CN108005706B - 一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置 - Google Patents
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Abstract
一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置，包括液体输送系统、气体输送系统、静电充电系统、升降系统、喷杆，其中喷杆包括喷头、喷架体、分液管、分气管和喷杆支架，喷头包括输液管、输气管、环形电极、喷嘴体，喷头的喷嘴体内镶有环形电极，环形电极距离喷头内气液混合室1‑2厘米的距离，环形电极的导线通过一个微型插头与喷杆外部的静电充电系统中的静电发生器连接。该气助式喷雾装置实现煤矿采空区防灭火材料喷洒均匀、利用率高、有效覆盖采空区遗煤，大大降低危险的发生。
Description
技术领域
本发明属于矿井防灭火领域，具体涉及一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置。
背景技术
近年来，随着煤炭开采程度的加大，高产高效新技术的不断发展，矿井的不断延伸开拓，通风系统的相对复杂化，煤层自然危险性有明显增大的趋势。而环境的复杂性、煤自燃区域的隐蔽性使现有的煤炭自燃防治技术难以满足集约化矿井安全生产的需要；而当前用于矿井煤炭防治的方法主要有注浆、注惰气、注阻化剂、注凝胶和注泡沫等，这些技术在矿井的遗煤自燃防护中起了重要的作用，但是由于不管是注浆、惰气、阻化剂、凝胶还是注泡沫都难以完全覆盖住采空区各个角落的遗煤，比如说采空区的上部。
之前，本领域内也存在一些利用静电感应进行喷雾的探究和尝试，传统静电感应喷雾原理是应用高压静电在环形电极与目标间建立起静电场，在操作时，喷雾在经过喷头上镶有的环形电极时被感应荷电，形成荷电雾云，然后在静电场力和其他外力的联合作用下与目标物的各个部位定向吸附，从而达到在目标物表面形成一层均匀涂层的目的。但大多效率较低，效果不好，且有一定的危险性，缺少整体性设计，使用不够灵活、便利。
发明内容
本发明的目的是克服现有的煤矿采空区防灭火材料灌浆技术中存在的缺点，实现煤矿采空区防灭火材料喷洒均匀、利用率高、有效覆盖采空区遗煤的低充电电压气助式喷雾装置。
上述目的是通过如下技术方案实现的：
一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置，包括液体输送系统、气体输送系统、静电充电系统、升降系统、喷杆，其中喷杆包括喷头、喷架体、分液管、分气管和喷杆支架，喷头包括输液管、输气管、环形电极、喷嘴体，喷头的喷嘴体内镶有环形电极，环形电极距离喷头内气液混合室1-2厘米的距离，环形电极的导线通过一个微型插头与喷杆外部的静电充电系统中的静电发生器连接。
以上所述的喷杆内部中空，喷杆壁上等距分布有孔洞，喷头通过孔洞固定在喷杆体上，分液管镶嵌在中空的喷杆体内并与外部的供液管路连通，分气管镶嵌在中空的喷杆体内并与外部的供气管路连通，分液管和分气管壁上开有与喷杆壁上相对应的小孔，并通过软管分别与喷头的输液管、输气管连通。
以上喷头还包括垫片、气液混合室，喷头的输液管、输气管连通气液混合室，喷嘴体内环形电极两侧设有环形垫片。
以上所述的静电充电系统包括高压静电发生器、并联环形电极和导线，环形电极安装在喷头的嘴部，各个环形电极并联通过导线接于高压静电发生器的高压输出端正极，喷杆和高压静电发生器的输出端负极用过导线接地。
以上所述升降系统包括置物台、液压升降杆和固定底座，液压升降杆底部通过转轴固定在在固定底座上，中部与固定底座之间设有角度调节液压缸，顶部连接置物台。固定底座可根据采空区的空间分布通过角度调节液压缸调节液压升降杆的倾角。
另外，所述气助式喷雾装置还包括云台系统，云台系统包括防爆云台、指令接收器和无线指令发射器，防爆云台旋转范围为水平：0°～350°，垂直：±90°，指令接收器设在防爆云台上，无线指令发射器控制指令接收器，升降系统中的置物台通过云台支架连接防爆云台。无线指令发射器可以通过向指令接收器射频来操纵云台实现向上、向下、向左、向右运动。
以上所述液体输送系统由压风管、压风出口阀、储液罐、压力调节阀、安全阀、压力表和输液软管依次连接组成，输液软管与喷杆的分液管连通；气体输送系统由压风管、压风出口阀、安全阀、压力表和输气软管组成，输气软管与喷杆内的分气管连通。输气软管与输液软管采用软管材质，使其的长度便于根据升降杆升降进行调节。
