採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統的製作方法

2023-10-18 06:35:49

專利名稱：採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及採煤工藝，特別是一種綜採工作面的採煤機外噴霧用的採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統。
綜採工作面的採煤機割煤時的粉塵濃度可達3000～6000mg/m3，其產生的煤塵控制一直是我國煤礦粉塵防治工作中的一大技術難題。
目前，我國煤礦採煤機降塵技術大多以內、外噴霧為主，由於種種原因，噴嘴易堵無法正常使用。國內外實踐證明，高壓噴霧是一種非常有效的降塵技術，但國內採煤機機載的高壓噴霧降塵系統存在許多問題，主要是①沒有解決機載高壓水源問題，現在的高壓水源絕大多數是由安設在順槽裡的高壓泵，通過高壓膠管從電纜夾輸送到採煤機，隨著採煤機的回採拖動，一方面與電纜夾和其中的電纜相互磨擦，將電纜夾損壞；另一方面高壓膠管來回拖動且彎曲曲率半徑小，易損壞高壓膠管。由於水壓高，破損的高壓膠管漏噴威脅人身安全。②高壓外噴系統設計龐大，引射場和高壓噴頭設計不合理，噴嘴易堵，耗水量大，霧化效果及降塵效果不佳，噴霧系統不能長時間正常工作等。
本發明的目的在於克服已有技術中的不足之處，而提供一種使噴霧降塵用高壓水供給裝置實現機載，且噴霧降塵效果好的採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統。
本發明的設計目的可以通過以下措施來達到採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統包括機載高壓泵14、泵14的溢流閥組件12、泵14的聯軸傳動部件、液壓控制閥組15以及裝有噴頭的上、下風流分流臂22和3。採煤機電機的輸出軸24經聯軸傳動部件與機載高壓泵14的輸入軸傳動聯接，機載高壓泵14、泵14的聯軸傳動部件以及泵14的溢流閥組件12裝於採煤機中間箱13內，泵14的液壓控制閥組15裝於中間箱13外、操作司機一側。上、下風流分流臂22、3分別裝於採煤機右、左兩端端頭，上、下風流分流臂22和3上所裝噴頭23為具有兩層過濾網的高壓荷電噴頭，噴頭23經高壓軟管16與機載高壓泵的出水口25相連接。
本發明的設計目的還可以通過以下措施來達到其機載高壓泵14是臥式柱塞泵，其聯軸傳動部件是離合/聯軸器9和變速箱11，臥式柱塞泵和變速箱11裝於上滑座27，下滑座28固定於中間箱13內的底面，上、下滑座27、28嵌裝一起並且滑動配合。
其液壓控制閥組15中溢流閥的遠控先導閥37的遠控口K′，與溢流閥12的遠控口K經管路連接並控制。當進水壓力表8所顯示的水壓低於規定值時，例如水壓≤1MPa時，壓力繼電器7的接點將處於常開狀態，採煤機電機不能起動，機載高壓泵14也不能工作。
其上、下風流分流臂22和3的噴頭安裝架30和36上裝有噴頭座32，噴頭座32上裝有噴頭23，噴頭23的噴射方向在三維方向是隨時可調的即噴頭23在噴頭座32上由水平緊定螺栓緊固並可繞該螺栓的軸線調節方向，噴頭座32裝在噴頭安裝架30、36上，由垂直緊定螺拴緊固並可繞該螺栓的軸線調節方向。上風流分流臂22的臂座與採煤機截割部19端頭由鉸接銷29聯接，以使噴頭安裝架30有上下擺動餘地。在該臂22的底面、每個噴頭33的前方設有擋矸板31。
其上、下風流分流臂22和3的噴頭23，裝在噴頭安裝架30和36的頂面上的是主要起風流引射作用的引射噴頭34和35，裝在其底面上的是霧化、荷電作用強的霧簾噴頭33。
所謂引射噴頭，是指孔徑≥Φ1mm的多孔大號噴頭35和中號單孔噴頭34，其噴射方向順風流方向、並向煤壁傾斜60～90°，射程遠，產生負壓大，主要起風流引射作用。
