CN115853574A - 一种用于掘进机截割部的控除尘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道和巷道开挖技术领域，本发明公开一种用于掘进机截割部的控除尘装置，包括集流控尘机构和泡沫除尘机构，集流控尘机构设置在截割臂外围，且位于截割臂和截割头连接处，泡沫除尘机构设置在截割臂上，且位于截割臂和掘进机机体连接处；本发明公开的控除尘装置通过设置集流控尘部可以在粉尘产生后第一时间从源头进行除尘，避免了粉尘在空间内进行持续性运动，同时，在集流控尘机构外围设置有泡沫环可以将受风流影响向外扩散的粉尘进一步降尘，这样将掘进机截割工作部分和粉尘控制、清洁处理合二为一，既降低了粉尘浓度，改善了环境清洁度，保障工人身心健康，且由于粉尘能够第一时间被去除这样也保证了工作的视野，也提高了工作效率。

Description

一种用于掘进机截割部的控除尘装置

技术领域

本发明涉及隧道和巷道开挖技术领域，特别是涉及一种用于掘进机截割部的控除尘装置。

背景技术

我国正在全面推进“健康中国”建设，逐步加大对工业污染的整治力度，营造绿色环保的作业环境。粉尘是工业生产过程中产生的对人体危害最大的物质之一，由此引发的尘肺病是最严重的职业疾病，我国目前共有约80万尘肺病患者，除此之外，高浓度煤尘条件引发的煤尘爆炸威力极大，威胁工人的作业安全，同时存在破坏作业环境的可能。隧道、巷道掘进施工中掘进机的应用越来越普遍，高强度掘进使得粉尘产生量显著提升，主要产尘工序为截割头截割，产尘量约占产尘总量的70％-80％，因此需要重点治理掘进机截割部位。目前用于掘进机截割部的降尘技术多为独立布置的喷雾降尘、泡沫除尘等，掘进机自带的内外喷雾在长期的现场应用过程中降尘效果不佳，其他方式的粉尘治理装置一般与掘进机截割部分离，待粉尘随工作面风流飘散至空气中后再利用降尘介质对其润湿、沉降，这种除尘方式在时间维度上明显滞后于粉尘产生。由于掘进工作面多数为大风量正压通风，截割头产尘地点风速快，粉尘易随风流迅速扩散，治理难度大且粉尘残余浓度较高。本发明将掘进机截割工作部分和粉尘控制、清洁处理合二为一，既降低了粉尘浓度，改善了环境清洁度，保障工人身心健康，又提高了作业面能见度，提升工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于掘进机截割部的控除尘装置，以解决上述现有技术存在的问题，本发明将掘进机截割工作部分和粉尘控制、清洁处理合二为一，既降低了粉尘浓度，改善了环境清洁度，保障工人身心健康，又提高了作业面能见度，提升工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于掘进机截割部的控除尘装置，包括集流控尘机构和泡沫除尘机构，所述集流控尘机构设置在截割臂外围，且位于截割臂和截割头连接处，所述泡沫除尘机构设置在所述截割臂上，且位于截割臂和掘进机机体连接处；

所述集流控尘机构包括集流控尘部和除尘部，所述集流控尘部设置在所述截割臂上，集流控尘部入口处装有防静电钢丝网，所述除尘部设置在所述集流控尘部内部，所述除尘部的方向朝向所述集流控尘部风流入口处,且所述除尘部喷射出雾滴对含尘气流进行净化；

所述泡沫除尘机构的喷射位置位于所述集流控尘部外围，喷射出的泡沫环绕在所述集流控尘部外围。

优选的，所述集流控尘部包括第一集流罩和第二集流罩，所述第一集流罩和第二集流罩上下对应设置，且所述第一集流罩和第二集流罩通过紧固件固定在所述截割臂上，所述第一集流罩和第二集流罩内设置有叶轮，且所述叶轮套设在所述截割臂上，与所述截割头可拆卸连接，所述叶轮上的叶片为扭转变截面曲面或平面结构。

优选的，所述截割臂上套设有连接件，且所述连接件上开设有环槽，所述连接件的一侧贴近所述截割头设置，一所述环槽的侧壁与所述截割头通过紧固件连接，另一所述环槽的侧壁通过紧固件连接有叶轮。