进一步的，本申请的气助式喷雾装置可以固定在轮式车架上，即输液系统、输气系统，升降系统的固定底座、静电充电系统均可以固定在轮式车架上。
本申请的气助式喷雾装置工作时，含有阻化剂的药液首先通过气、液混合力雾化成雾滴，再经过环形充电电极使雾滴带电，并在高速气流的作用下发生二次雾化喷出，荷电雾云随气流接近煤层，并在遗煤表面感应出相反电荷，从而在雾滴与遗煤表面建立起静电场，最终雾滴在电场力的作用下定向吸附于遗煤的表面。
另外，本申请的气助式喷雾装置的静电喷雾技术相比于传统的气力式喷雾方式，能产生索太尔平均直径更小且分布更均一的雾滴，通过实验得出普通气力式喷头所产生的雾滴的索太尔平均直径为100μm左右，而雾滴荷电后经过二次雾化其索泰尔平均直径能达到40μm左右，另一方面，荷电后的雾滴云可以在目标物的表面感应出相反电荷从而实现靶向作用，使带电雾滴更加容易地吸附于遗煤的表面，大大提高了阻化剂溶液的沉积效率。
本申请气助式喷雾装置的升降系统可以根据采空区的高度和宽度自由地调整喷杆架的高度，全面地照顾到采空区的每个角落，云台系统可以实现上、下、左、右四个方向自由运动，在喷洒阻化剂时喷头可以更加灵活地运作，云台系统可以在空间结构相对复杂的采空区发挥出很大的优势，使本申请气助式喷雾装置的使用更佳便利、灵活。
本申请气助式喷雾装置的静电喷雾技术相对比于传统的注浆、注惰气、注阻化剂、注凝胶和注泡沫技术大大地节省了药液的使用，大大地节省了人力、物力和时间，是一种更符合环境友好型，资源节约型社会主题的革新技术。具有极高的推广应用价值和市场价值。
附图说明
图1为本申请所述的一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置的总体结构示意图；
图2为图1结构示意图的俯视图；
图3为本申请所述的预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置的喷杆结构示意图；
图4为本申请所述的预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置的喷头组件结构示意图；
图5为本申请所述的预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置的静电系统原理电路图；
图6为本申请所述的预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置的升降系统结构示意图；
其中图中：1为轮式车架，2为喷杆，3为防爆云台，4为手动液压升降器，5为输液软管，6为压风管，7为静电充电装置，8为储液罐，9为压风出口阀，10为压力调节阀，11为安全阀，12为压力表，13为输气软管，14为直流电源；
2-1为喷头，2-2为喷架体，2-3为分液管，2-4为分气管，2-5为喷头支架；
2-1-1为环形电极，2-1-2为垫片，2-1-3为压实块，2-1-4为喷头盖，2-1-5为输气管，2-1-6为喷嘴体，2-1-7为输液管，2-1-8为气液混合室；
4-1为置物台，4-2为液压升降杆，4-3为固定底座，4-4角度调节液压缸；
7-1为直流电源，7-2为DC-AC转换器，7-3为高压静电发生器。
具体实施方式
下面对本发明是具体实施例进行详细说明。
如图1和图2所示，本申请的预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置包括液体输送系统、气体输送系统、静电充电系统、喷雾系统、升降系统、云台系统、喷杆和轮式车架。
液体输送系统安装在车架内，由压风管6、出口阀9、储液罐8、压力调节阀10、安全阀11、压力表12和输液软管5依次连接组成，输液软管5与喷杆2内镶的分液管2-3连通。
气体输送系统安装在车架内，由压风管6、出口阀9、安全阀11、压力表12和输气软管13组成，输气软管13与喷杆2内镶的分气管2-4连通。输气软管13与输液软管5采用软管材质，使其的长度便于根据升降杆升降进行调节
如图5所示，静电充电系统，由高压静电发生器7-3、并联环形电极2-1-1和导线组成，环形电极2-1-1安装在喷头2-1的嘴部，各个环形电极2-1-1并联在一起，通过导线与高压静电发生器7-3连接进行充电，各个环形电极2-1-1并联通过导线接于高压静电发生器7-3的高压输出端正极，喷杆2和高压静电发生器7-3的输出端负极用过导线接地。
