一种用于掘进工作面的空气幕智能隔尘装置及其除尘方法制造方法及图纸

一种用于掘进工作面的空气幕智能隔尘装置及其除尘方法，包括气雾管路系统(1)、气幕发生装置(2)、传感监测系统(3)以及智能控制系统(4)，传感监测系统实时监测巷道的风速、温度、瓦斯浓度与粉尘浓度及组分等环境参数，并将上述环境参数数据传给智能控制系统，智能控制系统根据接收到的巷道环境参数数据对气雾管路系统、气幕发生装置进行控制，气雾管路系统为气幕发生装置提供高压混合气雾，气幕发生装置可以发生高压气幕，对巷道内粉尘进行阻隔；本发明专利技术不影响人车通行，且可以根据巷道环境参数对空气幕的气幕出口狭缝宽度、气幕射出角度、气幕出口速度、气雾组分、气雾粒径大小等参数进行智能调节，提高粉尘阻隔效率，净化巷道环境。境。境。

【技术实现步骤摘要】
一种用于掘进工作面的空气幕智能隔尘装置及其除尘方法


[0001]本专利技术涉及一种除尘装置，具体是一种用于掘进工作面的空气幕智能隔尘装置及其除尘方法，属于掘进面除尘设备


技术介绍

[0002]随着机械化水平的不断提高、大功率掘进机的广泛使用，矿井巷道、地面隧道等类似空间的掘进作业会产生大量粉尘。粉尘过多不仅会直接恶化作业环境，诱发严重的尘肺病，而且会影响设备的正常运行，甚至引发粉尘爆炸事故，威胁安全生产。
[0003]目前，矿井普遍使用的隔尘设备为捕尘网与防尘水幕，这两种隔尘装置虽然能在一定程度上隔离粉尘，改善作业环境，但存在以下缺陷：1.在行人与车辆通过巷道时，需要手动卷起整个捕尘网或手动关闭供水阀门，造成行人通行缓慢，费时费力，严重降低了生产效率；2.捕尘网与防尘水幕隔尘效率低，无法有效隔离含尘气流，尤其对于粒径较小的呼吸性粉尘阻隔效率更是低下。
[0004]现有的气幕隔尘装置通过喷出高速流动的空气形成狭缝射流以隔绝悬浮的粉尘，但是由于射流本身的卷吸效应，一些粉尘颗粒会被卷吸到射流内部，进而穿透气幕逃逸出去；隔尘效率还很低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于掘进工作面的空气幕智能隔尘装置及其除尘方法，不影响人车通行，且可以根据巷道风速、巷道温度、瓦斯浓度与粉尘浓度及组分等环境条件对空气幕的气幕出口狭缝宽度、气幕射出角度、气幕出口速度、气雾组分、气雾粒径大小等参数进行智能调节，提高粉尘阻隔效率，净化巷道环境。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于掘进工作面的空气幕智能隔尘装置，包括气雾管路系统、气幕发生装置、传感监测系统以及智能控制系统，气幕发生装置固定在巷道的顶部并与气雾管路系统连接，传感监测系统位于气幕发生装置下方的巷道侧壁上，智能控制系统分别与气雾管路系统、气幕发生装置、传感监测系统连接；
