一種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置，其包括綜掘機，該綜掘機上部設置有延伸至綜掘工作面之掘進迎頭上方的壓入式風筒，壓入式風筒前端設置有一多向旋流風幕發(fā)生裝置，多向旋流風幕發(fā)生裝置包括與壓入式風筒相適配的筒體，筒體上部設置有軸徑比調(diào)節(jié)板，筒體下部設置有多個內(nèi)置導流網(wǎng)，相鄰內(nèi)置導流網(wǎng)之間形成多個徑向出風間隙；筒體底部設置有出風口，綜掘機底部設置有濕式除塵風機，該濕式除塵風機設置有一抽出式風筒，抽出式風筒延伸至綜掘工作面之掘進迎頭下方。多向徑向氣流碰撞巷道壁面，在附壁效應的作用下，沿巷道壁面以一定的旋轉(zhuǎn)速度吹向整個巷道斷面，形成能夠覆蓋整個巷道斷面的多向旋流風幕。
【專利說明】—種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤礦綜掘工作面粉塵防治領域，尤其涉及一種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置。

【背景技術】
[0002]隨著我國煤礦生產(chǎn)現(xiàn)代化程度的提高，巷道綜合機械化掘進技術也在迅猛發(fā)展。然而，工作面掘進速度不斷提高的同時，作業(yè)現(xiàn)場粉塵濃度也大幅增大。工作面高濃度粉塵不僅易導致煤塵爆炸，還會引起塵肺病危害作業(yè)人員身體健康，嚴重制約著煤礦的安全高效生產(chǎn)。因此，改善我國煤礦綜掘工作面粉塵控除方法、提高粉塵防治技術水平已迫在眉睫。
[0003]目前，通風除塵是礦井粉塵防治的主要手段，國內(nèi)外應用最廣泛的綜掘工作面通風除塵方式為長壓短抽式。為了防止壓風筒吹出的軸向高速風流與掘進迎頭壁面碰撞后形成的紊亂含塵風流向外彌散，國內(nèi)外學者陸續(xù)發(fā)展了平面風幕、單向旋流風幕理論及技術。為了進一步提高阻隔粉塵彌散的效果，近年來，國內(nèi)外針對可形成單向旋流風幕的附壁風筒進行了研究。單向旋流風幕由附壁風筒單一方向的徑向出風口條隙射流形成，為了形成較好的旋流風幕，需要較長的徑向出風條隙，致使附壁風筒長達5-10m，給這些設備的安裝、搬運帶來了困難，影響了該技術的推廣應用。除此之外，綜掘工作面現(xiàn)場掘進及運輸設備多，體積大，附壁風筒形成的單向旋流風幕風流場易受設備擾動，阻礙了對巷道全斷面的徑向覆蓋，為粉塵的向外彌散留下了空隙。
[0004]綜上所述，現(xiàn)階段國內(nèi)外已對綜掘工作面旋流風幕阻隔粉塵彌散的理論及技術進行了相關的研究，取得了較多的研究成果，但是仍然存在旋流風幕發(fā)生裝置體積大移動不便、單向旋流風幕較難覆蓋全斷面等問題。因此，設計出更為完善合理的綜掘工作面三維多向旋流風幕控除塵方法及裝置顯得更為迫切，對于高效控除綜掘工作面高濃度粉塵，保障作業(yè)人員身體健康及礦井安全高效生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義和實用價值。
實用新型內(nèi)容
[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置。
[0006]本實用新型技術方案包括:
[0007]—種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置，其包括綜掘機，該綜掘機上部設置有延伸至綜掘工作面之掘進迎頭上方的壓入式風筒，其中，壓入式風筒前端設置有一多向旋流風幕發(fā)生裝置，多向旋流風幕發(fā)生裝置包括與壓入式風筒相適配的筒體，筒體上部設置有一用于調(diào)整壓入式風筒風向的軸徑比調(diào)節(jié)板，筒體下部設置有均勻布置的多個內(nèi)置導流網(wǎng)，相鄰內(nèi)置導流網(wǎng)之間形成多個徑向出風間隙；筒體底部設置有出風口，多個徑向出風間隙均與出風口相連通；綜掘機底部設置有濕式除塵風機，該濕式除塵風機設置有一抽出式風筒，抽出式風筒延伸至綜掘工作面之掘進迎頭下方；壓入式風筒吹入的氣流經(jīng)軸徑比調(diào)節(jié)板分流，一部自壓入式風筒前端吹出，另一部經(jīng)多個徑向出風間隙自出風口吹出形成多向旋流風幕；同步的，抽出式風筒吸入掘進迎頭下方氣流形成一負壓區(qū)，使自壓入式風筒前端吹出的氣流與自出風口吹出的氣流均向負壓區(qū)匯集，形成指向掘進迎頭的風流屏障。
