专利名称：滚筒采煤机高压水雾吸尘装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿回采工作面滚筒采煤机喷雾降尘技术，特别是一种适于综采放顶煤工作面用的滚筒采煤机高压水雾吸尘装置。
中国《实用新型专利公报》第14卷、第20号，公开了名称是“滚筒采煤机长筒式高压水雾吸尘装置” 的专利，专利号ZL 96232320，授权公告号CN2282 070Y。它的目的是在滚筒采煤机原有内外喷雾降尘的基础上，进行二次降尘，使采煤机周围空气中的粉尘浓度进一步降低；它的构成是在滚筒采煤机的机面上沿纵向设置一长钢板筒，长筒内设置主喷雾喷咀和辅助喷咀，喷咀由管路引入高压水，利用喷咀喷射水雾的作用，使长筒一端产生负压，产生吸尘作用，达到降尘目的。其不足之处是①长筒安装于采煤机机面上有碍于采煤机检修；②长筒各节间联接部位受到挤压和碰撞时，易变形漏气；③采煤机机面高度增大，当采高减小时，影响支架护帮板的翻转；④由于长筒长度大，吸风阻力大，需水量大，水压高。
本实用新型的设计目的在于克服已有技术中的不足之处，而提供一种体积小，不妨碍采煤机检修和运行的，由喷嘴引入高压水喷射水雾降尘，同时利用喷射水雾产生负压吸尘的滚筒采煤机高压水雾吸尘装置。
本实用新型的设计目的可以通过以下措施来达到在由喷嘴、高压胶管及高压水泵组成的滚筒采煤机高压水雾吸尘装置中，设有除尘器。当采煤机为双滚筒时，该装置有两个除尘器，分别装于滚筒采煤机机身的两端；当采煤机为单滚筒时，该装置设一个除尘器，装于采煤机机身有滚筒的一端。除尘器由外壳、喷管以及喷嘴等构成。外壳的背部是与采煤机联接的固定联接部。外壳的前部呈斜向开口状，其倾斜方向自上而下向后倾斜，开口的上半部有端板阻隔，开口的下半部向前敞开，作为吸尘口；或者，外壳前部的上、下半部都有端板阻隔，而在外壳的底板上开有横向长孔，作为吸尘口。在外壳内固定有3～6个喷管，各喷管从端板穿过，并由外壳的上盖板与底板之间的支撑板相间隔。每个喷管内有一个喷嘴，喷嘴位于喷管的后部、轴心线上，喷管的内径D、喷嘴至喷管出口的距离L、喷嘴喷雾的扩散角θ应符合如下关系D≤2L·tg θ/2。各喷管的轴心线方向以不同倾角朝向外壳前方、并斜向采煤机滚筒端面后侧。高压水泵可以设在平巷里，也可以是机载泵。
本实用新型的设计目的还可以通过以下措施来达到其外壳内的3～6个喷管的轴心线方向，在垂直方向上的倾角，可以在-40°～50°的范围内选择。各喷管喷射的雾气射流，在采煤机滚筒的端面外侧，形成雾气射流中心线张角为30°～80°的垂直扇形雾障，挡住滚筒端面外侧的涡旋风流，并使滚筒与顶板的切点露出。在水平方向上，各喷管向煤壁方向倾斜的斜角可以在0°～40°的范围内选择，各喷管喷射的雾气射流的中心线，在采煤机前滚筒的前方或后滚筒的后方1～3m处与煤壁相交。
其外壳内的喷管为四个，四个喷管的轴心线在垂直方向上的倾角为30°、15°、0°、-10°，四个喷管的轴心线在水平方向上向煤壁的斜角分别为5°、10°、15°、20°，以上角度变动范围为±10°，排序依次自煤壁至采空侧。
