷射方向，形成一道密实的水气幕，能够有效地控制粉尘，同时水气幕中的雾滴也起到了有效的降尘作用。

本发明还提供了一种装配有所述气水喷射装置的控尘系统，如图4与图5所示的，其包括采煤机07，其中，采煤机07上设置摇臂08，摇臂08前端设置有采煤滚筒03，采煤机07两侧分别设置有抽出式除尘风机01，抽出式除尘风机01的进风筒02沿摇臂08布置一直延伸至采煤滚筒03处；摇臂08上设置有倾斜布置的安装杆06，安装杆06的末端中心与采煤滚筒03的中心位于同一水平线上，安装杆06的末端均匀布置有三个所述气水喷射装置05，三个气水喷射装置05呈120°布置，三个气水喷射装置05在采煤滚筒与采煤机之间形成一封闭式阻断气水幕，进风筒02前端位于封闭式阻断气水幕内，由于安装杆06的末端中心与采煤滚筒03的中心位于同一水平线上，从而使三个气水喷射装置05形成的封闭式阻断气水幕完全覆盖采煤滚筒03的工作面，如图4、图5中所示的，04表示一封闭式阻断气水幕的覆盖面积。上述抽出式除尘风机01上设置有向下布置的排风筒09，抽出式除尘风机01将进风筒02吸入的粉尘处理后自排风筒09排出。

更具体的是：采煤滚筒03在截割区域完全被三个气水喷射装置05生成的水气幕封闭住，截割过程中产生的粉尘在封闭区域内堆积，同时，安设在摇臂08末端的兼做抽风的进风筒02将封闭住的粉尘抽入抽出式除尘风机01内，采煤滚筒03产生的绝大多数粉尘通过进风筒02进入抽出式除尘风机01进行净化排放，抽出式除尘风机01的除尘效率可达到90％以上。

为更详细、准确的阐述本发明的应用效果，下面以本发明在某煤矿的应用为例，介绍本发明对粉尘沉降的显著作用。将本发明在某煤矿综采面中进行应用，将未开启采煤机控尘系统及开启后的测定结果进行对比如下表1所示，表2为本发明相关参数测定。

表1

(注：割煤为采煤机后滚筒下侧风10m处。)

表2

从表1中可以看出，对未开启采煤机控尘系统及开启后进行测定，呼尘降尘率高达82.63％，全尘降尘率高达97.19％；表2中，该装置在进水压力为0.5MPa、供气压力为0.6MPa条件下，雾场有效射程达5.3m，气体流量达到21.5L/min，水流量为16.2L/min，与国内外其他综采面采煤机截割产尘除尘措施相比，控尘及降尘效果十分显著。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (9)

1.一种气水喷射装置，其包括固定端支座，其特征在于，固定端支座通过连接器与喷嘴座相连接，固定端支座与连接器的水平部内设置有气水混合腔，气水混合腔内设置有旋芯，固定端支座上设置有用于通入高压气体的第一进气口，第一进气口与水混合腔相连通；喷嘴座上设置有喷嘴芯、用于导入低压水的第一进水口以及用于导入高压气体的第二进气口，喷嘴芯内设置有渐扩段，渐扩段与一雾化腔相连通，雾化腔前端设置有第一渐窄段，第一渐窄段通过连接器内的第一通道与位于旋芯前方的气水混合腔相连通，第一进水口通过第一进水道与渐扩段相连通，喷嘴芯上均匀布置有多个透气孔，透气孔均与渐扩段相连通，第二进气口通过第二进气道与多个透气孔相连通；连接器前端设置有一环形喷射头，气水混合腔前端设置有第二渐窄段，第二渐窄段通过连接器内的第二通道与环形喷射头相连通；

低压水由喷嘴座上的第一进水口注入，低压水的水压为0.5MPa-0.6MPa之间，通过喷嘴座及喷嘴芯内的注水管路进入雾化腔，高压气体由喷嘴座上的第二进气口进入，经喷嘴座内置的第二进气道及喷嘴芯内置的透气孔进入雾化腔内，此时低压水与高压气体在雾化腔内相遇，发生冲击、剪切破碎形成汽水混合物，而后经第一通道通道高速进入连接器内的气水混合腔，此时高压气体从固定端支座上的第一进气口进入的气体经旋芯后，进一步提升流速的同时，使气流具有强烈的旋转特性，而后与高速喷出的汽水混合物于气水混合腔相遇，使汽水混合物再次发生冲击、剪切破碎，同时旋转气流与汽水混合物充分均匀混合，增加了气体的比重，而后通过第二渐窄段进入环形喷射头，夹杂雾滴的气体汇聚于环形喷射头内部的通道中，并从每个喷射口喷出。

2.根据权利要求1所述的气水喷射装置，其特征在于，上述气水混合腔、第二渐窄段与第二通道位于第一轴线上，第一进水道、渐扩段、雾化腔、第一渐窄段与第一通道位于第二轴线上，第一轴线与第二轴线之间的夹角位于25°-45°之间。

3.根据权利要求1所述的气水喷射装置，其特征在于，上述喷嘴芯配置有一喷嘴帽，喷嘴芯与喷嘴帽通过第一螺帽与喷嘴座相连接，第一螺帽与连接器相连接。

4.根据权利要求3所述的气水喷射装置，其特征在于，上述固定端支座、喷嘴座、喷嘴芯、喷嘴帽、第一螺帽与连接器六者之间的连接处均设置有密封圈。

5.根据权利要求1所述的气水喷射装置，其特征在于，在与第二通道对应的连接器处设置有支撑架，支撑架上设置有流体式约束罩。

6.根据权利要求1所述的气水喷射装置，其特征在于，环形喷射头与连接器通过螺母相连接。

7.根据权利要求1所述的气水喷射装置，其特征在于，环形喷射头内设置有环形通道，环形通道与环形喷射头上的喷射口相连通，环形通道与第二通道相连通。

8.一种装配有如权利要求1所述气水喷射装置的控尘系统，其包括采煤机，其特征在于，采煤机上设置摇臂，摇臂前端设置有采煤滚筒，采煤机两侧分别设置有抽出式除尘风机，抽出式除尘风机的进风筒沿摇臂布置一直延伸至采煤滚筒处；摇臂上设置有倾斜布置的安装杆，安装杆的末端中心与采煤滚筒的中心位于同一水平线上，安装杆的末端均匀布置有三个如权利要求1所述气水喷射装置，三个气水喷射装置呈120°布置，三个气水喷射装置在采煤滚筒与采煤机之间形成一封闭式阻断气水幕，进风筒前端位于封闭式阻断气水幕内。

9.根据权利要求8所述的控尘系统，其特征在于，上述抽出式除尘风机上设置有向下布置的排风筒。