[0007]所述气雾管路系统包括高压气管、水料混合管、水管、料管，高压气管的进气口连接压缩空气管路，出气口设置气雾集流阀，在高压气管上设有气管调速阀；料管包括A料管、B料管，A料管的进料口与A料的供料口连通，B料管的进料口与B料的供料口连通，A料管、B料管的出料口通过料管集流阀混合后进入料管的进料口，在A料管、B料管上分别设置A料料管调速阀、B料料管调速阀；水管的进水口连通水流供给口，水管的出水口、料管的出料口通过水料集流阀混合后进入水料混合管的进料口，在水管、料管上分别设置水管调速阀、料管调速阀，在水料混合管上设置超声波雾化器，水料混合管的出料口连通至气雾集流阀，经过气雾集流阀的水料与高压空气混合后进入气雾管路的进料口，气雾管路的出料口连接气幕发生装置为其提供各种组分、雾化粒径、流量压力的高压气雾，在气雾管路上设置气雾调压阀；
[0008]所述气幕发生装置包括装置壳体，装置壳体的上部为中空长方体，该长方体两端开孔并与气雾管路的出料口连通，装置壳体下端开口且在装置壳体内部设有与长方体的内部相连通的中空圆管，中空圆管包括两个结构相同的调节门Ⅰ、调节门Ⅱ以及分别驱动调节门Ⅰ、调节门Ⅱ旋转的马达Ⅰ、马达Ⅱ，调节门Ⅰ包括驱动盘Ⅰ、弧形板Ⅰ，调节门Ⅱ包括驱动盘Ⅱ、弧形板Ⅱ，驱动盘Ⅰ、驱动盘Ⅱ均分为大径段和小径段，弧形板Ⅰ的一端与驱动盘Ⅰ的小径段密闭配合，弧形板Ⅱ的一端与驱动盘Ⅱ的小径段密闭配合，且驱动盘Ⅰ、弧形板Ⅰ、驱动盘Ⅱ、弧形板Ⅱ同轴设置，弧形板Ⅰ的另一端搭接在驱动盘Ⅱ的小径段上，弧形板Ⅱ的另一端搭接在驱动盘Ⅰ的小径段上，且调节门Ⅰ、调节门Ⅱ之间的开口方向与装置壳体的开口方向保持一致，弧形板Ⅰ、弧形板Ⅱ分别通过驱动盘Ⅱ、驱动盘Ⅰ的小径段导向旋转，驱动盘Ⅰ、驱动盘Ⅱ的大径段分别通过花键连接马达Ⅰ、马达Ⅱ；
[0009]传感监测系统包括气幕风速传感器、巷道风速传感器、温度传感器、瓦斯浓度传感器、粉尘组分分析仪、粉尘浓度传感器Ⅰ和粉尘浓度传感器Ⅱ，气幕风速传感器位于气幕发生装置出口下方，巷道风速传感器位于巷道侧壁，温度传感器位于巷道侧壁，瓦斯浓度传感器位于粉尘浓度较高的空气幕前端，粉尘组分分析仪位于巷道空气幕前端，粉尘浓度传感器Ⅰ位于巷道空气幕前端，用于测量气幕前端风流中的粉尘浓度C1，粉尘浓度传感器Ⅱ位于巷道空气幕后端，用于测量气幕后方的粉尘浓度C2，粉尘浓度传感器Ⅰ和粉尘浓度传感器Ⅱ联合使用，计算得到隔尘效率η
j
＝(C
1-C2)/C1*100％；
[0010]智能控制系统的数据输入端分别连接气幕风速传感器、巷道风速传感器、温度传感器、瓦斯浓度传感器、粉尘组分分析仪、粉尘浓度传感器Ⅰ和粉尘浓度传感器Ⅱ，数据输出端分别连接气雾集流阀、气管调速阀、料管集流阀、A料料管调速阀、B料料管调速阀、水料集流阀、水管调速阀、料管调速阀、超声波雾化器、气雾调压阀、马达Ⅰ、马达Ⅱ。
[0011]本专利技术中A料为表面活性剂A，成分为十二烷基硫酸钠；B料为表面活性剂B，成分为烷基两性羧基甘氨酸盐。
[0012]本专利技术中A料管、B料管内的A料、B料不限于表面活性剂A、表面活性剂B。
[0013]为了保证调节门Ⅰ、调节门Ⅱ旋转时相互配合紧密不漏气，本专利技术的中空圆管嵌套在装置壳体内且与装置壳体同轴设置。
[0014]为了防止调节门Ⅰ、调节门Ⅱ在旋转时晃动，本专利技术将装置壳体的下端开口角度设置为10～45
°
。