所謂霧簾噴頭，是指孔徑≤Φ0.8mm的小號單孔噴頭，其噴射方向向下、並向煤壁傾斜10～20°，安裝兩個或更多。小孔徑噴頭其霧化、荷電作用強，幾個小號單孔噴頭33一起可形成霧簾。
本發明與已有技術相比具有如下優點①採用採煤機電機輸出軸，並通過傳動離合器、變速箱等帶動機載高壓泵，提供高壓水源，解決了在順槽安設高壓泵，長距離輸送高壓水的弊端。
②採用高壓荷電噴頭能高效降塵。高壓噴霧具有惰性凝結、靜電凝結、渦流凝結等多種降塵機理，對呼吸性粉塵尤為突出。
③採用經特殊設計的、有兩級過濾的高壓噴頭，基本解決了目前最關鍵的噴嘴堵塞問題。
④採用先進的捕捉和含塵風流引射系統，既能有效控制含塵風流使其不向司機和人行道擴散，又能高效降塵，是採煤機噴霧系統的理想布置方式。
附圖的圖面說明如下

圖1本發明各組成部分的示意圖主視2機載高壓泵、離合/聯軸器、變速箱在中間箱內安裝位置示意3上風流分流臂的示意4下風流分流臂的示意5高壓泵的液壓系統6液壓控制閥組的結構示意圖以下結合附圖對本發明的實施例作進一步詳述本實施例以AM500型採煤機，機載高壓泵14採用無錫產TQB80/12.5型臥式三柱塞泵為例。
圖1示出了採煤機和本發明的各個組成部分。採煤機主要由左滾筒1、左搖臂2、左截割部4、左電機6、中間箱13、右電機17、泵箱18、右截割部19、右搖臂20、右滾筒21等部分組成。本發明採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統由機載高壓泵14、離合/聯軸器9、變速箱11、機載高壓泵14的溢流閥組件12、液壓控制閥組15、高壓軟管16、上、下風流分流臂22和3，以及其上的高壓噴頭23等組成。
機載高壓泵14、離合/聯軸器9、變速箱11裝於中間箱13內，由採煤機雙輸出軸的左電機6驅動，左電機6的右輸出軸24經離合/聯軸器9、變速箱11，與機載高壓泵14的輸入軸傳動聯接。離合/聯軸器9為帶剪切銷的離合器、聯軸器，可控制與驅動動力的離合，同時對泵14起過載保護作用。
機載高壓泵液壓保護系統的部件，包括中間箱13內的溢流閥組件12，中間箱13外的有進水壓力表8、壓力繼電器7，出水壓力表36、安全閥39等。它的組成詳見圖5。
液壓控制閥組15裝於中間箱13外壁、採煤機司機一側，其結構詳見圖6。
機載高壓泵14的輸出的高壓水OW經高壓軟管16接至安裝在上、下風流分流臂22和3的噴頭23，噴霧降塵。上、下風流分流臂22和3分別裝在採煤機的右、左截割部19和4的端頭。機載高壓泵14的進水IW由順槽提供低壓水。進水IW水壓由進水壓力表8顯示、壓力繼電器7控制保護。
機載高壓泵14的冷卻水引自採煤機電機排出的冷卻水，以IC流向進入泵14的曲軸箱的冷卻管，以OC流向排出，並由截止閥10控制開停。
採煤機的左搖臂2上還設有下風流搖臂噴頭5，以增強噴霧降塵效果。
F為風流方向，煤流方向和風流方向一致。
圖2進一步示出了機載高壓泵14、離合/聯軸器9、變速箱11等在中間箱13內豎直方向上的位置，以及採煤機左電機6的右輸出軸24經離合/聯軸器9、變速箱11，與機載高壓泵14的輸入軸傳動聯接的結構。上滑座27與機載高壓泵14聯接、下滑座28固定在中間箱13箱底上。上、下滑座27、28，嵌裝在一起並且滑動配合，以便於裝配和維護。
機載高壓泵14的出水口25經高壓軟管16與噴頭23連接；機載高壓泵14的進水口26與來自順槽的普通供水IW連接。
中間箱13為加長型，比原中間箱約長500mm。
圖3示出了上風流分流臂22的結構。它包括噴頭安裝架30和其上的多個噴頭。噴頭安裝架30由臂與臂座焊接而成，筋板加強二者間的連接，絞接銷29將臂座聯接到採煤機截割部19的端頭。採用鉸接銷29的聯接可使噴頭安裝架30有一定上下活動餘地，以防被順煤流方向而來的大塊矸石頂壞。