优选的，所述叶轮的叶片安装朝向可根据所述截割头旋转方向调节，使所述叶片旋转时迎风面的法向在旋转轴上的分量始终朝向所述掘进机机体，从而吸入所述截割头附近的含尘气流。

优选的，所述叶轮的叶片在所述截割臂的横截面方向上的投影近似为中间无缝隙的圆环。

优选的，所述除尘部包括沿圆周绕设在所述第一集流罩和第二集流罩内壁上的喷雾管路，所述喷雾管路上可拆卸连接若干个雾化喷头，且喷雾管路与所述雾化喷头相连通。

优选的，所述雾化喷头的喷射方向分别朝向所述第一集流罩和第二集流罩的风流入口处，所述雾化喷头与所述截割臂横截面夹角为5-10°。

优选的，所述泡沫除尘机构包括设置在所述截割臂上的泡沫输送管，所述泡沫输送管上可拆卸连接有若干个泡沫喷头，所述泡沫喷头喷射出的泡沫环绕在所述第一集流罩、第二集流罩以及所述截割头外围。

优选的，所述的雾化喷头的喷射流型为平扇形。

优选的，所述泡沫喷头的喷射流型为弧扇形。

本发明公开了以下技术效果：本发明公开的集流控尘部对截割头产生的粉尘进行收集，控制粉尘向外扩散，而除尘部则将集流部收集后的粉尘进行降尘处理，由于除尘部的喷射方向朝向集流控尘部风流入口处，除尘部产生的雾滴捕获、润湿含尘风流中的粉尘颗粒，同时在集流控尘部上形成水膜，含尘气流被集流控尘部阻碍改变方向后，粉尘因惯性被集流控尘部截留润湿，实现对含尘气流的净化；再者在截割臂尾部设置有泡沫除尘机构，泡沫除尘机构在截割头以及集流控尘机构外侧形成泡沫环，使截割头在泡沫环包裹的环境下截割，产生的粉尘如果受风流影响向外扩散将被泡沫润湿沉降；本发明公开的控除尘装置通过设置集流控尘部可以在粉尘产生后第一时间从源头进行除尘，避免了粉尘在空间内进行持续性运动，为工作环境提供了保障，同时，在集流控尘机构外围设置有泡沫环可以将受风流影响向外扩散的粉尘进一步降尘，这样将掘进机截割工作部分和粉尘控制、清洁处理合二为一，既降低了粉尘浓度，改善了环境清洁度，保障工人身心健康，且由于粉尘能够第一时间被去除这样也保证了工作的视野，也提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中控除尘装置的结构示意图；

图2为图1中C处的局部放大图；

图3为图1中A-A方向的剖视图；

图4为图1中B-B方向的剖视图；

图5为本发明中叶轮的结构示意图；

图6为实施例二中叶轮的立体图；

图7为实施例二中叶轮的主视图；

图8为实施例三中叶轮的立体图；

图9为实施例三中叶轮的主视图；

其中，1-叶轮；101-叶片；2-截割臂；3-截割头；4-紧固件；5-喷雾管路；6-雾化喷头；7-连接件；701-环槽；8-第一集流罩；9-第二集流罩；10-泡沫输送管；11-泡沫喷头；12-防静电钢丝网；13-掘进机机体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

实施例一

参照图1-5，本发明提供一种用于掘进机截割部的控除尘装置，包括集流控尘机构和泡沫除尘机构，集流控尘机构设置在截割臂2外围，且位于截割臂2和截割头3连接处，泡沫除尘机构设置在截割臂2上，且位于截割臂2和掘进机机体13连接处；

集流控尘机构包括集流控尘部和除尘部，集流控尘部设置在截割臂2上，控尘部设置集流控尘部内部，集流控尘部入口处装有防静电钢丝网12能够阻挡截割头作业时产生的大粒径碎块进入集流控尘部损坏叶片，除尘部的方向朝向集流控尘部风流入口处，且除尘部喷射出雾滴对含尘气流进行净化；

