CN110185488A - 一种矿用除尘风机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿用除尘风机，包括：构成文丘里管结构的抽吸段和放大段，在抽吸段和放大段之间还设有引流室；所述引流室包括：放大器组件Ⅰ和放大器组件Ⅱ；还包括阀块，以及装在阀块上的吸料阀，所述喷嘴设置在抽吸段中心位置且方向是从抽吸段朝向引流室；所述添加剂料箱的顶部设有用于进料用的物料入口。本发明的好处是利用康达效应高压气体形成的真空环境，把灰尘吸入再利用高压混合水清理灰尘。同时，该结构无电气元件，降低了除尘风机的管理难度和危险系数，满足了高瓦斯环境下的工作。
Description
技术领域
本发明涉及矿用设备领域，具体涉及一种矿用除尘风机。
背景技术
矿井粉尘是煤矿井下主要灾害之一，工人在浓尘环境下长期工作容易患上尘肺病，且粉尘积聚也易引发爆炸事故，对矿井安全生产造成严重威胁。
除尘器是综掘面的主要降尘设备，但干式除尘器不能去除气体中的有毒、有害成分，且体积普遍较大，安装移动不便；湿式除尘器水量消耗大，动力装置普遍采用电动部件，工作时噪音大，对于高瓦斯矿井还存在电气安全隐患。为了解决上述现有除尘风机存在的问题，本申请提出一种新的矿用除尘风机。
发明内容
本发明的目的是解决：干式除尘器不能过滤有毒有害成分；湿式除尘器耗水量大、噪音大、对高瓦斯环境下的矿井存在安全隐患等问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种矿用除尘风机，包括：构成文丘里管结构的抽吸段和放大段，在抽吸段和放大段之间还设有引流室；
所述抽吸段侧边与中心轴线的夹角α范围是10度至30度，所述放大段侧面与中心轴线的夹角β范围是5度至7度；
所述引流室包括：两端贯通的圆形放大器组件Ⅰ，以及设在放大器组件Ⅰ外轮廓的放大器组件Ⅱ；
所述放大器组件Ⅰ包括：若干个环形均匀分布在放大器组件Ⅰ上的排气眼和交换腔；
所述排气眼，其一端与交换腔相通，另一端与引流室内部相通；
所述放大器组件Ⅱ内壁与放大器组件Ⅰ外壁合围构成了交换腔，且放大器组件Ⅱ的外部对称的设有若干个与交换腔相通排气口，所述排气口与外部的高压气管连接，所述高压气管上设有气压表，所述气压表固定在阀块上；
所述阀块还包括：水路的进水口、装在水路上的水压表、装在水路上的吸料阀、与吸料阀连接且自由端伸入添加剂料箱底部的吸料管，以及与吸料阀连接且穿过抽吸段外壁的喷雾管，所述喷雾管的自由端设有喷嘴；
所述喷嘴设置在抽吸段中心位置且方向是从抽吸段朝向引流室；
所述添加剂料箱的顶部设有用于进料用的物料入口。
进一步，抽吸段的大径端与伸缩风筒相连接。
本发明的一个实施方式：所述放大段的大径端与阻断水雾溢出的过滤装置相连接，所述过滤装置与风管连接。
进一步，过滤装置包括壳体以及设在壳体内的多层滤网，在过滤装置的底部设有的排污阀。
进一步，所述吸料阀包括：与进水口71连接的水路、添加剂的吸料管92、负压喷口93.1、混合腔93.2和引流口93.3；且负压喷口93.1的直径<混合腔93.2的直径<引流口93.3的直径
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
利用康达效应高压气体形成的真空环境，把灰尘吸入再利用高压混合水清理灰尘。同时，该结构无电气元件，降低了除尘风机的管理难度和危险系数，满足了高瓦斯环境下的工作。
附图说明
图1本发明的外部结构示意图；
图2本发明结构内部示意图；
图3本发明中放大器组件Ⅰ和放大器组件Ⅱ连接后的结构示意图；
图4本发明中放大器组件Ⅰ的结构示意图：
图5本发明中放大器组件Ⅱ的结构示意图；
图6为本发明中阀块内部的结构示意图；
图7为本发明中吸料阀内部结构示意图；
图8为本发明中出风口倾角为3°时，进口风速变化曲线图(α＝3°)；
图9为本发明中出风口倾角为3°时，出口风速变化曲线图(α＝3°)；
图10为本发明中出风口倾角为3°时，抽吸率变化曲线图(α＝3°)；
图11为本发明中出风口倾角为5°时，进口风速变化曲线图(α＝5°)；
图12为本发明中出风口倾角为5°时，出口风速变化曲线图(α＝5°)；
图13为本发明中出风口倾角为5°时，抽吸率变化曲线图(α＝5°)；
图14为本发明中出风口倾角为7°时，进口风速变化曲线图(α＝7°)；