[0015]马达Ⅰ、马达Ⅱ可以驱动调节门Ⅰ、调节门Ⅱ同向旋转，目的是为了调节中空圆管下开口的角度方向，即对气幕射出角度进行调节；也可以驱动调节门Ⅰ、调节门Ⅱ反向旋转，目的是为了调节中空圆管下开口的角度大小从而调节气幕出口狭缝宽度。
[0016]一种用于掘进工作面的空气幕智能隔尘装置的除尘方法，包括以下步骤：
[0017](1)首先将空气幕智能隔尘装置安装在掘进工作面，使用时，连接高压气管、水管和料管，开启气管调速阀，高压气体经气幕发生装置喷出，巷道风速传感器测得巷道断面风速为V
巷
，巷道高度为H，调节门Ⅰ与调节门Ⅱ之间与铅垂线的角度为θ
j
，调节门Ⅰ与调节门Ⅱ之间的狭缝宽度为W
j
，此时气幕风速传感器测得气幕风速为V
j
，粉尘浓度传感器Ⅰ测得前端巷道内未净化空气中的粉尘浓度为C1，粉尘浓度传感器Ⅱ测得后端巷道内净化空气中的粉尘浓度为C2，隔尘效率为η
j
＝(C
1-C2)/C1*100％；测量数据经数据传输线送入智能控制系统，智能控制系统接收信号后作出响应，自动调节气管调速阀、调节门Ⅰ和调节门Ⅱ之间与铅垂
线的角度、调节门Ⅰ与调节门Ⅱ之间的狭缝宽度，粉尘浓度传感器Ⅰ、粉尘浓度传感器Ⅱ实时监测，记录隔尘效率η
j
＝f(V
巷
，H，θ
j
，W
j
，V
j
)及对应气管调速阀、调节门角度和开度数值，确定最优运行参数后，并保持气管调速阀、调节门Ⅰ和调节门Ⅱ之间与铅垂线的角度、调节门Ⅰ与调节门Ⅱ之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于掘进工作面的空气幕智能隔尘装置，包括气雾管路系统(1)、气幕发生装置(2)、传感监测系统(3)以及智能控制系统(4)，气幕发生装置(2)固定在巷道(5)的顶部并与气雾管路系统(1)连接，传感监测系统(3)位于气幕发生装置(2)下方的巷道侧壁上，智能控制系统(4)分别与气雾管路系统(1)、气幕发生装置(2)、传感监测系统(3)连接；其特征在于，所述气雾管路系统(1)包括高压气管(1.1)、水料混合管(1.2)、水管(1.21)、料管(1.22)，高压气管(1.1)的进气口连接压缩空气管路，出气口设置气雾集流阀(1.3)，在高压气管(1.1)上设有气管调速阀(1.11)；料管(1.22)包括A料管(1.22A)、B料管(1.22B)，A料管(1.22A)的进料口与A料的供料口连通，B料管(1.22B)的进料口与B料的供料口连通，A料管(1.22A)、B料管(1.22B)的出料口通过料管集流阀(1.23)混合后进入料管(1.22)的进料口，在A料管(1.22A)、B料管(1.22B)上分别设置A料料管调速阀(1.22A1)、B料料管调速阀(1.22B1)；水管(1.21)的进水口连通水流供给口，水管(1.21)的出水口、料管(1.22)的出料口通过水料集流阀(1.24)混合后进入水料混合管(1.2)的进料口，在水管(1.21)上设置水管调速阀(1.211)，在料管(1.22)上设置料管调速阀(1.221)，在水料混合管(1.2)上设置超声波雾化器(1.25)，水料混合管(1.2)的出料口连通至气雾集流阀(1.3)，经过气雾集流阀(1.3)的水料