其喷管内的喷嘴，经快速高压接头装于喷嘴座上，喷嘴座经接管或直接与壳内供水总管连接。壳内供水总管的堵头端插于外壳靠煤壁一侧的侧板的定位孔内，壳内供水总管的另一端有一圆盘，圆盘嵌装于外壳靠采空侧侧板的大定位孔内、并由螺纹联接件联接固定于该侧板上。壳内供水总管的进水端设有快速接头座与高压胶管所带的快速接头连接。在外壳内，壳内供水总管可联同其上的喷嘴、喷嘴座和接管，通过支撑板后方的空间、整体通过大定位孔装拆。
其高压水泵为机载高压泵。采煤机电机的输出轴经离合/联轴器和变速箱与机载高压泵的输入轴传动联接。与该泵配套工作的还包括泵的溢流阀组件、液压控制阀组。除液压控制阀组装于中间箱外、操作司机一侧，其余部分装于中间箱内。机载高压泵的出水口经出水管、三通座、高压胶管与除尘器的喷嘴连接。
本实用新型与已有技术相比具有如下优点①由长筒式改为分装于采煤机机身两端的两个独立的除尘器，即分体式，体积小，占据空间少，不妨碍滚筒采煤机检修和运行。
②除尘器喷射形成的垂直扇形分布雾气射流，能将采煤机滚筒的涡旋风流挡住，同时，将涡旋风流吸进装置内予以净化，设计合理，降尘效果好。
③所需水压低，耗水量减少25％左右，在各种条件相同情况下，比长筒式提高降尘效果10％以上。
④结构简单，制作、搬运、拆装等均很方便。
附图的图面说明如下
图1本实用新型在滚筒采煤机总装示意图主视图图2本实用新型在滚筒采煤机总装示意图俯视图图3除尘器的结构示意图主视图图4除尘器的结构示意图侧视图图5除尘器的结构示意图俯视图图6本实用新型工作时雾气射流的空间分布图正视图图7本实用新型工作时雾气射流的空间分布图俯视图图8底板开吸尘口的除尘器的主视图图9底板开吸尘口的除尘器的仰视图
图10机载高压泵在滚筒采煤机中的装配示意图俯视剖视图
图11机载高压泵在滚筒采煤机中的装配示意图主视剖视图
图12机载高压泵的液压系统图
图13液压控制阀组结构示意图
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详述实施例1双滚筒采煤机用、外壳前部吸尘口、四个喷管除尘器。
图1、2示出了本实用新型在双滚筒采煤机上的安装情况及组成。该装置由左除尘器1、右除尘器2，左固定架3、右固定架4，三通座5，高压胶管6，以及设在平巷里的高压水泵构成。除尘器1、2通过固定架3、4，分别安装于滚筒采煤机机身的两端。两除尘器各为一个滚筒喷雾降尘，二者由同一管路系统供水。图示的固定架3、4，适用于从机身顶面安装固定除尘器的采煤机；对于适合从机身侧面安装固定除尘器的采煤机，可以不用固定架。高压胶管6装入拖移电缆夹板内，与电缆一起由采煤机拖动。
图3～5示出了本实用新型除尘器1、2的结构。每个除尘器包括外壳、喷管15、喷嘴25等。外壳是由上盖板8、底板13、侧板14和19、背板11以及端板7等构成的一个特殊形状壳体。外壳的背部由侧板14、侧板19和筋板23构成槽钢形的联接固定部12，该部12固定于采煤机上的固定架3或4上。外壳的前部呈斜向开口状，开口的倾斜方向自上而下向后倾斜，开口的上半部有端板7阻隔，开口的下半部向前敞开，作为吸尘口。外壳的上盖板8与底板13之间有支撑板24。
在外壳内固定有四个喷管15，各喷管15从端板7上穿过，并由支撑板24相间隔，由筋板18固定于外壳壳体上。每个喷管15内有一个喷嘴25，喷嘴25位于喷管15内的后部、轴心线上。
