CN107313731A - 一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，包括除尘装置本体、两个A型压气水喷嘴、压气水预混器、B型压气水喷嘴，除尘装置本体包括依次连通的吸尘控制管、渐缩管、喉管和扩散管，吸尘控制管的左右两侧面上均设有与其连通的吸尘管，两个A型压气水喷嘴安装于吸尘控制管一端的封闭面上，并位于吸尘控制管水平中心线的上下两侧，B型压气水喷嘴安装于渐缩管的轴线上，压气水预混器的入口端连接供风管和供水管，出口端通过管路分别与A型压气水喷嘴和B型压气水喷嘴连通。本发明结构简单，能够实现控尘、吸尘与除尘的目的，有效解决了钻孔作业场所的除尘问题，并且无需用电，内部无机械旋转部件，无电火花和摩擦火花，安全性能高。
Description
技术领域
本发明涉及钻孔除尘装置，尤其涉及一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置。
背景技术
随着煤炭开采深度的增加，瓦斯治理工程越来越重要，治理难度也越来越大，而在煤矿开采过程中，瓦斯抽采是防止煤与瓦斯突出、瓦斯超限和瓦斯爆炸事故的主要措施。目前，不论开采保护层、超前卸压钻孔、预排和预抽煤体瓦斯,还是震动放炮、密集钻孔、水力压裂、水力冲孔及深孔爆破等，都需要施工大量的钻孔，因此，钻孔是瓦斯治理过程中必不可少的环节，而在钻孔中产生的粉尘污染问题也日趋严重。
针对钻孔口粉尘问题，国内外主要采取湿式钻孔、孔内喷雾和干式钻孔孔口捕尘措施。湿式钻孔按供水压力可分为高压水湿式钻孔和低压水湿式钻孔，典型的高压湿式钻孔如采用 TXB—1000A型钻机钻孔，采用湿式风动凿岩机、湿式气动钻机、湿式煤电钻孔是典型的低压湿式钻孔。孔内喷雾的原理是通过调节水量使水经过喷头进行第一次雾化，再通过压缩空气使水第二次雾化，水与压缩空气充分混合后，形成雾态水顺着风料带与钻杆进入孔底，通过钻头空隙与煤尘充分混合后把细小煤尘变成大颗粒煤尘，再排出孔外。钻孔口捕尘可分为钻孔口外喷雾、孔口封闭+除尘器、钻孔口泡沫捕尘和钻孔口吸尘除尘技术。
然而现有通风除尘系统中的叶轮式旋转风机存在以下问题：在除尘过程中容易出现摩擦起火隐患及电火花隐患，除尘设备体积大、笨重，结构复杂，成本高，喷嘴容易被堵塞，除尘效果欠佳等等，有必要研究研制一种没有电火花及摩擦起火隐患、结构简单，轻便，小巧的不爆型钻孔排瓦斯除尘系统，供压风排渣钻孔排瓦斯危险的作业场所吸尘除尘使用。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，实现在除尘装置内吸尘除尘，并且除尘过程中无电火花和摩擦火花，安全性能高。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，包括除尘装置本体、两个A型压气水喷嘴、压气水预混器、供风管、B型压气水喷嘴、供水管；
所述除尘装置本体包括依次连通的吸尘控制管、渐缩管、喉管和扩散管，所述吸尘控制管的一端为封闭面，另一端和渐缩管相连，吸尘控制管和喉管均为中空圆柱管，所述吸尘控制管的直径大于喉管的直径，所述渐缩管和扩散管均为中空圆台管，所述喉管的直径为250～400mm，喉管的长度为喉管的直径的0.5～0.9倍，所述扩散管的长度为喉管的直径的3～4 倍，渐缩管的长度为喉管的直径的0.5～0.8倍；
所述吸尘控制管的左右两侧面上均设有一个吸尘管，所述吸尘管垂直于吸尘控制管的轴线，吸尘管与吸尘控制管连通，吸尘管的直径大于钻杆的直径，所述吸尘控制管的长度为吸尘管直径的3～6倍，吸尘控制管的底面上设有放煤孔；
两个所述A型压气水喷嘴均安装于吸尘控制管一端的封闭面上，并距离吸尘控制管的轴线一定距离，并位于吸尘控制管的轴线两侧，所述B型压气水喷嘴安装于渐缩管的轴线上，并位于渐缩管的中心；
