用于采煤机抑尘的旋转射流自吸式短程强化产泡装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿山防尘用泡沫制备装置，尤其是一种用于采煤机抑尘的旋转射流自吸式短程强化产泡装置。
【背景技术】
[0002]机械化采煤工作面(以下简称机采工作面)是煤矿井下粉尘灾害最严重的地点之一，其中，采煤机截割作业是机采工作面最大的产尘源，其产尘量占工作面总产尘量的60%~80%，因此，采取有效措施防治采煤机截割粉尘是机采工作面乃至全矿井防尘工作的重中之重。与采煤机现有的水喷雾降尘技术相比，抑尘泡沫具有体积流量和接尘面积大、粘附和湿润粉尘能力强的优点，是采煤机截割粉尘防治效果的有效途径之一。但由于大多数机采工作面没有可随采煤机往复移动的机载压风管路，使得抑尘泡沫制备面临很大困难，进而导致泡沫抑尘技术在机采工作面的实施受到极大限制。为此，本领域科研人员设计有公开号为CN103084022A，公开日期2013-05-08的中国发明专利“煤矿降尘用自吸空气式旋流发泡装置”，以及公开号为CN103089262A，公开日期为2013-05-08的中国发明专利“采煤工作面自吸空气式泡沫降尘系统”，使得在采煤机上制备泡沫成为可能。然而，后期在机采工作面的应用实践中发现，上述公开号为CN103084022A和CN103089262A所公开的技术方案存在以下几点不足:①都是利用发泡液射流来自动吸入，即需要采用额外的发泡剂添加设备(如定量添加泵)将发泡剂加入水中而形成发泡液，使得泡沫制备过程依然较为复杂，很不适应机采工作面时空条件；②发泡液射流吸入的空气量偏小，由于最终的产泡量主要取决于自吸空气量，因而现场制备出的泡沫量偏少，较难满足采煤机高效抑尘的需求；③发泡室内阻力损失偏大，泡沫出口速度较小，难以有效喷射至采煤机滚筒截割煤岩处；④采用长尺寸的混合室和发泡室，使得发泡装置几何尺度偏长，在采煤机机身平台上的狭小空间内进行设备安装固定存在一定困难。此外，专利公开号CN103089263A，公开日期2013-05-08的中国发明专利“基于自吸空气发泡的掘进机泡沫降尘系统”，其公开的技术方案中的发泡装置虽然克服了上述第一点不足，但仍然存在②~④中所述问题，并且该装置中吸液软管直接设在气液混合室前端，压力水和空气流经此处时由于通道截面的急剧收缩，流体体积被压缩，因而流体对管壁的压力增大，增加了从外界吸入发泡剂的难度，导致发泡剂不能稳定连续添加而影响产泡效果。因此，研发用于采煤机抑尘的新型泡沫制备装置与方法具有重要意义。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种安全可靠、操作简单、发泡倍数较高、泡沫出口速度较大、几何尺度小的采煤机抑尘用高效产泡装置。
[0004]为了实现上述目的，本发明用于采煤机抑尘的旋转射流自吸式短程强化产泡装置，主要由压力水供给管、旋流喷嘴和射流发泡筒体构成，压力水供给管与旋流喷嘴相连，旋流喷嘴通过螺纹旋入射流发泡筒体，射流发泡筒体内依次设有吸气室、吸液室、混合喉管、增压成泡室、强化产泡室和增速出流室；所述的吸气室上设有斜向吸气孔，吸液室上设有斜向吸液孔，斜向吸液孔与设有微调阀的吸液软管相连，强化产泡室内设有螺纹杆发泡构件；所述的混合喉管为圆柱形腔体，混合喉管的截面积与旋流喷嘴出口截面积的比值^=64-100 ;混合喉管的长度丨与其直径之的比值乩=8~12 ;混合喉管入口到旋流喷嘴出口的距离4?与其直径4的比值尺d=l/3~2/3 ;所述螺纹杆发泡构件的流道截面为等腰梯形，其螺旋角 r=110~130°、螺距 Zf=35~45mm0
