JP2019523693A - 炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置及び方法が開示されている。前記装置は、複数の磁気ドラムにより、Ｕ字状に配置されて接続ベントにより並列接続されてなる。前記磁気ドラムは、外部磁石、内部磁石、中空圧力管、螺旋羽根、磁気遮蔽カバー、接続鋼柱、圧力管、グランドナット及びフランジから構成される。本発明は、交互に配置される方法により、内・外部磁石を、中空圧力管と、螺旋羽根と、圧力管とから構成される水流の螺旋通路に配置し、パルス切断磁化とスパイラル乱流とが結合された高効率磁化環境を構築することで、流れる除塵用水が連続的に効率よく磁化され、水流のタービュランス及び磁気経路が向上し、水と磁界との接触時間が短いため均一に磁化されないという問題を回避する。前記装置は、本質的に安全であり、操作しやすく、体積が小さく、磁化効率が高いという特徴を有する。炭坑内における各箇所にセットされることに適し、除塵用水の濡れ性を効果的に改善することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、鉱道除塵技術装置分野に関し、特に炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置及び方法に関する。

石炭は我が国の主要なエネルギーである。しかし、我が国の９５％の石炭採鉱は坑内労働であり、採掘機械化のレベルが高まっているとともに、炭坑内における粉塵発生量も益々大きくなり、特に採掘活動の面では生産作業過程において、粉塵の濃度が常に２０００ｍｇ／ｍ^３以上と高く、坑内における従業員の心身の健康及び鉱道における安全生産に極大の脅威を与えている。現在、坑内の通常の除塵措置は、主として水噴霧による除塵技術であり、炭層注水、高圧噴霧等が挙げられるが、水自体の表面張力が高く、炭塵の疎水性が高いという特性により、従来の湿式除塵技術は鉱道防塵の要求を満たすことができない。水の理化学的性質を変えることで水の炭塵に対する濡れ性を高めるために、水磁化処理技術が注目されつつある。検討した結果、磁化は水の理化学的性質を変化させ、水の濡れ性を高め、さらに水噴霧による除塵効率を大幅に向上できることが分かった。磁界による磁化は水溶液の湿潤除塵性能を向上できるが、従来の殆どの磁化器が主として水浄化処理分野に用いられ、中国特許ＣＮ２０１３１０３７７０３２．９、ＣＮ２００８１０１７２１６４．７のように、溶液の濡れ性の改善を技術評価指標とするものではない。なお、以上の特許に記載されている磁化装置は、一般的に直列式磁化構造、一方向の磁化動作モードを用いていることから、形成される磁界の強度が不均一となり、運転が不安定となることを招きやすく、溶液の濡れ性を効果的に改善できず、噴霧除塵用水の濡れ性を効果的に向上することができない。

本発明が解決しようとする技術問題は、従来技術の欠点を克服し、従来の磁化装置及び方法の不足について、鉱道における主な粉塵発生箇所の粉塵濃度を下げ、除塵効率を向上するために、磁界強度が安定しており、磁化効率が高く、本質的に安全であり、取付と応用が行われやすいという特徴を有し、炭坑内除塵用水の濡れ性を効果的に改善し、湿式噴霧除塵効率を向上することができる炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、圧力管、フランジ、外部磁石、内部磁石、中空圧力管、螺旋羽根、接続鋼柱、グランドナットを備える磁気ドラムと、出水口と、給水口とを備える炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置であって、前記フランジが磁気ドラムの両端に溶接され、前記圧力管がフランジを介して、それぞれ出水口、給水口に接続され、前記出水口、給水口がそれぞれ鉱業用クイックカップリングを介して除塵用給水管と出水管に接続され、
前記外部磁石が圧力管の外壁に配置され、前記中空圧力管の両端の外壁が接続鋼柱を介して圧力管の内壁に溶接固定され、前記螺旋羽根が圧力管の内壁に密着し、中空圧力管に溶接され、前記内部磁石が中空圧力管内部に封止され、中空圧力管の両端がグランドナットにより封止される、炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置を提供する。