四个喷管15内的喷嘴25，通过快速接头安装于喷嘴座22上，喷嘴座22经接管16或直接与壳内供水总管21连接，26为其快速接头销。壳内供水总管21的堵头端插于外壳靠煤壁一侧的侧板14的定位孔内，壳内供水总管21的另一端有一圆盘9，圆盘9嵌装于外壳靠采空侧的侧板19的大定位孔内、并由螺钉10联接固定于侧板19上。壳内供水总管21的进水端与壳外接管30连接、并成90°弯角。接管30的末端有快速接头座29，快速接头座29与高压胶管27所带的快速接头相连接，并插有快速接头销28。在外壳内，壳内供水总管21可连同其上的喷嘴25、喷嘴座22和接管16，通过支撑板24后方的空间、整体通过大定位孔装入或拆卸。其余为位于上盖板加长部分的两侧、用于支撑该加长部分的上盖板筋板17，固定喷管用的筋板18，圆盘9与侧板19之间的垫片20。
喷管的内径D、喷嘴至喷管出口的距离L、喷嘴喷雾的扩散角θ应符合如下关系D≤2L·tgθ/2，即喷嘴喷射水雾的扩散直径大于或等于喷管的内径时，喷管内形成水雾活塞。例如喷嘴喷雾的扩散角θ按30°计，喷管内径D为80mm或100mm时，喷嘴至喷管出口距离L可采用150mm～300mm。
喷管15的轴心线以不同倾角朝向外壳前方、并斜向采煤机滚筒端面外侧。四个喷管的轴心线，在垂直方向上的倾角，可在-40°～50°范围内选择，以便在采煤机滚筒端面外侧，形成雾气射流中心线张角为30°～80°的垂直扇形分布的雾障，加上射流的扩散角γ，雾障的张角再增加22°。在水平方向上，各喷管15向煤壁方向倾斜的斜角，可以在0°～40°范围内选择，以便使各喷管15喷射雾气射流的中心线，在采煤机前滚筒前方或后滚筒的后方1～3m处与煤壁相交。作为举例，四个喷管的轴心线的角度，在垂直方向上的倾角可分别采用30°、15°、0°、-10°；在水平方向上向煤壁的斜角可分别采用5°、10°、15°、20°。以上角度变动范围为±10°，排序依次自煤壁至采空侧。此例可形成雾气射流中心线张角为40°±10°的垂直扇形分布的雾障。
图6、7示出了本实用新型工作时雾气射流的空间分布。以上述角度的四喷管除尘器2为例。各喷管喷射的雾气射流在采煤机滚筒32端面外侧，形成雾气射流中心线33的张角为40°左右垂直扇形分布的雾障，再加上上侧和下侧各11°射流自身的扩散角γ，雾气射流的边界线35的总张角可达62°，基本能将滚筒端面外侧的涡旋风流封住，并使滚筒与顶板的切点露出、不挡视线，以便于司机调节滚筒的高度。为了防止逆风割煤时水雾失速后被工作面风流吹到司机身上，各喷管均向煤壁方向水平偏斜，使雾气射流中心线33在采煤机前滚筒前方或后滚筒后方1～3m处与煤壁相交。31为采煤机机身，34为电缆槽高度线。
实施例2、3、4在此三个实施例中，外壳内的喷管数分别采用三个、五个和六个。各喷管的轴心线，在垂直方向上的倾角，可在-40°～50°范围选择；在水平方向向煤壁倾斜的斜角，可在0°～40°范围选择。选择原则是滚筒直径大、摇臂长度大、采煤机高度大、煤尘浓度大时，需要多用喷管，同时，垂直倾角与水平斜角，选择范围要大一些；反之，可以少用喷管，同时，垂直倾角与水平斜角，选择度数可小一些。例如喷管数为三个垂直倾角-15°、0°、20°；水平斜角10°、20°、30°。
喷管数为五个垂直倾角-40°、-5°、10°、30°，40°；水平斜角10°、15°、20°、25°，40°。
喷管数为六个垂直倾角-30°、-10°、0°、15°、30°，50°；水平斜角0°、15°、20°、25°、30°、35°。
