CN107449601B - 一种煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统，包括压煤模块、掘进模块、机座、高压水泵、储水箱、加尘装置、阀门、流量计、水压表、水管，所述的机座上依次设有压煤模块和掘进模块，所述的高压水泵通过水管与储水箱、加尘装置及掘进模块连接，水管上靠近掘进模块一端设有流量计、水压表。本发明在不影响生产的情况下，可以对各种工况条件下综掘机内喷雾喷嘴的防堵性能进行测试，为实践中喷嘴结构设计及喷雾参数确定提供有力的依据。

Description

一种煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统

技术领域

本发明属于矿山机械领域，具体涉及一种煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统。

背景技术

可持续发展战略对煤矿作业环境及生产安全提出了更高的要求。目前，随着煤矿机械化程度的不断提高，大功率掘进机的广泛采用，综掘工作面的产尘量剧增，作业环境恶化，严重威胁着矿井的安全生产和工人的身心健康。

目前，我国大部分矿区综掘工作面降尘主要依靠综掘机自身的内、外喷雾系统。综掘机内、外喷雾系统是直接降低综掘工作面粉尘的最关键装置。内喷雾喷嘴一般安装在综掘机掘进头截齿之间，其主要作用是在截齿下的产尘区形成水膜，覆盖尘源，实施湿式截割，抑制粉尘的产生。然而，在煤矿井下生产现场，综掘机内喷雾喷嘴经常堵塞，造成内喷雾系统无法正常工作。综掘机内喷雾喷嘴堵塞有内堵和外堵之分，内堵是由于水中杂质所致；外堵则是由于喷嘴紧靠截齿，掘进头截割煤体所产生的巨大反作用力使得煤岩碎渣通过喷孔挤压至喷嘴内腔，从而造成喷嘴堵塞。在生产应用现场，内喷雾喷嘴由于内部设计结构不同，造成喷嘴的防堵性能有所差异。喷嘴防堵性能是影响综掘机内喷雾喷嘴雾化降尘效果与使用寿命的重要性能指标。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统，它可对不同工作条件下的综掘机内喷雾喷嘴防堵性能开展测试，为综掘机内喷雾喷嘴结构设计与煤矿综掘工作面防尘技术提供指导。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统，包括压煤模块、掘进模块、机座、高压水泵、储水箱、加尘装置、阀门、流量计、水压表、水管，所述的机座上依次设有压煤模块和掘进模块，所述的高压水泵通过水管与储水箱、加尘装置及掘进模块连接，水管上靠近掘进模块一端设有流量计、水压表。

上述的煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统中，所述的压煤模块包括填料箱、液压千斤顶、压塞、限位柱、限位卡和螺母；三根限位柱组成三角形限位框架，限位柱上设有限位卡，将填料箱置于三角形限位框架内的液压千斤顶上，限位卡与填料箱侧面相接触，填料箱的上部设有压塞，压塞与填料箱上部添料口相匹配；所述的压煤模块填料箱为长方体空心结构，填料箱顶部为添料口，填料箱与掘进模块相邻侧面设置了活动挡板，其它部位挡板均固定。

上述的煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统中，所述的掘进模块包括掘进头、步进电机、连通管、立柱、轴承、密封圈；所述的连通管一端固定于掘进头上，另一端设置密封圈并与供水管连接，掘进头设有内喷雾喷嘴和截齿，连通管设有一定长度外齿轮和外螺纹，外齿轮与步进电机齿轮连接，连通管外螺纹段与内螺纹导管螺纹连接，轴承导装于连通管上，轴承外部安装于立柱上。

上述的煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统中，所述的加尘装置包括导水管、加料口以及旋转叶轮，导水管上设有加料口，加料口为扇形，旋转叶轮设置于加料口入口处，旋转叶轮设有旋转叶片6片，且叶片间夹角均为60°。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明采用压煤模块、掘进模块、机座、高压水泵、储水箱、加尘装置、阀门、流量计、水压表以及水管建立煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统，在不影响生产的情况下， 可以对各种工况条件下综掘机内喷雾喷嘴的防堵性能进行测试，可为实践中喷嘴结构设计及喷雾参数确定等提供有力的依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的压煤模块结构示意图；

图3为本发明的掘进模块结构示意图；

图4为本发明的掘进模块和压煤模块安装位置示意图；

图5为本发明的加尘装置结构示意图；

图6为本发明的加尘装置A-A剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1~6所示，本发明包括压煤模块1、掘进模块2、机座3、高压水泵4、储水箱5、加尘装置6、阀门7、流量计8、水压表9及水管10。所述的机座3上依次设有压煤模块1和掘进模块2，所述的压煤模块1包括填料箱11、液压千斤顶12、压塞13、限位柱14、活动挡板15、限位卡16和螺母17，用于压实填料制作煤样，模拟煤矿综掘工作面煤体，三根限位柱14用螺母17固定组成三角形限位框架，限位柱14上设有限位卡16，将填料箱11置于三角形限位框架内的液压千斤顶12上，限位卡16与填料箱11侧面相接触，填料箱的上部设有压塞13，压塞13与填料箱11上部添料口相匹配；所述的压煤模块填料箱11为长方体空心结构，填料箱顶部为添料口，填料箱与掘进模块相邻侧面设置了活动挡板15，其它部位挡板均固定。

所述的掘进模块包括掘进头21、步进电机22、连通管23、立柱24、轴承25、内螺纹套管26、内喷雾喷嘴27、截齿28、密封圈29，用于模拟掘进机掘进和喷雾；所述的连通管23一端固定于掘进头21上，另一端设置密封圈29并与供水管连接，掘进头设有内喷雾喷嘴27和截齿28，连通管23上设有一定长度外齿轮和外螺纹，连通管23上外齿轮与步进电机22齿轮连接，连通管23外螺纹与导管26内螺纹连接，轴承25导装于连通管23上，轴承25外部安装于立柱24A上，导管26置于立柱24C上，步进电机22置于立柱24B上。

所述的加尘装置6包括导水管61、加料口62、旋转叶轮63，用于向供水管路10添加杂质，模拟煤矿井下降尘水质。导水管61上设有加料口62，加料口62为扇形，旋转叶轮63设置于加料口62入口处，旋转叶轮63设有旋转叶片6片，且叶片间夹角均为60°.