[0005]进一步的，所述旋流喷嘴的轴向自由畅通直径为1.5-3.5_，有利于形成旋度较高的旋转射流，提高吸气和吸发泡剂能力，同时保证喷嘴出口处有较大的初始速度，增加射流与被吸入气体和发泡剂的传能传质效率。
[0006]进一步的，所述吸气室腔体为渐缩结构，其收缩角0^=3(^60°，该设计可减少空气进入吸液室时因腔体截面积突变带来的局部阻力损失，并可增加空气的流速(动能)，促进空气与液体的质能传递和相互作用。
[0007]进一步的，所述吸液室腔体为渐缩结构，其收缩角σ2=6~10°，该设计可使从吸气室到混合喉管的截面积变化趋于和缓，引导空气顺畅地进入混合室，并减少流体进入混合喉管时局部阻力损失，为后续气液混合、增压成泡和强化产泡等环节的顺利进行。
[0008]进一步的，为使混合流体平缓扩散增压，减少扩散过程中的阻力损失，所述的增压成泡室设计为双级渐扩结构，一级扩散角Α=5~9°、二级扩散角/?2=10~20°。
[0009]由于采用了上述方案，本发明与现有技术相比有以下优点:
①本发明利用旋转射流实现空气和发泡剂的自动吸入，无需额外提供压风管路和发泡剂添加设备，适用性强，可靠性高；通过在吸气室和混合喉管之间设置平缓的吸液室，使吸液负压保持在合理区间，并通过斜向布置的吸液孔降低发泡剂吸入过程中的流动阻力，从而提高了发泡剂添加的稳定性和经济性。
[0010]②本发明采用旋流喷嘴和斜向吸气孔，旋流喷嘴所形成旋转射流的卷吸能力更强，增大了吸气室的真空度，且斜向布置的吸气孔减少了气体的阻力损失，保障了空气的顺利进入，从而增大了装置的吸气量，显著增强了产泡能力。
[0011]③本发明中产泡室内设有的螺纹杆发泡构件，其对流体的阻力小于挡板等增阻发泡构件，既保证了气液介质的紊动混合强度，又有效降低了泡沫产生和流动过程中的能量损失，保障泡沫具有较高的出口速度，有利于将泡沫作用到采煤机滚筒截割煤岩处。
[0012]④本发明中旋流喷嘴所形成的旋转射流提高了水、空气和发泡剂的混合效率，使得所需喉管和发泡室的长度变短，从而显著缩短了发泡装置的几何尺度，便于在采煤机机身平台上的安装固定和使用，环境适应性增强。并且，混合喉管和发泡室的短程化进一步减少了泡沫制备过程中的能量损失，也有利于增加泡沫的出口速度。
【附图说明】
[0013]图1是本发明旋转射流自吸式短程强化产泡装置的整体示意图；
图2是本发明旋转射流自吸式短程强化产泡装置中旋流喷嘴示意图；
图3是本发明旋转射流自吸式短程强化产泡装置中螺纹杆发泡构件示意图。
【具体实施方式】
[0014]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的三个实施例作进一步的详细说明。
[0015]实施例1:如图1所示，本发明用于采煤机抑尘的旋转射流自吸式短程强化产泡装置，主要由压力水供给管1、旋流喷嘴2和射流发泡筒体3构成，所述的压力水供给管I与旋流喷嘴2相连射流发泡筒体3内依次设有吸气室4、吸液室5、混合喉管6、增压成泡室7、强化产泡室8和增速出流室9。其中，旋流喷嘴2通过螺纹旋入射流发泡筒体3中的吸气室4，吸气室4腔体为渐缩结构，其收缩角α 1=30°，吸气室4上设有斜向吸气孔10 ;吸液室5腔体为渐缩结构，其收缩角α 2=6°，吸液室5上设有斜向吸液孔11，斜向吸液孔11与设有微调阀12的吸液软管13相连。所述的混合喉管6为圆柱形腔体，其截面积与旋流喷嘴2出口截面积的比值义=64 ;混合喉管6的长度4>与其直径4的比值/Pld=S ;混合喉管6入口到旋流喷嘴2出口的距离Ztn与其直径4的比值/?td=l/3。