泡沫除尘机构的喷射位置位于集流控尘部外围，喷射出的泡沫环绕在集流部外围。

当掘进机的截割头3进行截割时，随着截割头3的前进会产生粉尘，此时设置在截割臂2上的集流控尘部也会随之转动，进而在转动的过程中使得截割头3处产生负压，可以将截割头3截割时产生的粉尘进行吸附收集，同时掘进机上的驾驶人员控制控制面板启动除尘部，由于除尘部的喷射方向朝向集流控尘部风流入口处，除尘部产生的雾滴捕获、润湿含尘风流中的粉尘颗粒，同时在集流控尘部上形成水膜，含尘气流被集流部阻碍改变方向后，粉尘因惯性被集流控尘部截留润湿，实现对含尘气流的净化；再者在截割臂2尾部设置有泡沫除尘机构，泡沫除尘机构在截割头3以及集流控尘机构外侧形成泡沫环，使截割头3在泡沫环包裹的环境下截割，产生的粉尘如果受风流影响向外扩散将被泡沫润湿沉降；本发明公开的控除尘装置通过设置集流控尘部可以在粉尘产生后第一时间从源头进行除尘，避免了粉尘在空间内进行持续性运动，为工作环境提供了保障，同时，在集流控尘机构外围设置有泡沫环可以将受风流影响向外扩散的粉尘进一步降尘，这样使得降尘效果更好且更能够保证整个的工作环境，且由于粉尘能够第一时间被去除这样也保证了工作的视野，也提高了工作效率。

进一步优化方案，集流控尘部包括第一集流罩8和第二集流罩9，第一集流罩8和第二集流罩9上下对应设置，且第一集流罩8和第二集流罩9通过紧固件4固定在截割臂2上，第一集流罩8和第二集流罩9内设置有叶轮1，且所述叶轮1套设在所述截割臂2上，与所述截割头3可拆卸连接，叶轮1上的叶片101可以为扭转变截面曲面结构或平面结构；具体的，如图1所示，第一集流罩8和第二集流罩9接近截割头3的一侧的直径大于远离所述截割头3一侧的直径，如喇叭状结构，其大头朝向截割头3设置，小头朝向截割臂2设置；这样可以扩大集流范围，使得粉尘被更好地收集，进一步进行除尘。

再进一步说，截割臂2上套设有连接件7，且连接件7上开设有环槽701，连接件7的一侧贴近截割头3设置，一环槽701的侧壁与截割头3通过紧固件4连接，另一环槽701的侧壁通过紧固件4连接有叶轮1；其中紧固件4为紧固螺钉或紧固螺栓，但不限于此类紧固件4；其中连接7可以为环状钢结构。

更进一步说，叶轮1的叶片101安装朝向可根据截割头3旋转方向调节，使叶片旋转时迎风面的法向在旋转轴上的分量始终朝向掘进机机身，从而吸入截割头附近的含尘气流；叶轮1的叶片101在截割臂2的横截面方向上的投影近似为中间无缝隙的圆环。

如图3所示，具体的，第一集流罩8和第二集流罩9为两个环形结构，且上下对应设置，这样的结构方便拆卸安装，能够清理存留在内部的煤岩碎块，便于维修更换内部叶片、雾化喷头等装置，还可以提高牢固度，当截割头3旋转时带动叶轮1转动，这样叶轮1在转动的同时，其上的叶片101产生旋流，可以将粉尘吸入同时还可以让其沿着旋流向外吹，在截割头3附近产生负压吸入含尘气流，结构无需用电没有电气失爆问题，可在存在爆炸性气体的条件下使用，无需使用电机占用空间较小，叶轮1在横截面投影上没有缝隙，防止粉尘直接从缝隙中穿过，影响降尘效果，如图3和4所示，本实施例中的叶片101的结构为两头尖中间宽的结构，能够提供更大的负压吸入更多含尘气流。

进一步优化方案，除尘部包括沿圆周绕设在第一集流罩8和第二集流罩9内壁上的喷雾管路5，喷雾管路5上可拆卸连接若干个雾化喷头6，其中雾化喷头6可以通过螺纹连接在喷雾管路5上，或是直接插装在喷雾管路5上，且再用安装环(图中未显示)进行安装固定，然后以上的连接方式安装后均需进行密封处理，以避免出现泄漏的情况，雾化喷头6和喷雾管路5的连接形式不限于以上几种形式；且喷雾管路5与雾化喷头6相连通。