所述压气水预混器的入口端分别连接供风管和供水管，压气水预混器的出口端通过管路分别与A型压气水喷嘴和B型压气水喷嘴连通。
优选地，所述吸尘管的直径比钻杆的直径大5～10mm，所述放煤孔为矩形，放煤孔的长度与吸尘管的直径相同。
优选地，所述A型压气水喷嘴为实心锥体喷嘴或可调扇形喷嘴，A型压气水喷嘴的喷孔等效直径2～4mm，A型压气水喷嘴至吸尘管中心轴线的距离为吸尘管直径的1.5～3倍。
优选地，所述B型压气水喷嘴为实心锥体喷嘴，B型压气水喷嘴的喷孔等效直径为10～ 16mm，候嘴距为200～400mm。
优选地，所述渐缩管的收缩角为20～40°。
优选地，所述扩散管的扩散角为6°～12°，扩散管的内径为350～450mm。
优选地，所述扩散管的出口的内壁上设有环形凹槽，所述环形凹槽的底部设有一直径为 19～25mm的钢管口。
优选地，所述压气水预混合器可采用射流式压气水预混器或切向混合压气水预混器；
其中，射流式压气水预混器为圆柱状，射流水预混器的中心轴线上依次设有连通的进气口、吸入腔、喉腔和扩散腔，所述进气口和扩散腔的内壁上均设有内螺纹，所述喉腔的1/4～1/2 处设有进水孔，进水管孔与喉腔垂直切向进水，进水孔另一端设有外螺纹与供水管螺纹连接。
优选地，所述扩散管的出口端内沿圆周方向均布三个导流叶片，所述导流叶片的螺旋角为30～60°，导流叶片的一端固定在圆形钢圈上，另一端固定在扩散管的内壁上。
优选地，所述除尘装置本体上设有多个吊环，通过吊环将除尘装置本体吊挂在巷道上方。
本发明的有益效果：
1.本发明设计了特殊结构的除尘装置，两个A型压气水喷嘴在除尘装置连续喷射压气水，可控制粉尘往钻机处扩散，一个B型压气水喷嘴在除尘装置连续喷射压气水，可进行吸尘和除尘，从而实现了控尘、吸尘和除尘的综合目的，有效解决了钻孔作业场所的粉尘扩散和污染问题；
2.本发明结构简单，采用正常管网低压水，系统要求简单，成本低廉，安装、拆卸、搬运方便，现场操作容易；
3.本装置无需用电，内部无机械旋转部件，无电火花和摩擦火花，安全性能高。
附图说明
图1为本发明所述一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置的结构示意图。
图2为本发明所述吸尘控制管的局部放大示意图。
图3为为图2的正视图。
图4为本发明所述旋流脱水叶片的结构示意图。
图5为本发明所述压气水预混器的结构示意图。
图6为图5的A-A向剖视图。
图7为本发明所述一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置的工作示意图。
其中：
1.吸尘控制管；1-1.吸尘管；1-2.矩形放煤孔；2.渐缩管3.A型压气水喷嘴；4.压气水预混器；4-1.吸入腔；4-2.喉腔；4-3.扩散腔；5.供风管；6.B型压气水喷嘴；7.供水管；8.喉管； 9.扩散管；10.旋流脱水叶片；11.脱水槽；12.内钢圈；13.钻机；14.钻杆；15.煤层；16.除尘装置主体。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置包括除尘装置本体16、两个A型压气水喷嘴3、压气水预混器4、供风管5、B型压气水喷嘴6、供水管7。
所述除尘装置本体16包括依次连通的吸尘控制管1、渐缩管2、喉管8和扩散管9，所述吸尘控制管1的一端为封闭面，另一端和渐缩管2相连，吸尘控制管1和喉管8均为中空圆柱管，所述渐缩管2和扩散管9均为中空圆台管。如图2和图3所示，所述吸尘控制管1 的左右两侧面上个均设有一个吸尘管1-1，所述吸尘管1-1垂直于吸尘控制管1的轴线，吸尘管1-1与吸尘控制管1连通，吸尘管1-1的直径比钻杆14的直径大5～10mm，所述吸尘控制管1的长度为吸尘管1-1的直径的3～6倍，吸尘控制管1的底面上设有放煤孔1-2，用于使得钻孔产生的煤粉从吸尘控制管1中流出，放煤孔1-2为矩形，放煤孔1-2的长度与吸尘管 1-1的直径相同。
