一种综掘压气水射流预混自吸泡沫降尘装置的制作方法

本发明属于煤矿防尘领域，涉及降尘装置，尤其涉及一种综掘压气水射流预混自吸泡沫降尘装置。

背景技术：

综掘工作面是煤矿最高尘源之一，据调查，在无防尘措施下，综掘机司机所处环境内的粉尘浓度最高可达6000mg/m³。因此，粉尘治理非常重要，有效降低综掘工作面的粉尘浓度，对煤矿安全生产和工人身体健康有着十分重要意义。

目前，为提高综掘工作面粉尘防治效果，国内外的防尘措施主要包括掘进机内外喷雾、使用除尘器、采用抽出式或压入－抽出结合式通风方法、个体防护等。国外对高压风屏隔尘、设置挡尘板、除尘器、高压喷雾、泡沫除尘等进行了研究，国内各高校、科研院所与企业也有许多相关研究，包括振弦式除尘器、高压喷雾降尘技术、综掘面风幕集尘系统等。

然而，综掘工作面的粉尘治理效果仍然不尽人意，粉尘浓度依然很高，约为1000～2000mg/m³左右，远超过国家卫生标准。主要存在以下问题：1掘进机割岩石时产生的粉尘浓度特别高、粒径非常小；2应用最广泛最传统掘进机内外喷雾存在的问题，一是布置在滚筒上的喷嘴，在滚筒截割时部分或全部埋进煤中，使喷出的射流不能雾化，甚至喷嘴被堵塞；二是采掘机内喷雾系统因密封漏水、喷嘴堵塞而不能正常使用；3现有的吸尘除尘装置是吸尘和除尘为两套装置，体积大、笨重、成本高，使用与挪移不方便。4泡沫液的添加、泡沫发生器存在电气部件和叶轮旋转式风机，存在电气火花和摩擦火花隐患。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种综掘压气水射流预混自吸泡沫降尘装置。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种综掘压气水射流预混自吸泡沫降尘装置，包括两个射流吸风式泡沫发生装置、多个射流吸风式泡沫发生喷嘴、泡沫添加器、压气水预混器、供水管、压气管路、旁通管路、压气水泡沫管路、调节阀门和泡沫管路；

所述压气水预混器的入口端连接供水管和压气管路，压气水预混器的出口端管路分为旁通管路和泡沫管路，所述旁通管路和泡沫管路上均设有调节阀门，所述泡沫管路上设有泡沫添加器，旁通管路和泡沫管路的末端合为压气水泡沫管路后再次分为多条支管路分别与射流吸风式泡沫发生装置或泡沫发生喷嘴连接。

所述射流吸风式泡沫发生装置内设有依次连通的吸入腔、渐缩腔、喉腔和扩散腔，以及与支管路连通的硬质进水管，所述吸入腔和喉腔为圆柱状，吸入腔的直径大于喉腔的直径，所述渐缩腔和扩散腔为圆台形，硬质进水管的末端伸入到吸入腔内，所述硬质进水管的末端设有实心锥体喷嘴。

所述射流吸风式泡沫发生喷嘴包括四个空气吸入孔、喷孔和导水芯，所述喷孔和导水芯设置在射流吸风式泡沫发生喷嘴的中间部位并且相互连通，所述空气吸入孔的出气口位于喷孔的后方，且进气方向朝向射流吸风式泡沫发生喷嘴出口的中心，空气吸入孔为“y”形阶梯孔。

优选地，所述喉腔的直径为40～70mm，喉腔的长度为其的直径0.5～0.9倍；所述渐缩腔的收缩角α为20～40°，扩散腔的扩散角β为30°～60°，扩散口内径为90～150mm。

优选地，四个所述空气吸入孔沿着射流吸风式泡沫发生喷嘴的圆周方向均布，所述空气吸入孔的孔径为4～8mm，喷嘴雾化角γ为30°～60°，喷孔的直径为3～5.0mm。

优选地，射流吸风式泡沫发生喷嘴的数量为4个，所述射流吸风式泡沫发生喷嘴沿着掘进机伸缩臂圆周上均匀分布，9射流吸风式泡沫发生喷嘴中心点与掘进机伸缩臂中心点的连线与水平线夹角为±15°～35°。

优选地，所述泡沫添加器可为气动泵或水力驱动泵。

优选地，所述压气水预混器采用射流式压气水预混器或切向混合压气水预混器。

优选地，切向混合压气水预混器中的进水孔直径为2～7mm，切向进水，进气孔直径为15～32mm。

优选地，所述射流吸风式泡沫发生装置对称布置在靠掘进机伸缩臂后部的机身上，与掘进机伸缩臂中心轴线的水平距离为100～300mm，射流吸风式泡沫发生器前端抬起，其轴线与水平面的夹角为5°～15°。

本发明的有益效果：

本发明中供水管中的水和压气管路中的气输送到压气水预混器混合，混合后水气分别进入到旁通管路和泡沫管路，泡沫管路中的泡沫添加器产生泡沫，旁通管路中水气和泡沫管路中的泡沫混合后输送到射流吸风式泡沫发生装置和射流吸风式泡沫喷嘴，喷出泡沫除尘。