上風流分流臂22的噴頭安裝架30上裝有噴頭座32，噴頭座32上裝有噴頭23，噴頭23的噴射方向在三維方向是隨時可調的即噴頭23在噴頭座32上由水平緊定螺栓緊固並可繞該螺栓的軸線調節方向，在垂直方向可調180°；噴頭座32裝在噴頭安裝架30、36上，由垂直緊定螺拴緊固並可繞該螺栓的軸線調節方向；在水平方向可調180°，調整後由螺栓固緊。
在噴頭安裝架30上方安裝的噴頭是兩個孔徑Φ1mm的大號多孔噴頭35和一個孔徑Φ1mm的中號單孔噴頭34，其噴射方向基本是順風流並向煤壁傾斜60～90°，它們射程遠，產生負壓大，主要起風流引射作用，故稱引射噴頭。噴頭安裝架30下方安裝的噴頭是四個孔徑Φ0.8mm的小號單孔噴頭33，其噴射方向基本是傾斜向下，並向煤壁傾斜10～20°，小號單孔噴頭霧化、荷電作用強，幾個噴頭一起可形成霧簾，故稱霧簾噴頭。
上述噴頭全部採用高壓荷電噴頭，這種噴頭經特殊設計，噴嘴噴霧荷電率高，噴霧降塵效果好；噴頭外殼用不鏽鋼製造，壁厚大，強度高，內含兩層過濾網，可基本解決噴嘴堵塞問題；噴嘴芯可以更換。大號多孔引射噴頭35、中號單孔噴頭34孔徑為≥Φ1mm，小號單孔噴頭33孔徑為≤Φ0.8mm。
在噴頭安裝架30的底面、每個小號噴頭33的迎煤流前方，各焊有一塊帶加強筋板的立板稱擋矸板31，以防底面噴頭33被大塊矸石碰壞。
為便於觀看，圖中，引射噴頭的帶噴嘴的一面反轉了一個方向。
圖4示出了下風流分流臂3的結構。其結構與上風流分流臂22基本相同，也是由噴頭安裝架36和其上的噴頭構成。噴頭安裝架36由臂座、臂、筋板焊接而成，但它的臂短，噴頭座32與噴頭數少，臂上無擋矸板31，其臂座是用螺栓37緊固聯接到採煤機左截割部4的端頭上。此處，引射噴頭用兩個多孔噴頭35、一個中號單孔噴頭34，霧簾噴頭用兩個小號噴頭33。
圖5示出了高壓泵的液壓系統的組成與流程。
①機載高壓泵14的總進水由IW流向輸入，經泵14升壓後分成三路，一路以OW流向輸出供噴霧用，一路經帶節流孔的溢流閥12排回總進水輸入端，用於調整系統流量以穩定壓力，另一路接球閥38、壓力表36、安全閥39，三者分別用於卸載排空、觀察泵的輸出壓力、保護系統壓力不過載。從溢流閥12的遠控口K引出一控制液管路與先導閥37的遠控口K′相連，使系統壓力的調節可以通過調整先導閥37來實現。
②在泵14的總進水IW輸入端還引出一路接壓力表8和壓力繼電器7，二者分別用於觀察進水壓力、使採煤機在規定進水壓力下才能開機。
③泵14的冷卻水引用採煤機電機排出的冷卻水以IC流向進入機載高壓泵14曲軸箱的冷卻管，以OC流向排出，並由截止閥10控制開停。
④液壓控制閥組15中溢流閥12的遠控先導閥37的遠控口K′，與溢流閥12的遠控口K經管路連接並控制。當進水壓力表8所顯示的水壓≤1MPa時，壓力繼電器7的接點將處於常開狀態，採煤機電機不能起動，機載高壓泵14也不能工作。
圖中其餘為冷卻水高壓軟管40、進水高壓軟管41、出水高壓軟管42。
圖6示出了液壓控制閥組15的結構。液壓控制閥組15是由安全閥39、球閥38、壓力表36、溢流閥的遠控先導閥37，裝配於閥體44上構成的，閥體44由螺栓43緊固於中間箱13的上蓋板上、採煤機司機一側。
加工與選型中間箱13採用加長型，比原中間箱加長500mm，採煤機底託架也要相應加長。機載高壓泵14採用無錫產TQB80/12.5型臥式三柱塞泵、清水泵，該泵帶專用離合/聯軸器9、變速箱11。遠控溢流閥12YK-WYF160/50型，壓力表8、36YN60-II型、球閥10、38QJ10(G)型、安全閥39WJF0101型、壓力繼電器7HED1型。高壓軟管16、41、42、40採用KJR型。
上、下風流分流臂22、3的噴頭安裝架30和36，用工字鋼、鋼板鉚焊；其高壓荷電噴頭為煤炭科學研究總院重慶分院的產品。
權利要求