以上喷管的角度，排序依次自煤壁至采空侧，分别形成雾气射流中心线张角为35°、80°、80°的垂直扇形雾障。采用不同个数、不同角度的喷管，可形成雾气射流中心线张角不同的垂直扇形雾障。
实施例5图8、9示出了除尘器外壳的另一种形式。外壳前部仍呈斜向、自上而下向后倾斜，但前部的上半部和下半部都有端板阻隔，上半部的端板为7，下半部的端板为36。各喷管15仍从端板7穿过，并由支撑板24间隔，而外壳底板37上开有横向长孔38，作为吸尘口。
其外壳背部由侧板14、19和筋板39构成角钢形的联接固定部，该联接固定部适合从采煤机机身两端的侧面固定除尘器1、2，而不用固定架3、4。
实施例6采煤机为单滚筒，只设一个除尘器，装于采煤机机身有滚筒的一端。喷管数可以选择得少一些，垂直倾角与水平斜角的度数可选择小一些。
实施例7高压水泵采用机载高压泵。
本实施例以采煤机采用AM500型双滚筒采煤机、机载高压泵48采用无锡煤机厂产TQB80/12.5型卧式三柱塞泵、清水泵为例。该泵带有专用的离合/联轴器43和变速箱45。
图10示出了机载高压泵48及其配套部件在采煤机中的装配位置、组成和结构。机载高压泵48的配套部件主要包括离合/联轴器43、变速箱45、溢流阀组件46和液压控制阀组49等。
机载高压泵48由采煤机的左电机40驱动。左电机40是双输出轴电机，左电机40的右输出轴50经离合/联轴器43、变速箱45，与机载高压泵48的输入轴传动联接。离合/联轴器43为带剪切销的离合器与联轴器，可控制与驱动动力的离合，同时对泵48起过载保护作用。机载高压泵48、离合/联轴器43和变速箱45装在新增设的中间箱47内。
机载高压泵液压保护系统的部件，包括中间箱47内的溢流阀组件46，中间箱47外的有压力继电器41、进水压力表42，以及液压控制阀组49上的出水压力表56、安全阀59等。机载高压泵液压保护系统详见
图12。
液压控制阀组49装于中间箱47体外、采煤机司机一侧，其结构详见
图13。机载高压泵48输出的高压水Ow经高压软管27，接至安装在左、右除尘器1和2的喷嘴25，喷雾除尘。机载高压泵48的进水水流Iw来自顺槽低压供水。进水水流Iw的水压由进水压力表42显示、压力继电器41控制保护。
机载高压泵48的冷却水引自采煤机电机排出的冷却水，以Ic流向进入泵48曲轴箱的冷却管，以Oc流向排出，并由截止阀44控制开停。
图11进一步示出了机载高压泵48及其配套部件在中间箱47内、竖直方向上的结构与联接。机载高压泵48及其离合/联轴器43、变速箱45、溢流阀组件46等，都联接在上滑座54上，下滑座55固定在中间箱47箱底上，上滑座54与下滑座55，嵌装在一起并且滑动配合，以便于装配和维护。
机载高压泵的出水口51接高压软管6，并通过高压软管6接至除尘器的喷嘴25；机载高压泵的进水口53是接来自顺槽的低压供水软管的。52为右电机。
图12示出了机载高压泵48的液压系统的组成与流程。
①机载高压泵48的进水水流Iw经低压供水胶管61由泵的进水口输入，经泵48升压后分成三路第一路高压水流Ow经高压胶管6输出，供喷嘴喷雾除尘用；第二路经带节流孔的溢流阀46排回总进水输入端，用于调整系统流量以稳定压力；第三路接球阀58、压力表56、安全阀59，三者分别用于卸载排空、观察泵的输出压力、保护系统压力不过载。从溢流阀46的远控口K引出一控制液管路与先导阀57远控口K’相连，使系统压力的调节可以通过调整先导阀57来实现。