[0008]所述的三維多向旋流風幕降塵裝置，其中，上述軸徑比調(diào)節(jié)板為圓形板，該圓形板與筒體內(nèi)徑相適配，該圓形板鉸接在筒體內(nèi)壁上，該圓形板的鉸接點位于同一直徑上。
[0009]所述的三維多向旋流風幕降塵裝置，其中，上述出風口面向綜掘機方向開設。
[0010]所述的三維多向旋流風幕降塵裝置，其中，筒體設置有出風口一側(cè)的外周設置有密封板體。
[0011]所述的三維多向旋流風幕降塵裝置，其中，上述圓形板配置有一用于控制圓形板轉(zhuǎn)動角度的調(diào)節(jié)開關。
[0012]本實用新型提供的一種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置，利用多向旋流風幕發(fā)生裝置將原壓入式風筒中的部分軸向風流轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞驈较蝻L流，在附壁效應的作用下，多向徑向風流沿巷道壁面以一定的旋轉(zhuǎn)速度吹向整個巷道斷面，形成多個徑向旋流風幕風流場，在綜掘工作面掘進迎頭附近形成能夠覆蓋巷道全斷面的多向旋流風幕，該多向旋流風幕在距掘進迎頭較近的抽風口抽風作用下不斷向迎頭軸向移動，最終形成三維多向旋流風幕，且在內(nèi)部旋流風流場的相互作用下，經(jīng)過較短的距離便將徑向風流轉(zhuǎn)變?yōu)樽韪舴蹓m效果更好的速度方向均軸向指向掘進迎頭的風流屏障，將高濃度粉塵封閉在工作面迎頭范圍內(nèi)，抑制粉塵向掘進迎頭后部其他人員作業(yè)區(qū)域彌散，一方面將掘進迎頭高濃度粉塵抽出，另一方面,通過濕式除塵風機完成對進入風機內(nèi)含塵氣流的抽除凈化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型中三維多向旋流風幕降塵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型中多向旋流風幕發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本實用新型中軸徑比調(diào)節(jié)板分流的布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4是本實用新型中演示降塵過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]本實用新型提供了一種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置，為使本實用新型的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018]本實用新型提供了一種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置，如圖1、圖2與圖3所示的，其包括綜掘機1，該綜掘機I上部設置有延伸至綜掘工作面之掘進迎頭11上方的壓入式風筒2，其中，壓入式風筒2前端設置有一多向旋流風幕發(fā)生裝置3，多向旋流風幕發(fā)生裝置3包括與壓入式風筒2相適配的筒體4，筒體4上部設置有一用于調(diào)整壓入式風筒風向的軸徑比調(diào)節(jié)板5，筒體4下部設置有均勻布置的多個內(nèi)置導流網(wǎng)6，相鄰內(nèi)置導流網(wǎng)6之間形成多個徑向出風間隙7 ;筒體4底部設置有出風口 8，多個徑向出風間隙7均與出風口 8相連通；綜掘機I底部設置有濕式除塵風機9，該濕式除塵風機9設置有一抽出式風筒10，抽出式風筒10延伸至綜掘工作面之掘進迎頭11下方；壓入式風筒2吹入的氣流經(jīng)軸徑比調(diào)節(jié)板6分流，一部自壓入式風筒2前端吹出，另一部經(jīng)多個徑向出風間隙7自出風口 8吹出形成多向旋流風幕；同步的，抽出式風筒10吸入掘進迎頭11下方氣流形成一負壓區(qū)，使自壓入式風筒2前端吹出的氣流與自出風口 8吹出的氣流均向負壓區(qū)匯集，形成指向掘進迎頭11的風流屏障。