与高压空气混合后进入气雾管路(1.4)的进料口，气雾管路(1.4)的出料口连接气幕发生装置(2)为其提供各种组分、雾化粒径、流量压力的高压气雾，在气雾管路(1.4)上设置气雾调压阀(1.41)；所述气幕发生装置(2)包括装置壳体(2.1)，装置壳体(2.1)的上部为中空长方体(2.2)，该长方体(2.2)两端开孔并与气雾管路(1.4)的出料口连通，装置壳体(2.1)下端开口且在装置壳体(2.1)内部设有与长方体(2.2)的内部相连通的中空圆管，中空圆管包括两个结构相同的调节门Ⅰ(2.3)、调节门Ⅱ(2.4)以及分别驱动调节门Ⅰ(2.3)、调节门Ⅱ(2.4)旋转的马达Ⅰ(2.5)、马达Ⅱ(2.6)，调节门Ⅰ(2.3)包括驱动盘Ⅰ(2.31)、弧形板Ⅰ(2.32)，调节门Ⅱ(2.4)包括驱动盘Ⅱ(2.41)、弧形板Ⅱ(2.42)，驱动盘Ⅰ(2.31)、驱动盘Ⅱ(2.41)均分为大径段和小径段，弧形板Ⅰ(2.32)的一端与驱动盘Ⅰ(2.31)的小径段密闭配合，弧形板Ⅱ(2.42)的一端与驱动盘Ⅱ(2.41)的小径段密闭配合，且驱动盘Ⅰ(2.31)、弧形板Ⅰ(2.32)、驱动盘Ⅱ(2.41)、弧形板Ⅱ(2.42)同轴设置，弧形板Ⅰ(2.32)的另一端搭接在驱动盘Ⅱ(2.41)的小径段上，弧形板Ⅱ(2.42)的另一端搭接在驱动盘Ⅰ(2.31)的小径段上，且调节门Ⅰ(2.3)、调节门Ⅱ(2.4)之间的开口方向与装置壳体(2.1)的开口方向保持一致，弧形板Ⅰ(2.32)、弧形板Ⅱ(2.42)分别通过驱动盘Ⅱ(2.41)、驱动盘Ⅰ(2.31)的小径段导向旋转，驱动盘Ⅰ(2.31)、驱动盘Ⅱ(2.41)的大径段分别通过花键连接马达Ⅰ(2.5)、马达Ⅱ(2.6)；传感监测系统(3)包括气幕风速传感器(3.1)、巷道风速传感器(3.2)、温度传感器(3.3)、瓦斯浓度传感器(3.4)、粉尘组分分析仪(3.5)、粉尘浓度传感器Ⅰ(3.6)和粉尘浓度传感器Ⅱ(3.7)，气幕风速传感器(3.1)位于气幕发生装置(2)出口下方，巷道风速传感器(3.2)位于巷道侧壁，温度传感器(3.3)位于巷道侧壁，瓦斯浓度传感器(3.4)位于粉尘浓度较高的空气幕前端，粉尘组分分析仪(3.5)位于巷道空气幕前端，粉尘浓度传感器Ⅰ(3.6)位于巷道空气幕前端，粉尘浓度传感器Ⅱ(3.7)位于巷道空气幕后端，粉尘浓度传感器Ⅰ(3.6)和粉尘浓度传感器Ⅱ(3.7)联合使用；智能控制系统(4)的数据输入端分别连接气幕风速传感器(3.1)、巷道风速传感器
(3.2)、温度传感器(3.3)、瓦斯浓度传感器(3.4)、粉尘组分分析仪(3.5)、粉尘浓度传感器Ⅰ(3.6)和粉尘浓度传感器Ⅱ(3.7...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨记先，周福宝，张利军，李世航，黄炜伟，谭晓宇，张天明，谢彪，韩卓鹏，罗仁俊，梁冬日，冯争，常彦飞，杨波波，许志锋，郑维龙，王靖飞，郭力强，赵金凤，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：