所述喉管8的直径为250～400mm，所述吸尘控制管1的直径大于喉管8的直径，喉管8 的长度为喉管8的直径的0.5～0.9倍，所述扩散管9的长度为喉管8的直径的3～4倍，扩散管9的扩散角为6°～12°，扩散管9的内径为350～450mm。渐缩管2的长度为喉管8的直径的0.5～0.8倍，渐缩管2的收缩角为20～40°。
所述扩散管9的出口端内沿圆周方向均布三个导流叶片10，所述导流叶片10的螺旋角为30～60°，导流叶片10的一端固定在圆形钢圈12上，另一端固定在扩散管9的内壁上。
A型压气水喷嘴3为实心锥体喷嘴或可调扇形喷嘴，本实施例中采有可调扇形喷嘴，A 型压气水喷嘴3的喷孔等效直径2～4mm，两个所述A型压气水喷嘴3分别安装于吸尘控制管1的封闭面上，分别离吸尘控制管1水平轴线上下一定的距离，A型压气水喷嘴3至吸尘管1-1中心轴线的距离为吸尘管1-1直径的1.5～3倍。
B型压气水喷嘴6为实心锥体喷嘴，B型压气水喷嘴6的喷孔等效直径为10～16mm，候嘴距为200～400mm，B型压气水喷嘴6安装于渐缩管2的轴线上，并位于渐缩管2的中心。
所述压气水预混合器4可采用射流式压气水预混器或切向混合压气水预混器；本实施例采用射流式压气水预混器，如图5所示，射流式压气水预混器为圆柱状，射流水预混器的中心轴线上依次设有连通的进气口4-5、吸入腔4-1、喉腔4-2和扩散腔4-3，所述进气口4-5和扩散腔4-3的内壁上均设有内螺纹，用于与供风管5连接，所述喉腔4-2的1/4～1/2处设有进水孔4-6，如图6所示，进水管孔4-6与喉腔4-2垂直切向进水，进水孔4-6另一端设有外螺纹与供水管7螺纹连接，所述扩散腔4-3的内壁上设有内螺纹用于与管路连接，所述管路分路连接到A型压气水喷嘴3和B型压气水喷嘴6，将混合的水气送至A型压气水喷嘴3和B型压气水喷嘴6。
如图7所示，使用本发明时，将除尘装置主体16水平放置，使得吸尘管1-1与地面平行，并且垂直于煤层15，吸尘管1-1的一端管口与煤层15紧贴，钻机13的钻杆14穿过吸尘管1-1伸入煤层15内钻孔，钻孔的煤粉从放煤孔1-2流出，同时两个A型压气水喷嘴3在除尘装置连续喷射压气水，可控制粉尘往钻机处扩散，一个B型压气水喷嘴6在除尘装置连续喷射压气水，可进行吸尘和除尘，扩散管9的出口位于巷道风流的回风侧，并且出口中心点稍低于钻杆14，以利于泥水流出。所述扩散管9的出口的内壁上设有环形凹槽11，用于收集经过旋流脱水叶片10旋出的泥水，所述环形凹槽11的底部设有一直径为19～25mm的钢管口，用来流淌泥水，使用时采用相应的软管连接至合适地点，如运输机、水沟等，以不影响环境为准。所述扩散管9的出口与5～10米的软质风筒连通，用于通风并流淌多余的泥水。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，包括除尘装置本体(16)、两个A型压气水喷嘴(3)、压气水预混器(4)、供风管(5)、B型压气水喷嘴(6)、供水管(7)；
所述除尘装置本体(16)包括依次连通的吸尘控制管(1)、渐缩管(2)、喉管(8)和扩散管(9)，所述吸尘控制管(1)的一端为封闭面，另一端和渐缩管(2)相连，吸尘控制管(1)和喉管(8)均为中空圆柱管，所述吸尘控制管(1)的直径大于喉管(8)的直径，所述渐缩管(2)和扩散管(9)均为中空圆台管，所述喉管(8)的直径为250～400mm，喉管(8)的长度为喉管(8)的直径的0.5～0.9倍，所述扩散管(9)的长度为喉管(8)的直径的3～4倍，渐缩管(2)的长度为喉管(8)的直径的0.5～0.8倍；