1.一種用於綜採工作面的採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統，其特徵在於它包括機載高壓泵(14)、泵(14)的溢流閥組件(12)、泵(14)的聯軸傳動部件、液壓控制閥組(15)以及裝有噴頭的上、下風流分流臂(22、3)；採煤機電機的輸出軸(24)經聯軸傳動部件與機載高壓泵(14)的輸入軸傳動聯接，機載高壓泵(14)、泵(14)的聯軸傳動部件以及泵(14)的溢流閥組件(12)裝於採煤機中間箱(13)內，泵(14)的液壓控制閥組(15)裝於中間箱(10)外、操作司機一側，上、下風流分流臂(22、3)分別裝於採煤機右、左兩端端頭，上、下風流分流臂(22、3)上的噴頭(23)是有兩層過濾網的高壓荷電噴頭，噴頭(23)經高壓軟管(16)與機載高壓泵的出水口(25)相連接。
2.根據權利要求1所述的採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統，其特徵在於所說的機載高壓泵(14)是臥式柱塞泵，其聯軸傳動部件是離合/聯軸器(9)和變速箱(11)，臥式柱塞泵和變速箱(11)裝於上滑座(27)，下滑座(28)固定於中間箱(13)內的底面，上、下滑座(27、28)嵌裝在一起並滑動配合。
3.根據權利要求1所述的採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統，其特徵在於所說的液壓控制閥組(15)，其溢流閥組件(12)的遠控先導閥(37)的遠控口(K′)與溢流閥組件(12)的遠控口(K)經管路連接，當進水壓力表(8)顯示的水壓低於規定值時，壓力繼電器(7)的接點將處於常開狀態，採煤機電機不能起動，機載高壓泵(14)也不能工作。
4.根據權利要求1所述的採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統，其特徵在於所說的上、下風流分流臂(22、3)，其噴頭安裝架(30、36)上裝有噴頭座(32)，噴頭座(32)上裝有噴頭(23)，噴頭(23)的噴射方向在三維方向是隨時可調的即噴頭(23)在噴頭座(32)上由水平緊定螺栓緊固並可繞該螺栓的軸線調節方向，噴頭座(32)裝在噴頭安裝架(30、36)上，由垂直固定螺拴緊固並可繞該螺栓的軸線調節方向；上風流分流臂(22)的臂座與採煤機截割部(19)端頭由鉸接銷(29)聯接，以使噴頭安裝架(30)有上下擺動餘地；在該臂(22)的底面、每個噴頭(33)的前方設有擋矸板(31)。
5.根據權利要求3所述的採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統，其特徵在於所說的上、下風流分流臂(22、3)的噴頭(23)，裝在噴頭安裝架(30、36)頂面的是引射噴頭(34和35)孔徑≥Φ1mm的多孔大號噴頭和中號單孔噴頭，其噴射方向順風流方向、並向煤壁傾斜60～90°；裝在其底面的是霧簾噴頭(33)孔徑≤Φ0.8mm的小號單孔噴頭，其噴射方向向下、並向煤壁傾斜10～20°，至少為兩個。
全文摘要
本發明涉及採煤工藝,一種綜採工作面用的採煤機機載高壓荷電噴霧高效降塵系統。它包括機載高壓泵及其溢流閥組件、聯軸傳動部件、液壓控制閥組,以及裝於採煤機機頭兩端的上、下風流分流臂,上、下風流分流臂上裝有高壓荷電噴頭。機載高壓泵以採煤機電機為動力源,裝於採煤機中間箱內。採煤機自身提供高壓水源,解決了長距離輸送高壓水的弊端。高壓荷電噴頭霧化降塵效果好,噴嘴不易堵塞,採用風流引射技術,高效降塵。
文檔編號E21C35/23GK1261126SQ9911202
公開日2000年7月26日 申請日期1999年1月20日 優先權日1999年1月20日
發明者曲天智, 張迎弟, 曹宏偉, 張延松 申請人:兗州礦業(集團)有限責任公司東灘煤礦