②在泵48的进水Iw输入端还引出一路接压力表42和压力继电器41，二者分别用于观察进水压力，并使采煤机在规定进水压力下才能开机。当进水压力表42显示的水压≤1MPa时，压力继电器41的接点将处于常开状态，采煤机电机不能起动，机载高压泵48也不能工作。
③泵48的冷却水进水水流Ic引自采煤机电机排出的冷却水，经冷却水胶管60，流入泵48曲轴箱的冷却管后，排出水流Oc经冷却水胶管60流出机外。截止阀44控制冷却水供水的开停。
④溢流阀46的远控先导阀57的远控口K’，与溢流阀46的远控口K经管路连接并控制溢流阀46。
图13示出了液压控制阀组49的结构。液压控制阀组49是由安全阀59、球阀58、压力表56、溢流阀46的远控先导阀57装配于阀体63上构成的，阀体63由螺栓62紧固于中间箱47的上盖板上、采煤机司机一侧。
本例的优点是采煤机自身提供高压水源，解决了高压胶管随采煤机拖动易受损、受损后漏喷威胁人身安全的弊端。
工作原理当向安设在喷管内的喷嘴提供高压水时，喷嘴喷射的高压水雾由喷管前端喷出，捕捉前方的煤尘，与此同时，在喷管后端产生负压，吸入含尘空气，经喷管内的水雾净化后，与水雾一起从前端喷出。当喷管内径D、喷嘴至喷管出口距离L、喷嘴喷雾扩散角θ满足D≤2L·tg θ/2时，喷雾在喷管中形成水雾活塞，产生很强的负压。当水压为15MPa时，喷雾水与吸入空气量(体积)之比约为1∶2500，即喷水量为1OL/min时，吸入空气量为25m3/min，足以将滚筒的涡旋风流吸进装置予以净化。喷嘴处的水压要求在5MPa～17MPa。
加工与选型①除尘器主要为铆焊件，外壳用钢板焊接，喷管用钢管加工。喷嘴可选用无锡煤机厂产的耐磨陶瓷芯型，口径Φ1.5mm的。
②巷道中的高压水泵选用无锡煤机厂产XQB型清水泵，流量Q＝110L/min、压力P＝20MPa。
③中间箱采用加长型，比原中间箱加长500mm，采煤机底托架也相应加长。远控溢流阀46YK-WYF160/50型，压力表42、56YN60-II型、球阀44、58QJ10(G)型、安全阀59WJF0101型、压力继电器41HED1型。进出水胶管27、61、6、60KJR型高压胶管。
权利要求1.一种滚筒采煤机高压水雾吸尘装置，包括喷嘴、高压胶管及高压水泵，其特征在于有除尘器；当采煤机为双滚筒时，该装置有两个除尘器(1、2)，分别装于采煤机机身两端；当采煤机为单滚筒时，该装置有一个除尘器，装于采煤机机身有滚筒的一端；除尘器(1、2)包括外壳、喷管，以及所说的喷嘴；外壳的背部是与采煤机联接的固定联接部(12)，外壳的前部呈斜向开口状，其倾斜方向自上而下向后倾斜，开口的上半部有端板(7)阻隔，开口的下半部向前敞开，作为吸尘口；或者，外壳前部的上、下半部都有端板(7、36)阻隔，而在外壳底板(37)上开有横向长孔(38)，作为吸尘口；在外壳内固定有3～6个喷管(15)，各喷管从端板(7)穿过，并由外壳上盖板(8)与底板(13、37)之间的支撑板(24)相间隔；每个喷管(15)内有一喷嘴(25)，喷嘴(25)位于喷管后部、轴心线上；喷管的内径D、喷嘴至喷管出口的距离L、喷嘴喷雾的扩散角θ应符合如下关系D≤2L·tgθ/2；各喷管(15)的轴心线方向以不同倾角朝向外壳前方，并斜向采煤机滚筒端面后侧；所说的高压水泵可以在平巷里，也可以是机载泵。