さらに、前記磁気ドラムはｎ個であり、２列に分けられる。前記出水口が接続ベントを介して第１列の磁気ドラムの各磁気ドラムの一端に接続される。前記給水口が接続ベントを介して第２列の磁気ドラムの各磁気ドラムの一端に接続される。第１列の磁気ドラムの各磁気ドラムの他端がそれぞれ接続ベントを介して第２列の磁気ドラムの各磁気ドラムの他端に接続され、Ｕ字状に並列配置される。接続ベントを介して出水口、給水口に接続される磁気ドラムの一端に、何れもバルブが設けられている。

さらに、前記磁気ドラムは、その数がｎ≧４であり、偶数であり、その長さが１．３ｍ〜１．８ｍである。

さらに、前記螺旋羽根のピッチはｄ≧５０ｍｍであり、圧力管の内壁に密着し、ステンレス鋼中空圧力管に封止溶接される。勿論、実際の要求及び水流量の大きさに応じて、ピッチを適切に向上してもよい。

さらに、前記中空圧力管は３０４型ステンレス鋼を用いて、Ｖ字状接続鋼柱により圧力管に溶接され、前記中空圧力管の両端に雌ねじを有しており、グランドナットにより封止される。

さらに、前記圧力管は３０４型ステンレス鋼を用いる。

さらに、前記磁気ドラム外部は一層の金属材質の磁気遮蔽カバーに被覆され、外部磁石は磁気遮蔽カバーと圧力管との間に位置する。

さらに、前記外部磁石は圧力管の周囲に交互に配置され、前記内部磁石は中空圧力管の内部に封止され十字状に交差して配置される。

本発明は、
Ａ、除塵用水を給水口に送り込み、圧力管に流入させ、制御弁を介して水流量を制御するステップと、
Ｂ、前記中空圧力管、螺旋羽根、圧力管から螺旋推進水流の磁化通路が構築され、水流を均一に磁化させ、前記内部磁石、外部磁石が交差して配置されることによる強弱の交替を有する磁界環境では、水流に対して継続的なパルス切断磁化を行うステップと、
Ｃ、除塵用水が出水口を通じて流出するステップと、
を備える上記炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置を用いた磁化方法をさらに提供する。

さらに、前記内部磁石、外部磁石により形成される磁界環境の強度は３００ｍＴ〜３５０ｍＴである。

本発明の効果は、以下の通りである。
１、本発明で設計される磁化装置は複数の磁気ドラムから構成され、磁化装置が除塵用水に最も好ましい磁化効果を与えるように、処理水量の大きさ及び水質に応じて磁気ドラムの数及び取付方法を調整することができる。本発明に記載の磁化装置の内部には可動部品がなく、外力を必要とせず、炭坑内における安全係数が高く、ガス炭鉱に適用する。
２、本発明で用いられる磁気ドラムは、その内部に含まれる内外の磁石が螺旋水流通路を取り囲み、交差して配置されるように置かれ、磁気ドラム内部に安定したパルス型強磁界環境が形成され、その磁界強度が３００〜３５０ｍＴに達し、流れる除塵用水を交互にパルス切断磁化することで溶液内部の分子運動が激しくなり、さらに溶液の分子間水素結合が切断されやすくなり、除塵用水の粉塵を濡らす性能が向上する。
３、本発明の螺旋羽根のピッチはｄ≧５０ｍｍであり、圧力管の内壁に密着し、中空圧力管に封止溶接され、螺旋水流通路が形成され、前記通路は、内外の磁石から形成される磁界とともに螺旋推進磁化環境を構成し、直列式磁化通路に比べ、磁気経路がより長くなるとともに、流れる水溶液のタービュランスが向上し、水溶液を均一に磁化しやすくなる。
４、本発明で設計される中空圧力管の両端に雌ねじを有しており、パルス切断の磁界環境を調整する目的を達成するように、炭坑内除塵用水が有する性質に応じて、内部に置かれる磁石を調整することができる。
５、本発明で設計される磁化装置は、パルス切断磁化とスパイラル乱流のカップリング効果による高効率磁化方法を用い、直列式一方向磁化方法に比べ、その溶液の磁化効率がより高く、磁界がより安定しており、磁化時間がより長くなる。