图15为本发明中出风口倾角为7°时，出口风速变化曲线图(α＝7°)；
图16为本发明中出风口倾角为7°时，抽吸率变化曲线图(α＝7°)。
图中，1伸缩风筒、2抽吸段、3引流室、30添加剂料箱、4放大段、5过滤装置、51风管、52排污阀、53滤网、60放大器组件Ⅰ、60.1排气眼、60.2交换腔、61放大器组件Ⅱ、61.1排气口、7阀块、71进水口、72水压表、81高压气进口、82气压表、91物料入口、92吸料管、93吸料阀、93.1负压喷口、93.2混合腔、93.3引流口、94喷雾管、95喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如附图1至7，一种矿用除尘风机，包括：构成文丘里管结构的抽吸段2和放大段4所述抽吸段2侧边与中心轴线的夹角α范围是10度至30度，所述放大段4侧面与中心轴线的夹角β范围是5度至7度；在抽吸段2和放大段4之间还设有引流室3，所述引流室3包括：两端贯通的圆形放大器组件Ⅰ60，以及设在放大器组件Ⅰ60外轮廓的放大器组件Ⅱ61，引流室3设在放大器组件Ⅰ60的中心。所述放大器组件Ⅰ60包括：若干个环形均匀分布在放大器组件Ⅰ60上的排气眼60.1和交换腔60.2；所述排气眼60.1，其一端与交换腔60.2相通，另一端与引流室3内部相通。
所述放大器组件Ⅱ61内壁与放大器组件Ⅰ60外壁合围构成了交换腔60.2，交换腔60.2是环形的空心腔，便于高压空气的快速流动，该放大器组件Ⅱ61的外部对称的设有若干个与交换腔60.2相通排气口61.1，所述排气口61.1与外部的高压气管连接，所述高压气管上设有气压表82，所述气压表82固定在阀块7上，这些排气眼60.1倾斜着钻出。
如图1、图2、图6所示，所述阀块7还包括：水路的进水口71、装在水路上的水压表72、装在水路上的吸料阀93、与吸料阀93连接且自由端伸入添加剂料箱30底部的吸料管92，以及与吸料阀93连接且穿过抽吸段2外壁的喷雾管94，所述喷雾管94的自由端设有喷嘴95；所述喷嘴95设置在抽吸段2中心位置且方向是从抽吸段2朝向引流室3；所述添加剂料箱30的顶部设有用于进料用的物料入口91。
如图7，吸料阀93的结构包括：与进水口71连接的水路、添加剂的吸料管92、负压喷口93.1、混合腔93.2和引流口93.3。在结构上，三者的直径的排列顺序是：负压喷口93.1的直径<混合腔93.2的直径<引流口93.3的直径。高压水从进水口71进入后，直接到达负压喷口93.1；由于负压喷口93.1的直径较小流速快，因此在混合腔93.2内形成了一定了负压，利用这个负压可以通过吸料管92把添加剂从添加剂料箱30中吸出；最后混合后液体从引流口93.3流出至喷雾管94和喷嘴95。以此方式，不仅实现了把添加剂自动混合到水中，然后从喷嘴95中喷出，以便于除尘。
本发明的工作原理：
本发明在工作时，首先打开物料入口91，往添加剂料箱30内灌入液体添加剂，再通过高压气进口81往装置内部冲入高压气体，这些高压气体在到达交换腔60.2后，再从排气眼60.1喷出，根据康达效应，高压气体通过喷射后会直接附着在放大段4的内壁上，此时在引流室3中心位置形成了负压，这个负压会把外部的带有粉尘的气体吸入，通过利用康达效应避免使用电机，也杜绝了高瓦斯井下的安全隐患。为了让吸入的灰尘沉降，可以往进水口71里通入高压水，高压水经过吸料阀93后，利用高速流过的水流形成的负压让吸料管92把液体添加剂从吸入，然后再和高压水混合。当混合有添加剂的水经过喷嘴95从引流室3的中心喷出，这样起到了除尘的目的。
在这个过程中，高压气体并不是仅仅用于形成负压，另一个作用是和混合有添加剂的喷雾二者结合形成高效的降尘雾滴。
为了让抽吸的灰尘根据有方向性，在抽吸段2的大径端与伸缩风筒1相连接。通过风筒1的伸缩和转向，让抽吸更具有目的性和方向性。
本发明中夹角α和夹角β的设计需要考虑以下的因素：
出风口倾角的设计不仅要利于流体的径向流动，尽量减少动量损失，还要防止气流脱离壁面。出风口倾角越小，气流越容易贴壁，相应的壁面摩擦阻力越大，气流流速越小，而气流流速越大，其卷吸速度越大，卷吸能力越强。在参考井下压风管实际使用压力，研究进、出风口倾角对抽吸率的影响，本发明用抽吸率对衡量实验结果进行对比。具体抽吸率的定义是
式中：Q吸——抽吸风流的体积流量，m3/min；