2.根据权利要求1所述的滚筒采煤机高压水雾吸尘装置，其特征在于所说的外壳内的3～6个喷管(15)的轴心线方向，在垂直方向上的倾角，可供选择的范围在-40°～50°之间；各喷管(15)喷射的雾气射流，在采煤机滚筒端面外侧，形成雾气射流中心线(33)张角为30°～80°的垂直扇形雾障，挡住滚筒端面外侧的涡旋风流，并且使滚筒与顶板的切点露出；在水平方向上，各喷管(15)的轴心线向煤壁方向倾斜的斜角，可供选择的范围在0°～40°之间；各喷管(15)喷射的雾气射流的中心线(33)，在采煤机前滚筒的前方和后滚筒的后方1～3m处与煤壁相交。
3.根据权利要求2所述的滚筒采煤机高压水雾吸尘装置，其特征在于所说的外壳内的喷管(15)为四个，四个喷管(15)的轴心线在垂直方向上的倾角为30°、15°、0°、-10°，四个喷管(15)的轴心线在水平方向上向煤壁的斜角分别为5°、10°、15°、20°，以上角度变动范围为±10°，排序依次自煤壁至采空侧。
4.根据权利要求1所述的滚筒采煤机高压水雾吸尘装置，其特征在于所说的喷管(15)内的喷嘴(25)，经快速高压接头装于喷嘴座(22)上，喷嘴座(22)经接管(16)或直接与壳内供水总管(21)相连接，壳内供水总管(21)的堵头端插于外壳靠煤壁一侧的侧板(14)的定位孔内，壳内供水总管(21)的另一端有一圆盘(9)，圆盘(9)嵌装在外壳靠采空侧的侧板(19)的大定位孔内、并由螺纹联接件(10)联接固定于侧板(19)上；壳内供水总管(21)进水端有快速接头座(29)，快速接头座(29)与高压胶管(27)所带的快速接头相连接；在外壳内，壳内供水总管(21)可联同其上的喷嘴(25)、喷嘴座(22)和接管(16)，通过支撑板(24)后方的空间、整体通过大定位孔装拆。
5.根据权利要求1所述的滚筒采煤机高压水雾吸尘装置，其特征在于所说的高压水泵为机载高压泵(48)；采煤机电机的输出轴经离合/联轴器(43)和变速箱(45)与机载高压泵(48)的输入轴传动联接；与该泵(48)配套工作的还包括泵的溢流阀组件(46)、液压控制阀组(49)；液压控制阀组(49)装于中间箱(47)的外面、操作司机一侧，其余部分装于中间箱(47)内；机载高压泵的出水口(51)经出水管、三通座(5)、高压胶管(27)与除尘器内的喷嘴(25)相连接。
专利摘要一种滚筒采煤机高压水雾吸尘装置,用于回采面采煤机二次降尘。包括除尘器、高压胶管及高压水泵。双滚筒采煤机有两个除尘器,分装于机身两端;单滚筒仅一个除尘器。除尘器由外壳、喷管、喷嘴等构成。外壳前部上半部有端板,下半部为吸尘口;或外壳前部有端板而底板开吸尘口。外壳内有3～6个喷管,喷管从端板穿过。喷嘴位于喷管内后部、轴心线上,引入高压水喷雾降尘同时使喷管产生负压吸尘。体积小,不影响采煤机检修,除尘效果好。
文档编号E21C35/22GK2396179SQ99246738
公开日2000年9月13日 申请日期1999年10月19日 优先权日1999年10月19日
发明者陶廷云, 姜学云, 金泰, 雷文成 申请人:兖矿集团有限公司, 中国矿业大学