一种薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置的制作方法

本实用新型涉及自动化技术领域，特别涉及一种薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置。

背景技术：

井下工作面粉尘弥漫，吸入工人体内危害煤矿工人的身体健康，而且高浓度粉尘还会引发安全事故，因此，防尘、降尘是煤矿安全生产需要解决的首要问题。喷雾降尘是利用重力原理，使喷出的水雾与粉尘结合而下落至地面，实现降尘目的。与煤层注水、除尘器、泡沫除尘等比较，喷雾降尘具有除尘效率高、设备不复杂、成本低且具有实用性的特点，因此被广泛应用在采煤机滚筒上。螺旋滚筒内喷雾系统设计的好坏影响着降尘的速率，在影响工作面粉尘浓度方面起着重要作用。国内外学者做了大量研究：1996年A.J.Uule和I.R.Widger通过实验得出参数和喷嘴结构对雾化效果的影响，试验结果表明：影响水雾液滴直径大小的是喷雾的压力，喷嘴的物理结构对雾滴影响的结果较小，随着压力的增大，雾滴的直径变小，喷嘴孔径、喷嘴出口和涡流腔的长度决定流量系数的大小，此试验还发现了影响粒径大小另外一个不可忽略的原因，即高压喷雾时形成的湍流。2002年郭成兴等探讨采煤机内喷雾系统的原理与参数关系，通过合理选择喷嘴数量、口径、供水压力，对MXG－475型采煤机滚筒内喷雾系统进行改造。2014年，赵丽娟等使用FLUENT软件建立了喷嘴的准湍流模型，对外喷雾流场进行模拟分析，进而提高采煤机喷雾降尘效率。2015年徐明等对不同喷雾角度雾滴粒径、流量、有效射程进行对比，从而提高了喷雾降尘效果。

在实际使用中，如果遇到特殊情况粉尘较多，由于喷嘴系统和结构问题，滚筒工作时的方向单一不能使喷嘴多方向工作，使喷出的水雾覆盖的面积较小，从而造成了降尘的效率较低。徐州中矿汇弘矿山设备有限公司提出的新型专利叶片间喷雾灭尘系统，创意新颖，但是由于单位体积内喷嘴数量较少，遇到粉尘数量较大时不能够积极解决这个问题，导致工作人员健康受损，因此这些问题都是不容忽视的。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置，拆换方便、拼装简单，增加了单位体积所容纳的喷嘴数量，喷嘴四周喷洒，提高了工作效率，改进了喷雾压力、喷嘴的口径、喷嘴的入射角和扩散角，改善了喷雾效果。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：

一种薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置，安装在薄煤层采煤机滚筒上，所述薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置包括筒毂、端盖、叶片、喷嘴和水管；

所述筒毂设置在滚筒的内壁上，筒毂上设置有孔一，用于穿过水管；

所述端盖设置在滚筒的顶端，端盖上设置有进水口，进水口通过水管与喷嘴连接；

所述叶片设置在滚筒的外壁上，叶片沿滚筒呈螺旋状，叶片上设置有孔二；

所述喷嘴设置在叶片上，喷嘴将水从孔二喷出。

所述喷嘴的入射角为15°，喷嘴的扩散角为60°，喷嘴的喷雾压力为5MPa，喷嘴的口径为1.2mm。

所述叶片和端盖上分别设置有齿座，所述齿座上设置有截齿。

本实用新型的有益效果是：

(1)叶片在滚筒的外壁上呈螺旋状排列，喷嘴设置在叶片上也呈螺旋状排列，大大增加了单位体积所容纳的喷嘴数量；

(2)喷嘴向四周喷洒，提高了工作效率，改善了喷雾效果；

(3)薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置拆换方便，每一个喷嘴的位置都是均匀分配的，拼装简单；

(4)喷嘴的入射角为15°时，雾滴对截齿的包围效果和雾化效果均最佳；喷嘴的扩散角为60°、喷嘴的口径为1.2mm时，喷嘴喷雾效果最佳；喷嘴的喷雾压力为5MPa时，装置的雾化降尘效果最佳。

附图说明

图1是本实用新型提供的薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置的剖视图；

图2是本实用新型提供的薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置的仰视图；

图3是本实用新型提供的喷嘴的剖视图；

图4是喷嘴的入射角度为15°时的雾化浓度云图；

图5是不同压力下的喷雾粒径的曲线图；

图6是不同喷嘴口径的条件下的雾化浓度云图，其中(a)表示喷嘴的口径为1.0mm时的雾化浓度云图；(b)表示喷嘴的口径为1.2mm时的雾化浓度云图；(c)表示喷嘴的口径为1.5mm时的雾化浓度云图；(d)表示喷嘴的口径为1.8mm时的雾化浓度云图；