Q压——压缩空气的体积流量，m3/min；
S——面积，m2；
v——风速，m/s。
并进行了如下的实验，实验结果如下面附表1：
进、出风口倾角对抽吸率的影响
如图8、图11可知，出口倾角不超过3°时，随着进风口倾角角度的增加，模型进口风速呈现出先升高后降低的趋势。随着进风口倾角的增加，模型抽吸段的长度不断减小，但对入口前风流的抽吸范围扩大，单位面积抽吸强度降低，同时抽吸风流与壁面接触后的摩擦阻力变大。当抽吸段过长时(进口倾角3°)，康达效应在模型入口产生的负压较小，导致进口风速较低，抽吸段过短时(进口倾角超过15°，入口单位面积的抽吸能力较弱，进口风速逐渐降低。但是当出口倾角增加到一定程度(7°)，如图3-10所示，进口风速保持线性下降趋势，说明当出口倾角过大时，抽吸段的长短对进口风速的影响较小，进口风速的大小主要由康达效应产生的负压大小决定。
如图9、图12可知，出口倾角不超过3°时，随着进风口倾角角度的增加，模型出口风速同样呈现出先升高后降低的趋势，当出口倾角增加到7°时，如图3-11所示，出口风速保持线性下降趋势，可见出口风速随倾角变化的趋势与进口风速基本相同。
如图10、图13及图16可知，抽吸率随倾角的变化趋势与进、出风口风速大致相同，但随着出风口倾角的增加，相同进风口倾角对应的抽吸率数值逐渐降低。
如附图2，在使用本发明时，由于高压气体和高压喷雾混合形成的混合雾滴具有很大的动能，一般情况下会从放大段4直接喷出，这会导致灰尘得不到有效处理。因此，可以设置放大段4的大径端与阻断水雾溢出的过滤装置5相连接，所述过滤装置5与风管51连接。而过滤装置5的结构可以是：包括壳体以及设在壳体内的多层滤网53，在过滤装置5的底部设有的排污阀52。此时混合有灰尘的水滴在经过碰到滤网53后，直接掉落进了壳体内，然后再通过打开排污阀52让污水排出。
Claims (5)
1.一种矿用除尘风机，其特征在于，包括：构成文丘里管结构的抽吸段（2）和放大段（4），在抽吸段（2）和放大段（4）之间还设有引流室（3）；
所述抽吸段（2）侧边与中心轴线的夹角α范围是10度至30度，所述放大段（4）侧面与中心轴线的夹角β范围是5度至7度；
所述引流室（3）包括：两端贯通的圆形放大器组件Ⅰ（60），以及设在放大器组件Ⅰ（60）外轮廓的放大器组件Ⅱ（61）；
所述放大器组件Ⅰ（60）包括：若干个环形均匀分布在放大器组件Ⅰ（60）上的排气眼（60.1）和交换腔（60.2）；
所述排气眼（60.1），其一端与交换腔（60.2）相通，另一端与引流室（3）内部相通；
所述放大器组件Ⅱ（61）内壁与放大器组件Ⅰ（60）外壁合围构成了交换腔（60.2），且放大器组件Ⅱ（61）的外部对称的设有若干个与交换腔（60.2）相通排气口（61.1），所述排气口（61.1）与外部的高压气管连接，所述高压气管上设有气压表（82），所述气压表（82）固定在阀块（7）上；
所述阀块（7）还包括：水路的进水口（71）、装在水路上的水压表（72）、装在水路上的吸料阀（93）、与吸料阀（93）连接且自由端伸入添加剂料箱（30）底部的吸料管（92），以及与吸料阀（93）连接且穿过抽吸段（2）外壁的喷雾管（94），所述喷雾管（94）的自由端设有喷嘴（95）；
所述喷嘴（95）设置在抽吸段（2）中心位置且方向是从抽吸段（2）朝向引流室（3）；
所述添加剂料箱（30）的顶部设有用于进料用的物料入口（91）。
2.根据权利要求1所述的矿用除尘风机，其特征在于：抽吸段（2）的大径端与伸缩风筒（1）相连接。
3.根据权利要求1所述的矿用除尘风机，其特征在于：所述放大段（4）的大径端与阻断水雾溢出的过滤装置（5）相连接，所述过滤装置（5）与风管（51）连接。
4.根据权利要求3所述的矿用除尘风机，其特征在于：所述过滤装置（5）包括壳体以及设在壳体内的多层滤网（53），在过滤装置（5）的底部设有的排污阀（52）。
5.根据权利要求1所述的矿用除尘风机，其特征在于：所述吸料阀（93）包括：与进水口（71）连接的水路、添加剂的吸料管（92）、负压喷口（93.1）、混合腔（93.2）和引流口（93.3）；且负压喷口（93.1）的直径<混合腔（93.2）的直径<引流口（93.3）的直径。
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