更进一步说，雾化喷头6的喷射方向分别朝向第一集流罩8和第二集流罩9的风流入口处，雾化喷头6与截割臂2横截面夹角为5-10°，这样雾滴的喷射方向朝向第一集流罩8和第二集流罩9内含尘气流的上风向，可以抵消风流对雾滴场塑形的影响，在第一集流罩8和第二集流罩9内部的形成全断面雾滴场，雾滴与粉尘颗粒方向相反增加了与粉尘的碰撞概率和润湿效果。雾化喷头6安装4-8个，具体个数根据选用喷头的扩散角度确定，以雾滴覆盖集流罩内部的横截面为准。

如图1和2所示，具体的，其中喷雾管路5分别安装在第一集流罩8和第二集流罩9内侧壁一周，且位于其上的雾化喷头6均是等距排列，为了保证降尘的效果，其中雾化喷头6采用平扇形雾化喷头6，喷射面积大，其喷射产生矩形水雾，可在整个喷射范围内形成均匀的雾滴场，充分与吸入空气中的粉尘接触润湿；其中雾化喷头6的流量为1～1.5m³/h之间，可通过对雾化管路中水流量的控制调节喷雾量。雾滴喷洒至集流控尘装置横断面与粉尘颗粒混合润湿，被叶片101拦截后受离心力作用被甩至第一集流罩8和第二集流罩9内壁，受重力作用的影响掉落至地面，与底板破碎煤块一同被掘进机星轮扒装至后方运输机上运走。

进一步优化方案，泡沫除尘机构包括设置在截割臂2上的泡沫输送管10，泡沫输送管10上可拆卸连接有若干个泡沫喷头11，泡沫喷头11喷射出的泡沫环绕在第一集流罩8、第二集流罩9以及截割头3外围。且泡沫喷头11的喷射流型为弧扇形；其中泡沫喷头11可以通过螺纹连接在泡沫输送管10上，或是直接插装在泡沫输送管10上，且再用安装环(图中未显示)进行安装固定，然后以上的连接方式安装后均需进行密封处理，以避免出现泄漏的情况，泡沫喷头11和泡沫输送管10的连接形式不限于以上几种形式。

如图1所示，具体的，其中泡沫喷头11优选为6个，且均匀布置在截割臂2周围，其泡沫流量为40m³/h，其泡沫输送管10连接有泡沫输送泵(图中未显示)，泡沫输送泵连接有设置掘进机上的泡沫存储罐(图中未显示)，当需要泡沫喷头11喷射泡沫时，操作人员在掘进机的控制面板上开始泡沫输送泵的按钮，这样泡沫输送泵便会将泡沫输送至泡沫输送管10内，进而由泡沫喷头11喷出，当其喷出后会在截割头3、第一集流罩8和第二集流罩9外围形成一个泡沫环，使截割头3在泡沫环包裹的环境下截割，产生的粉尘如果受风流影响向外扩散将被泡沫润湿沉降。

本发明公开的控除尘装置将集流控尘机构固定在截割臂2上，可以第一时间吸入截割头3截割产生的粉尘，避免粉尘随风流飘散难以治理；叶轮1和截割头3相连，截割头3旋转截割的同时带动叶轮1旋转，在截割头3附近产生负压吸入含尘气流，结构无需用电没有电气失爆问题，可在存在爆炸性气体的条件下使用，无需使用电机占用空间较小，叶片101在横截面投影上没有缝隙，防止粉尘直接从缝隙中穿过，影响降尘效果；控尘装置入口处内置按圆周均匀布设的雾化喷头6，雾滴捕获、润湿含尘风流中的粉尘颗粒，同时在叶轮1的叶片101上形成水膜，含尘气流被叶轮1的叶片101阻碍改变方向后，粉尘因惯性被叶轮1的叶片101截留润湿，实现对含尘气流的净化；泡沫除尘机构在截割头3以及集流控尘机构外侧形成泡沫环，使截割头3在泡沫环包裹的环境下截割，产生的粉尘如果受风流影响向外扩散将被泡沫润湿沉降。