高压水泵4通过水管10与储水箱5、加尘装置6及掘进模块2相连。所述的压煤模块1和掘进模块2共用机座3，并分别通过立柱11和立柱24将二者固定于机座3上部。

本发明的工作原理如下：

（1）综掘机内喷雾喷嘴防内堵性能测试

开展内喷雾喷嘴防内堵性能测试时，压煤模块1和掘进模块步进电机22不工作。启动高压水泵4，并将其输出水压调节至测定值，打开阀门7,让部分水流通过加尘装置导水管61，将一定粒度的煤尘杂质加入加尘装置加料口62，60°角的区域设计使得旋转叶轮63可以始终封堵加料口62，使其与导水管61内部不相通。在旋转叶轮63的拨动作用下，粉尘杂质进入导水管内部61，并通过水管10送至掘进头内喷雾喷嘴27。观测内喷雾喷嘴27的水流输出和流量计8的显示数据，如发现喷嘴27水流量明显下降或无水流时，证明喷嘴27内部已部分或完全堵塞，此时可停止实验，并记录实验数据；如喷嘴27水流量持续较长时间（30分钟以上）后仍无明显变化，证明喷嘴27在改工况下能够维持正常工作，喷嘴27内部不会发生堵塞，此时可停止实验，并记录实验数据。采用上述相同的方法，可对不同供水压力下的内喷雾喷嘴27的防内堵性能进行测试；同时，也可以改变煤尘杂质粒径，考察供水管路杂质粒径对内喷雾喷嘴27内部堵塞的影响。

（2）综掘机内喷雾喷嘴防外堵性能测试

开展内喷雾喷嘴防外堵性能测试时，阀门7处于关闭状态，加尘装置6不工作。首先，将压煤模块活动挡板15推至填料箱11底部，往填料箱11添加散状煤粉至平齐添料口。摇动液压千斤顶12手柄，使得液压千斤顶12的活塞托举填料箱11往上升，并在压塞13的限制作用下，将填料箱11内煤粉压制成煤块，模拟综掘工作面煤体。当液压千斤顶12压力表读数达到预先设置值后，停止摇动手柄，完成煤块样品的制作。启动高压水泵4，并将其输出水压调节至测定值，观测掘进模块内喷雾喷嘴27的出口水流状况。如喷嘴27出口水流正常，将压煤模块活动挡板15推至顶部，并启动掘进模块步进电机22。借助齿轮连接，步进电机22带动连通管23和掘进头21旋转并向压煤模块填料箱11内煤块样品钻进。当连通管23上的外螺纹旋出内螺纹套管26时，掘进模块2到达设定位置停止推进，关闭步进电机22。开启步进电机22反转开关，让掘进头21从填料箱11煤块内退出，并观察此时喷嘴27出口水流情况，判断喷嘴27是否堵塞。采用上述相同的方法重复实验，考察内喷雾喷嘴27长时间掘进时的防外堵性能；同时，可改变高压水泵4的供水压力和液压千斤顶12的液压油箱压力，考察煤体承压与供水压力对喷嘴27的防外堵性能影响。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (1)

1.一种煤矿综掘机内喷雾喷嘴防堵性能测试系统，其特征在于：包括压煤模块、掘进模块、机座、高压水泵、储水箱、加尘装置、阀门、流量计、水压表、水管，所述的机座上依次设有压煤模块和掘进模块，所述的高压水泵通过水管与储水箱、加尘装置及掘进模块连接，水管上靠近掘进模块一端设有流量计、水压表；所述的压煤模块包括填料箱、液压千斤顶、压塞、限位柱、限位卡和螺母；三根限位柱组成三角形限位框架，限位柱上设有限位卡，将填料箱置于三角形限位框架内的液压千斤顶上，限位卡与填料箱侧面相接触，填料箱的上部设有压塞，压塞与填料箱上部添料口相匹配；所述的填料箱为长方体空心结构，填料箱顶部为添料口，填料箱与掘进模块相邻侧面设置了活动挡板，其它部位挡板均固定；所述的掘进模块包括掘进头、步进电机、连通管、立柱、轴承、密封圈；所述的连通管一端固定于掘进头上，另一端设置密封圈并与水管连接，掘进头设有内喷雾喷嘴和截齿，连通管设有一定长度外齿轮和外螺纹，外齿轮与步进电机齿轮连接，连通管外螺纹段与内螺纹导管螺纹连接，轴承导装于连通管上，轴承外部安装于立柱上；所述的加尘装置包括导水管、加料口以及旋转叶轮，导水管上设有加料口，加料口为扇形，旋转叶轮设置于加料口入口处，旋转叶轮设有旋转叶片6片，且叶片间夹角均为60°。