图7是不同扩散角条件下的雾化浓度云图，其中(a)表示扩散角为30°时的雾化浓度云图；(b)表示扩散角为45°时的雾化浓度云图；(c)表示扩散角为60°时的雾化浓度云图。

其中，

1-端盖，2-筒毂，3-叶片，4-截齿，5-齿座，6-喷嘴，7-水管，8-密封圈。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的问题，如图1至图7所示，本实用新型提供一种薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置，安装在薄煤层采煤机滚筒上，薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置包括筒毂2、端盖1、叶片3、喷嘴6和水管7；筒毂2设置在滚筒的内壁上，筒毂2上设置有孔一，用于穿过水管7；端盖1设置在滚筒的顶端，端盖1上设置有进水口，进水口通过水管7与喷嘴6连接，水管7与进水口的连接处设置有密封圈8；叶片3设置在滚筒的外壁上，叶片3沿滚筒呈螺旋状，叶片3上设置有孔二；喷嘴6设置在叶片3上，喷嘴6将水从孔二喷出。

喷嘴6的入射角为15°，喷嘴6的扩散角为60°，喷嘴6的喷雾压力为5MPa，喷嘴6的口径为1.2mm。本实用新型中，喷嘴6的入射角为喷嘴6与截齿4的夹角。

叶片3和端盖1上分别设置有齿座5，齿座5上设置有截齿4。

本实用新型中，薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置竖直设置，以滚筒的轴线为轴，滚筒的顶端设置有端盖1，底端与薄煤层采煤机的摇臂连接，端盖1的进水口均匀分布，进水口通过水管7与喷嘴6连接，喷嘴6与叶片3采用螺纹连接，水经过喷嘴6喷出形成水雾，起到降尘作用并冷却截齿4。本实用新型中，薄煤层采煤机为现有技术，包括滚筒、摇臂、牵引部、行走箱、电控箱、截齿4、和齿座5等。

本实用新型中，薄煤层采煤机滚筒喷雾降尘装置的降尘原理：薄煤层采煤机以一定牵引速度运行时，滚筒以一定速度转动，滚筒旋转并切入煤壁，截齿4从煤壁上截割下煤体，同时，水管7进水，水经一定压力到喷嘴6，喷嘴口以一定角度对截齿4方向喷雾，实现喷雾降尘的效果，其中，进水与出水同时进行，从而整个装置连续工作；喷嘴6的入射角为15°、喷嘴6的扩散角为60°、喷嘴6的喷雾压力为5MPa、喷嘴6的口径为1.2mm时，装置的雾化降尘效果最佳。

本实施例中，运用Fluent软件对喷嘴6的入射角为15°、喷嘴6的扩散角为60°、喷嘴6的喷雾压力为5MPa和喷嘴6的口径为1.2mm时的雾化降尘效果进行了仿真。

如图4所示，当喷嘴6的入射角为15°时，雾滴几乎包围整个截齿4，即使截齿4阻挡喷雾，喷雾出现雾化浓度仍然均匀、易形成高质量的喷雾。

如图5所示，①表示喷嘴6的喷雾压力为3MPa时的喷雾粒径；②表示喷嘴6的喷雾压力为4MPa时的喷雾粒径；③表示喷嘴6的喷雾压力为5MPa时的喷雾粒径；④表示喷嘴6的喷雾压力为6MPa时的喷雾粒径；⑤表示喷嘴6的喷雾压力为7MPa时的喷雾粒径。随着压力的增大，雾粒速度也不断增大，使得雾粒数量也越来越集中，但随着压力的进一步增大，致使雾滴之间出现碰撞和合并，使雾滴按速度分布数量更为分散，且压力越高对内喷雾系统要求越高，所以，当喷嘴6的喷雾压力为5MPa时，装置的雾化降尘效果最佳。

如图6所示，在相同的扩散角、入射角及喷雾压力条件下，喷雾浓度随喷嘴6口径的增大逐渐增大，当喷嘴6的口径为1.2mm时，喷嘴6雾化浓度最高，随后喷雾浓度逐渐降低。

如图7所示，当喷嘴6的扩散角为60°时，各喷嘴6形成的雾流开始重叠，最大浓度可达89.7g/cm3，雾化体积明显增大且扩散效果较好，在滚筒周围形成封闭雾幕，将粉尘直接拦截下来，大量小液滴分散开来，有助于飘散捕尘。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。