本发明系统结构简单，不需要用电，内部无机械旋转部件，无电火花和摩擦火花，安全性能高，并且系统要求简单，采用正常管网低压水，安装、拆卸、搬运方便，现场操作容易，压气水预混形成的泡沫发泡效果好、稳定、质量高，除尘效果良好，适用于爆炸性场所除尘。

附图说明

图1为本发明所述一种综掘压气水射流预混自吸泡沫降尘装置的组成与布置平面示意图。

图2为图1的a-a向示意图。

图3为本发明所述射流吸风式泡沫发生装置的结构示意图。

图4为本发明所述射流吸风式泡沫发生喷嘴的结构示意图。

图5为本发明所述压气水预混器的剖视图。

图6为本发明所述压气水预混器的进气和进水示意图。

其中：1.掘进机伸缩臂；2.掘进机机身；3.正压风筒；4.旁通管路；5.射流吸风式泡沫发生装置；6.泡沫添加器；7.压气水预混器；8.供水管；9.压气管路；10.压气水泡沫管路；11.调节阀门；12.射流吸风式泡沫喷嘴；5-1.喷嘴；5-2.吸入腔；5-3.喉腔；5-4.扩散腔；5-5.硬质进水管；5-6.渐缩腔；12-1.空气吸入孔；12-2.导水芯；12-3.喷孔；12-4.进水口；13.泡沫管路；α.渐缩腔的收缩角；β.扩散腔的扩散角；γ.喷嘴雾化角。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的一种综掘压气水射流预混自吸泡沫降尘装置，包括两个射流吸风式泡沫发生装置5、多个射流吸风式泡沫发生喷嘴12、泡沫添加器6和压气水预混器7。综掘机上配备设有供水管8、压气管路9和正向风筒3。

如图2所示，所述射流吸风式泡沫发生装置5对称布置在靠掘进机伸缩臂后部的机身上，与掘进机伸缩臂中心轴线的水平距离为100～300m，射流吸风式泡沫发生器5前端抬起，其轴线与水平面的夹角为5°～15°。

如图3所示，所述射流吸风式泡沫发生装置5内设有依次连通的吸入腔5-2、渐缩腔5-6、喉腔5-3和扩散腔5-4，所述吸入腔5-2和喉腔5-3为圆柱状，吸入腔5-2的直径大于喉腔5-3的直径，所述渐缩腔5-6和扩散腔5-4为圆台形，硬质进水管5-5的末端伸入到吸入腔5-2内，硬质进水管5-5的末端设有实心锥体喷嘴。所述喉腔5-3的直径为40～70mm，喉腔5-3的长度为其的直径0.5～0.9倍；所述渐缩腔5-6的收缩角α为20～40°，扩散腔5-4的扩散角β为30°～60°，扩散口内径90～150mm。

如图2所示，本实施例中有四个射流吸风式泡沫发生喷嘴12，所述射流吸风式泡沫发生喷嘴12沿着掘进机伸缩臂圆周上均匀分布，射流吸风式泡沫发生喷嘴12中心点与掘进机伸缩臂中心点的连线与水平线夹角为±15°～35°。

如图4所示，所述射流吸风式泡沫发生喷嘴12包括四个空气吸入孔12-1、喷孔12-3和导水芯12-2，所述喷孔12-3和导水芯12-2设置在射流吸风式泡沫发生喷嘴12的中间部位并且相互连通。四个所述空气吸入孔12-1沿着射流吸风式泡沫发生喷嘴12的轴线圆周方向均布，空气吸入孔12-1的出气口位于喷孔12-3的后方，且进气方向朝向射流吸风式泡沫发生喷嘴12出口的中心，空气吸入孔12-1为“y”形阶梯孔。所述空气吸入孔12-1的孔径为4～8mm，喷嘴雾化角γ为30°～60°，喷孔12-3的直径为3～5.0mm。

泡沫添加器6不用电，可为气动泵或水力驱动泵，本实施例中采用气动泵。所述压气水预混器7采用射流式压气水预混器或切向混合压气水预混器，本实施例中采用切向混合压气水预混器，如图5和图6所示，其进水孔直径为2～7mm，切向进水，进气孔直径为15～32mm。泡沫添加器6和压气水预混器7均固定于机身中。

所述射流吸风式泡沫发生喷嘴12包括四个空气吸入孔12-1、喷孔12-3和导水芯12-2，四个所述空气吸入孔12-1沿着射流吸风式泡沫发生喷嘴12的轴线圆周方向均布，并斜向下设置，空气吸入孔12-1为“y”形阶梯孔。

如图1和图6所示，所述压气水预混器7的入口端连接供水管8和压气管路9，压气水预混器7的出口端管路分为旁通管路4和泡沫管路13，压气水预混器7混合后的水气分别进入旁通管路4和泡沫管路13，所述旁通管路4和泡沫管路13上均设有调节阀门11，所述泡沫管路13上设有泡沫添加器6，旁通管路4和泡沫管路13的末端合为压气水泡沫管路10，旁通管4用来调节压气水泡沫管路10上的水气比例，压气水泡沫管路10再次分为多条支管路，其中两条支管路分别与一个射流吸风式泡沫发生装置5上的硬质进水管5-5连接，其余支管路分别与多个泡沫发生喷嘴12上的进水口12-4连接，通过射流吸风式泡沫发生装置5和泡沫发生喷嘴12喷出泡沫将掘进机产生的粉尘进行去除。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。