实施例二

如图6-7所示，与实施例一的区别仅在于，叶轮1上的叶片101为平面结构；具体的，如图6和7所示，叶片101的外延为圆弧型结构，且若干叶片101成角度交错设置在轮轴上，这样当其进行旋转时，会产生一个急速的旋流，这样能更快速且大量的将含尘气流吸入，进而对其进行降尘。

实施例三

如图8-9所示，与实施例一的区别仅在于，叶轮1上的叶片101同样为平面结构；具体的，如图8和9所示，叶片101为不规则形状，同时两侧的宽度小于中间的宽度，同时叶片101间层叠设置，这样间隙小，产生的旋流大，同样是可以将大量的含尘气流吸入，进一步进行降尘处理。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：包括集流控尘机构和泡沫除尘机构，所述集流控尘机构设置在截割臂(2)外围，且位于截割臂(2)和截割头(3)连接处，所述泡沫除尘机构设置在所述截割臂(2)上，且位于截割臂(2)和掘进机机体(13)连接处；

所述集流控尘机构包括集流控尘部和除尘部，所述集流控尘部设置在所述截割臂(2)上，所述集流控尘部进风口处装有防静电钢丝网(12)，所述除尘部设置在所述集流控尘部内部，所述除尘部的方向朝向所述集流部风流入口处,且所述除尘部喷射出雾滴对含尘气流进行净化；

所述泡沫除尘机构的喷射位置位于所述集流控尘部外围，喷射出的泡沫环绕在所述集流控尘部外围。

2.根据权利要求1所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述集流控尘部包括第一集流罩(8)和第二集流罩(9)，所述第一集流罩(8)和第二集流罩(9)上下对应设置，且所述第一集流罩(8)和第二集流罩(9)通过紧固件(4)固定在所述截割臂(2)上，所述第一集流罩(8)和第二集流罩(9)内设置有叶轮(1)，且所述叶轮(1)套设在所述截割臂(2)上，与所述截割头(3)可拆卸连接，所述叶轮(1)上的叶片(101)为扭转变截面曲面或平面结构。

3.根据权利要求2所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述截割臂(2)上套设有连接件(7)，且所述连接件(7)上开设有环槽(701)，所述连接件(7)的一侧贴近所述截割头(3)设置，一所述环槽(701)的侧壁与所述截割头(3)通过紧固件(4)连接，另一所述环槽(701)的侧壁通过紧固件(4)连接有叶轮(1)。

4.根据权利要求2或3所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述叶轮(1)的叶片(101)安装朝向可根据所述截割头(3)旋转方向调节，使所述叶片(101)旋转时迎风面的法向在旋转轴上的分量始终朝向所述掘进机机体(13)，从而吸入所述截割头(3)附近的含尘气流。

5.根据权利要求4所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述叶轮(1)的叶片(101)在所述截割臂(2)的横截面方向上的投影近似为中间无缝隙的圆环。

6.根据权利要求2所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述除尘部包括沿圆周绕设在所述第一集流罩(8)和第二集流罩(9)内壁上的喷雾管路(5)，所述喷雾管路(5)上可拆卸连接若干个雾化喷头(6)，且喷雾管路(5)与所述雾化喷头(6)相连通。

7.根据权利要求6所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述雾化喷头(6)的喷射方向分别朝向所述第一集流罩(8)和第二集流罩(9)的风流入口处，所述雾化喷头(6)与所述截割臂(2)横截面夹角为5-10°。

8.根据权利要求2所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述泡沫除尘机构包括设置在所述截割臂(2)上的泡沫输送管(10)，所述泡沫输送管(10)上可拆卸连接有若干个泡沫喷头(11)，所述泡沫喷头(11)喷射出的泡沫环绕在所述第一集流罩(8)、第二集流罩(9)以及所述截割头(3)外围。

9.根据权利要求7所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述的雾化喷头(6)的喷射流型为平扇形。

10.根据权利要求8所述的用于掘进机截割部的控除尘装置，其特征在于：所述泡沫喷头(11)的喷射流型为弧扇形。

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