所述吸尘控制管(1)的左右两侧面上均设有一个吸尘管(1-1)，所述吸尘管(1-1)垂直于吸尘控制管(1)的轴线，吸尘管(1-1)与吸尘控制管(1)连通，吸尘管(1-1)的直径大于钻杆(14)的直径，所述吸尘控制管(1)的长度为吸尘管(1-1)直径的3～6倍，吸尘控制管(1)的底面上设有放煤孔(1-2)；
两个所述A型压气水喷嘴(3)均安装于吸尘控制管(1)一端的封闭面上，并距离吸尘控制管(1)的轴线一定距离，并位于吸尘控制管(1)的轴线两侧，所述B型压气水喷嘴(6)安装于渐缩管(2)的轴线上，并位于渐缩管(2)的中心；
所述压气水预混器(4)的入口端连接供风管(5)和供水管(7)，压气水预混器(4)的出口端通过管路分别与A型压气水喷嘴(3)和B型压气水喷嘴(6)连通。
2.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述吸尘管(1-1)的直径比钻杆(14)的直径大5～10mm，所述放煤孔(1-2)为矩形，放煤孔(1-2)的长度与吸尘管(1-1)的直径相同。
3.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述A型压气水喷嘴(3)为实心锥体喷嘴或可调扇形喷嘴，A型压气水喷嘴(3)的喷孔等效直径2～4mm，A型压气水喷嘴(3)至吸尘管(1-1)中心轴线的距离为吸尘管(1-1)直径的1.5～3倍。
4.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述B型压气水喷嘴(6)为实心锥体喷嘴，B型压气水喷嘴(6)的喷孔等效直径为10～16mm，候嘴距为200～400mm。
5.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述渐缩管(2)的收缩角为20～40°。
6.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述扩散管(9)的扩散角为6°～12°，扩散管(9)的内径为350～450mm。
7.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述扩散管(9)的出口的内壁上设有环形凹槽(11)，所述环形凹槽(11)的底部设有一直径为19～25mm的钢管口。
8.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述压气水预混合器(4)可采用射流式压气水预混器或切向混合压气水预混器，其中，射流式压气水预混器为圆柱状，射流水预混器的中心轴线上依次设有连通的进气口(4-5)、吸入腔(4-1)、喉腔(4-2)和扩散腔(4-3)，所述进气口(4-5)和扩散腔(4-3)的内壁上均设有内螺纹，所述喉腔(4-2)的1/4～1/2处设有进水孔(4-6)，进水管孔(4-6)与喉腔(4-2)垂直切向进水，进水孔(4-6)另一端设有外螺纹与供水管(7)螺纹连接。
9.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述除尘装置本体(16)上设有多个吊环，通过吊环将除尘装置本体(16)吊挂在巷道上方。
10.根据权利要求1所述的钻孔口压气水射流吹吸式除尘装置，其特征在于，所述扩散管(9)的出口端内沿圆周方向均布三个导流叶片(10)，所述导流叶片(10)的螺旋角为30～60°，导流叶片(10)的一端固定在圆形钢圈(12)上，另一端固定在扩散管(9)的内壁上。
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