[0019]使用時，首先打開多向旋流風幕發(fā)生裝置3，根據(jù)巷道斷面面積、長壓短抽通風系統(tǒng)的壓風量調(diào)節(jié)發(fā)生裝置軸徑比調(diào)節(jié)板，使其達到最佳軸徑比。掘進過程中，壓入式風筒2通過壓入式局部通風風機產(chǎn)生的風流，一部分沿壓入式風筒軸向流動至掘進迎頭11，將掘進迎頭11粉塵吹向抽出式風筒10的抽風口，另一部分則在軸徑比調(diào)節(jié)板5的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蝻L流，由多向旋流風幕發(fā)生裝置3的多向徑向出風間隙7高速吹出，經(jīng)內(nèi)置導流網(wǎng)6的緩沖作用后，不同方向的射流碰撞巷道壁面，在附壁效應的作用下會迅速發(fā)生渦旋并貼附于巷道壁面流動，從而形成由多個徑向旋流風幕風流場構(gòu)成的覆蓋巷道全斷面的多向旋流風幕，徹底隔離粉塵。使軸向風流攜帶迎頭高濃度粉塵，在濕式除塵風機9的作用下，沿抽出式風筒1進入濕式除塵風機9內(nèi)部，經(jīng)噴霧降塵，進一步凈化含塵風流，從而避免了污染巷道其他人員作業(yè)區(qū)域環(huán)境。
[0020]更進一步的，上述軸徑比調(diào)節(jié)板5為圓形板，該圓形板與筒體4內(nèi)徑相適配，該圓形板鉸接在筒體4內(nèi)壁上，該圓形板的鉸接點位于同一直徑上，也就是說，可以通過圓形板的轉(zhuǎn)動可以調(diào)整，圓形板外沿與筒體4之間的間隙大小，進而調(diào)整自壓入式風筒2前端吹出的氣流與自出風口 8吹出的氣流之間的比例。并且上述出風口 8面向綜掘機I方向開設，具體的來說，是使自出風口 8出吹的風流方向與綜掘機I的軸向相垂直，當然，風流的具體形態(tài)可以是上旋、直流和下旋等形態(tài)，但是由于抽出式風筒10吸入掘進迎頭11下方氣流形成一負壓區(qū)，使自出風口 8出吹的風流經(jīng)過較短距離就轉(zhuǎn)化為指向掘進迎頭11方向的氣流，進而形成覆蓋巷道全斷面的風流屏障。而且筒體4設置有出風口 8—側(cè)的外周設置有密封板體12，在壓入式風筒2不工作時，通過密封板體12封閉出風口 8，避免了非工作時間粉塵通過出風口 8進入壓入式風筒2。當然上述圓形板還可以配置有一用于控制圓形板轉(zhuǎn)動角度的調(diào)節(jié)開關13，甚至可以配置傳感器、遙控器等設備，可以實時調(diào)整軸徑比調(diào)節(jié)板5的角度，方便了工作人員操作。
[0021]本實用新型還提供了上述三維多向旋流風幕降塵裝置的使用方法，其包括以下步驟:壓入式風筒2吹入的氣流經(jīng)軸徑比調(diào)節(jié)板5分流，一部自壓入式風筒2前端吹出，另一部經(jīng)多個徑向出風間隙7自出風口 8吹出，在多個內(nèi)置導流網(wǎng)6的緩沖作用下，多向徑向氣流碰撞巷道壁面，在附壁效應的作用下，沿巷道壁面以一定的旋轉(zhuǎn)速度吹向整個巷道斷面，形成上旋、直流和下旋多個方向的、能夠覆蓋整個巷道斷面的多向旋流風幕；同步的，抽出式風筒10吸入掘進迎頭11下方氣流形成一負壓區(qū)，使自壓入式風筒2前端吹出的氣流與自出風口 8吹出的氣流均向負壓區(qū)匯集，經(jīng)過較短距離后徑向風流便全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹赶蚓蜻M迎頭的軸向風流，將粉塵阻隔在掘進迎頭范圍內(nèi)形成指向掘進迎頭的風流屏障；同步的，帶有高濃度粉塵的風流通過抽出式風筒10進入濕式除塵風機9內(nèi)凈化。
[0022]更為具體的是:
[0023]綜掘機I工作前，打開多向旋流風幕發(fā)生裝置3，根據(jù)綜掘巷道斷面大小及壓風量大小，調(diào)整調(diào)節(jié)開關13，使軸徑比調(diào)節(jié)板5旋轉(zhuǎn)至不同的角度，從而控制多向旋流風幕發(fā)生裝置3的出風量，高速風流在內(nèi)置導流網(wǎng)6的緩沖作用下能夠確保形成多向旋流風幕。綜掘機I截割煤體時，壓入式局部通風風機產(chǎn)生的新鮮風流沿壓入式風筒2流動，其中，一部自壓入式風筒2前端吹出，另一部經(jīng)多個徑向出風間隙7自出風口 8吹出，在多個內(nèi)置導流網(wǎng)6的緩沖作用下，多向徑向氣流碰撞巷道壁面，在附壁效應的作用下，沿巷道壁面以一定的旋轉(zhuǎn)速度吹向整個巷道斷面，形成上旋、直流和下旋多個方向的、能夠覆蓋整個巷道斷面的多向旋流風幕。由于內(nèi)部旋流風流場的相互作用，該風幕在距掘進迎頭11較近的抽出式風筒10的抽風作用下，不斷向迎頭運移，形成三維多向旋流風幕，經(jīng)過較短距離后徑向風流便全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹赶蛴^方向的軸向風流屏障，將粉塵阻隔在掘進迎頭范圍內(nèi)。此時，掘進迎頭11的高濃度粉塵在濕式除塵風機9的作用下沿抽出式風筒10被抽入風機內(nèi)部。高濃度粉塵經(jīng)濕式除塵風機9的噴霧沉降及離心碰撞進行凈化控除，保證了巷道其他人員作業(yè)區(qū)域環(huán)境不受污染。本實用新型的方法及裝置能夠有效形成覆蓋巷道全斷面的三維多向旋流風幕并且裝置體積小，不會對現(xiàn)場人員工作造成干擾；控除塵效果好，降塵率能夠達到99%以上，有效改善了綜掘工作面作業(yè)環(huán)境，保護人員身體健康，保障礦井安全高效生產(chǎn)。
[0024]當然，以上說明僅僅為本實用新型的較佳實施例，本實用新型并不限于列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質(zhì)范圍之內(nèi)，理應受到本實用新型的保護。
【權利要求】
1.一種用于綜掘工作面的三維多向旋流風幕降塵裝置，其包括綜掘機，該綜掘機上部設置有延伸至綜掘工作面之掘進迎頭上方的壓入式風筒，其特征在于，壓入式風筒前端設置有一多向旋流風幕發(fā)生裝置，多向旋流風幕發(fā)生裝置包括與壓入式風筒相適配的筒體，筒體上部設置有一用于調(diào)整壓入式風筒風向的軸徑比調(diào)節(jié)板，筒體下部設置有均勻布置的多個內(nèi)置導流網(wǎng)，相鄰內(nèi)置導流網(wǎng)之間形成多個徑向出風間隙；筒體底部設置有出風口，多個徑向出風間隙均與出風口相連通；綜掘機底部設置有濕式除塵風機，該濕式除塵風機設置有一抽出式風筒，抽出式風筒延伸至綜掘工作面之掘進迎頭下方；壓入式風筒吹入的氣流經(jīng)軸徑比調(diào)節(jié)板分流，一部自壓入式風筒前端吹出，另一部經(jīng)多個徑向出風間隙自出風口吹出形成多向旋流風幕；同步的，抽出式風筒吸入掘進迎頭下方氣流形成一負壓區(qū)，使自壓入式風筒前端吹出的氣流與自出風口吹出的氣流均向負壓區(qū)匯集，形成指向掘進迎頭的風流屏障。
2.根據(jù)權利要求1所述的三維多向旋流風幕降塵裝置，其特征在于，上述軸徑比調(diào)節(jié)板為圓形板，該圓形板與筒體內(nèi)徑相適配，該圓形板鉸接在筒體內(nèi)壁上，該圓形板的鉸接點位于同一直徑上。
3.根據(jù)權利要求1所述的三維多向旋流風幕降塵裝置，其特征在于，上述出風口面向綜掘機方向開設。
4.根據(jù)權利要求1所述的三維多向旋流風幕降塵裝置，其特征在于，筒體設置有出風口 一側(cè)的外周設置有密封板體。
5.根據(jù)權利要求1所述的三維多向旋流風幕降塵裝置，其特征在于，上述圓形板配置有一用于控制圓形板轉(zhuǎn)動角度的調(diào)節(jié)開關。
【文檔編號】E21C35/22GK204140074SQ201420466656
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權日:2014年8月19日
【發(fā)明者】聶文, 程衛(wèi)民, 周剛, 崔向飛, 王昊, 馬有營, 薛嬌, 于海明, 馬驍, 張琦 申請人:山東科技大學