は本発明に係る実施例１の正面図である。 は本発明に係る実施例１の平面図である。 は本発明に係る実施例１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 は磁気ドラム内部のスパイラル構造図である。 は内部磁石、外部磁石が磁気ドラム内部に配置される断面図である。 は外部磁石が磁気ドラム内部に配置される側面図である。 は磁気ドラムのＢ−Ｂ断面の磁束線分布図である。 は磁気ドラムのＣ−Ｃ断面の磁束線分布図である。 は磁気ドラム全体の断面の磁束線分布図である。 は本発明に係る実施例２の平面図である。

以下に添付図面に基づき本発明をさらに説明する。

［実施例１］
図１〜３に示すように、本発明の炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置は、磁気ドラム１と、出水口５と、給水口９とを備えている。前記磁気ドラム１は、圧力管２、フランジ３、外部磁石１２、内部磁石１３、中空圧力管１５、螺旋羽根１６、接続鋼柱１８、グランドナット１７を備えている。

前記磁気ドラム１は４つであり、長さは１．５ｍであり、２列に分けられている。フランジ３が磁気ドラム１の両端に溶接されている。前記出水口５が接続ベント７を介して第１列の磁気ドラム１の二つの磁気ドラム１の一端に接続されている。前記給水口９が接続ベント７を介して第２列の磁気ドラム１の二つの磁気ドラム１の一端に接続されている。第１列の磁気ドラム１の二つの磁気ドラム１の他端が、それぞれ接続ベント７を介して第２列の磁気ドラム１の二つの磁気ドラム１の他端に接続され、Ｕ字状に並列配置されている。接続ベント７を介して出水口５と給水口９に接続される前記磁気ドラム１の一端に、何れもバルブ４、８、１０、１１が設けられている。前記出水口５、給水口９は、それぞれ鉱業用クイックカップリング６を介して除塵用給水管と出水管に接続されている。磁化の水流量及び要求に応じて、磁気ドラム１の数を増やし、又はＵ字状に配置される通路におけるバルブ４、８、１０、１１を制御することで調整を実現することができる。

図４〜６に示すように、前記圧力管２の外壁は一層の磁気遮蔽カバー１４に被覆され、外部磁石１２は磁気遮蔽カバー１４と圧力管２との間に交互に配置されている。前記圧力管２は３０４型ステンレス鋼を用いた。前記内部磁石１３は中空圧力管１５の内部に封止され十字状に交差して配置されている。前記中空圧力管１５は３０４型ステンレス鋼を用いて、Ｖ字状接続鋼柱１８により圧力管２に溶接されている。前記中空圧力管１５の両端に雌ねじを有しており、グランドナット１７により封止されている。前記螺旋羽根１６は圧力管２の内壁に密着し、ピッチはｄ＝５０ｍｍであり、中空圧力管１５に封止溶接されている。

本発明は、
Ａ、除塵用水を給水口９に送り込み、圧力管２に流入させ、制御弁４、８、１０、１１を介して水流量を制御するステップと、
Ｂ、前記中空圧力管１５、螺旋羽根１６、圧力管２から螺旋推進水流の磁化通路が構築され、水流を均一に磁化させ、前記内部磁石１３、外部磁石１２が交差して配置されることによる強弱の交替を有する磁界環境１９では、水流に対して継続的なパルス切断磁化を行うステップ（図７〜９に示すように）と、
Ｃ、除塵用水が出水口５を通じて流出するステップと、
を備える上記炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置を用いた磁化方法をさらに提供する。

前記内部磁石、外部磁石により形成される磁界環境１９の強度は３００ｍＴ〜３５０ｍＴであった。

中空圧力管１５、螺旋羽根１６、圧力管２から構成される螺旋推進水流の磁化通路は、直列式磁化通路に比べ、水溶液のタービュランスと磁気経路が向上した。内部磁石１３、外部磁石１２が交差して配置されるように形成される交互パルス型磁界環境１９は、単一の磁界環境に比べ、水分子と磁界が共振システムを形成でき、溶液内部の分子運動が激しくなり、さらに溶液の分子間水素結合が切断されやすくなり、除塵用水の効率的で均一な磁化が実現され、溶液の噴霧除塵効果が向上した。

［実施例２］
実施例１とは異なり、図１０に示すように、本実施例の磁気ドラム１は８つであり、第１列に４つの磁気ドラム１があり、第１列の４つの磁気ドラム１の一端がそれぞれ、各々のフランジ３を介して接続ベント７に接続され、接続ベント７が出水口５に接続されている。