如图2所示，喷杆2，由喷头2-1、喷架体2-2、分液管2-3、分气管2-4和喷杆支架2-5组成，喷杆2内部中空，喷杆壁上等距分布有孔洞，喷头2-1通过孔洞固定在喷杆体上，分液管2-3镶嵌在中空的喷杆体内并与外部的输液软管5连通，分气管镶嵌在中空的喷杆体内并与外部的输气软管13连通，分液管2-3和分气管2-4壁上开有与喷杆壁上相对应的小孔，并通过软管分别与喷头2-1的输液管、输气管连通。
如图3所示，喷头包括输液管2-1-7、输气管2-1-5、环形电极2-1-1、喷嘴体2-1-6、垫片2-1-2、气液混合室2-1-8、压实块2-1-3、喷头盖2-1-4，喷头盖2-1-4盖在喷嘴体前端，保护喷嘴，压实块2-1-3用于固定喷头内管路，喷头2-1的喷嘴体2-2内镶有环形电极2-1-1，环形电极2-1-1距离喷头内气液混合室2-1-8有1-2厘米的距离，环形电极2-1-1的导线通过一个微型插头与喷杆外部的静电充电系统中的高压静电发生器7-3连接，喷头的输液管2-1-7、输气管2-1-5连通气液混合室2-1-8，喷嘴体2-1-6内环形电极2-1-1两侧设有环形垫片2-1-2。
如图6所示，升降系统，由固定底座4-3、液压升降杆4-2、置物台4-1组成，液压升降器4的置物台4-1通过云台支架与防爆云台3相接，液压升降杆4-2底部通过转轴固定在在固定底座4-3上，液压升降杆4-2中部与固定底座4-3之间设有角度调节液压缸4-4，固定底座4-3可根据采空区的空间分布通过角度调节液压缸4-4调节液压升降杆4-2的倾角。
云台系统，由防爆云台3、指令接收器和无线指令发射器组成，防爆云台3安装在电动升降杆4-2顶部的云台支架上；无线指令发射器可以通过向指令接收器射频来操纵防爆云台3实现向上、向下、向左、向右运动，防爆云台旋转范围为水平：0°～350°，垂直：±90°。
Claims (5)
1.一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置，其特征在于：所述气助式喷雾装置包括液体输送系统、气体输送系统、静电充电系统、升降系统、喷杆，其中喷杆包括喷头、喷架体、分液管、分气管和喷杆支架，喷头包括输液管、输气管、环形电极、喷嘴体，喷头的喷嘴体内镶有环形电极，环形电极距离喷头内气液混合室1-2厘米的距离，环形电极的导线通过一个微型插头与喷杆外部的静电充电系统中的静电发生器连接，喷头还包括垫片、气液混合室，喷头的输液管、输气管连通气液混合室，喷嘴体内环形电极两侧设有环形垫片；
所述气助式喷雾装置还包括云台系统，云台系统包括防爆云台、指令接收器和无线指令发射器，防爆云台旋转范围为水平：0°～350°，垂直：±90°，指令接收器设在防爆云台上，无线指令发射器控制指令接收器，升降系统中的置物台通过云台支架连接防爆云台；
液体输送系统由压风管、压风出口阀、储液罐、压力调节阀、安全阀、压力表和输液软管依次连接组成，输液软管与喷杆的分液管连通；
气体输送系统由压风管、压风出口阀、安全阀、压力表和输气软管组成，输气软管与喷杆内的分气管连通。
2.根据权利要求1所述的一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置，其特征在于：所述的喷杆内部中空，喷杆壁上等距分布有孔洞，喷头通过孔洞固定在喷杆体上，分液管镶嵌在中空的喷杆体内并与外部的供液管路连通，分气管镶嵌在中空的喷杆体内并与外部的供气管路连通，分液管和分气管壁上开有与喷杆壁上相对应的小孔，并通过软管分别与喷头的输液管、输气管连通。
3.根据权利要求1所述的一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置，其特征在于：所述的静电充电系统包括高压静电发生器、并联环形电极和导线，环形电极安装在喷头的嘴部，各个环形电极并联通过导线接于高压静电发生器的高压输出端正极，喷杆和高压静电发生器的输出端负极用过导线接地。
4.根据权利要求1所述的一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置，其特征在于：升降系统包括置物台、液压升降杆和固定底座，液压升降杆底部通过转轴固定在固定底座上，中部与固定底座之间设有角度调节液压缸，顶部连接置物台。
5.根据权利要求4所述的一种预防采空区遗煤自燃的气助式喷雾装置，其特征在于：固定底座固定在轮式车架上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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