上述したのは本発明の好ましい実施の態様に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、さらに種々の改良を加えることが可能であることが当業者に明らかであり、これらの改良も本発明の保護範囲に属するものである。

１ 磁気ドラム
２ 圧力管
３ フランジ
４、８、１０、１１ バルブ
５ 出水口
６ 鉱業用クイックカップリング
７ 接続ベント
９ 給水口
１２ 外部磁石
１３ 内部磁石
１４ 磁気遮蔽カバー
１５ 中空圧力管
１６ 螺旋羽根
１７ グランドナット
１８ 接続鋼柱
１９ 磁界環境

Claims (9)

1. 圧力管２、フランジ３、外部磁石１２、内部磁石１３、中空圧力管１５、螺旋羽根１６、接続鋼柱１８、グランドナット１７を備える磁気ドラム１と、出水口５と、給水口９とを備える炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置であって、
   前記フランジ３が磁気ドラム１の両端に溶接され、前記圧力管２がフランジ３を介して、それぞれ出水口５、給水口９に接続され、前記出水口５、給水口９がそれぞれ除塵用給水管と出水管に接続され、
   前記外部磁石１２が圧力管２の外壁に配置され、前記中空圧力管１５の両端の外壁が接続鋼柱１８を介して圧力管２の内壁に溶接固定され、前記螺旋羽根１６が圧力管２の内壁に密着し、中空圧力管１５に溶接され、前記内部磁石１３が中空圧力管１５の内部に封止され、中空圧力管１５の両端がグランドナット１７により封止されることを特徴とする、炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置。
2. 前記磁気ドラム１はｎ個であり、２列に分けられ、前記出水口５は第１の接続ベント７を介して第１列の磁気ドラム１の各磁気ドラム１の一端に接続され、前記給水口９は第２の接続ベント７を介して第２列の磁気ドラム１の各磁気ドラム１の一端に接続され、第１列の磁気ドラム１の各磁気ドラム１の他端が、それぞれ接続ベント７を介して第２列の磁気ドラム１の各磁気ドラム１の他端に接続され、Ｕ字状に並列配置され、接続ベント７を介して出水口５と給水口９に接続される前記磁気ドラム１の一端に、何れもバルブ４、８、１０、１１が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置。
3. 前記磁気ドラム１は、その数がｎ≧４であり、偶数であり、その長さが１．３ｍ〜１．８ｍであることを特徴とする、請求項１に記載の炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置。
4. 前記螺旋羽根１６のピッチはｄ≧５０ｍｍであり、中空圧力管１５に封止溶接されることを特徴とする、請求項１に記載の炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置。
5. 前記中空圧力管１５は３０４型ステンレス鋼を用いて、Ｖ字状接続鋼柱１８により圧力管２に溶接され、前記中空圧力管１５の両端に雌ねじを有しており、グランドナット１７により封止され、前記圧力管２は３０４型ステンレス鋼を用いることを特徴とする、請求項１に記載の炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置。
6. 前記圧力管２の外壁は一層の磁気遮蔽カバー１４に被覆され、外部磁石１２は磁気遮蔽カバー１４と圧力管２との間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置。
7. 前記外部磁石１２は圧力管２の周囲に交互に配置され、前記内部磁石１３は中空圧力管１５の内部に封止され十字状に交差して配置されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置。
8. Ａ、除塵用水を給水口９に送り込み、圧力管２に流入させ、制御弁４、８、１０、１１を介して水流量を制御するステップと、
   Ｂ、前記中空圧力管１５、螺旋羽根１６、圧力管２から螺旋推進水流の磁化通路が構築され、水流を均一に磁化させ、前記内部磁石１３、外部磁石１２が交差して配置されることによる強弱の交替を有する磁界環境１９では、水流に対して継続的なパルス切断磁化を行うステップと、
   Ｃ、除塵用水が出水口５を通じて流出するステップと、
   を備えることを特徴とする、請求項７に記載の炭坑内除塵用磁化水を製造する磁化装置を用いた磁化方法。
9. 前記内部磁石１３、外部磁石１２により形成される磁界環境１９の強度は３００ｍＴ〜３５０ｍＴであることを特徴とする、請求項８に記載の磁化方法。