用于采煤機(jī)抑塵的旋轉(zhuǎn)射流自吸式短程強(qiáng)化產(chǎn)泡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦山防塵用泡沫制備裝置，尤其是一種用于采煤機(jī)抑塵的旋轉(zhuǎn)射流自吸式短程強(qiáng)化產(chǎn)泡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械化采煤工作面(以下簡(jiǎn)稱機(jī)采工作面)是煤礦井下粉塵災(zāi)害最嚴(yán)重的地點(diǎn)之一，其中，采煤機(jī)截割作業(yè)是機(jī)采工作面最大的產(chǎn)塵源，其產(chǎn)塵量占工作面總產(chǎn)塵量的60%~80%，因此，采取有效措施防治采煤機(jī)截割粉塵是機(jī)采工作面乃至全礦井防塵工作的重中之重。與采煤機(jī)現(xiàn)有的水噴霧降塵技術(shù)相比，抑塵泡沫具有體積流量和接塵面積大、粘附和濕潤(rùn)粉塵能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，是采煤機(jī)截割粉塵防治效果的有效途徑之一。但由于大多數(shù)機(jī)采工作面沒(méi)有可隨采煤機(jī)往復(fù)移動(dòng)的機(jī)載壓風(fēng)管路，使得抑塵泡沫制備面臨很大困難，進(jìn)而導(dǎo)致泡沫抑塵技術(shù)在機(jī)采工作面的實(shí)施受到極大限制。為此，本領(lǐng)域科研人員設(shè)計(jì)有公開(kāi)號(hào)為CN103084022A，公開(kāi)日期2013-05-08的中國(guó)發(fā)明專利“煤礦降塵用自吸空氣式旋流發(fā)泡裝置”，以及公開(kāi)號(hào)為CN103089262A，公開(kāi)日期為2013-05-08的中國(guó)發(fā)明專利“采煤工作面自吸空氣式泡沫降塵系統(tǒng)”，使得在采煤機(jī)上制備泡沫成為可能。然而，后期在機(jī)采工作面的應(yīng)用實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，上述公開(kāi)號(hào)為CN103084022A和CN103089262A所公開(kāi)的技術(shù)方案存在以下幾點(diǎn)不足:①都是利用發(fā)泡液射流來(lái)自動(dòng)吸入，即需要采用額外的發(fā)泡劑添加設(shè)備(如定量添加泵)將發(fā)泡劑加入水中而形成發(fā)泡液，使得泡沫制備過(guò)程依然較為復(fù)雜，很不適應(yīng)機(jī)采工作面時(shí)空條件；②發(fā)泡液射流吸入的空氣量偏小，由于最終的產(chǎn)泡量主要取決于自吸空氣量，因而現(xiàn)場(chǎng)制備出的泡沫量偏少，較難滿足采煤機(jī)高效抑塵的需求；③發(fā)泡室內(nèi)阻力損失偏大，泡沫出口速度較小，難以有效噴射至采煤機(jī)滾筒截割煤巖處；④采用長(zhǎng)尺寸的混合室和發(fā)泡室，使得發(fā)泡裝置幾何尺度偏長(zhǎng)，在采煤機(jī)機(jī)身平臺(tái)上的狹小空間內(nèi)進(jìn)行設(shè)備安裝固定存在一定困難。此外，專利公開(kāi)號(hào)CN103089263A，公開(kāi)日期2013-05-08的中國(guó)發(fā)明專利“基于自吸空氣發(fā)泡的掘進(jìn)機(jī)泡沫降塵系統(tǒng)”，其公開(kāi)的技術(shù)方案中的發(fā)泡裝置雖然克服了上述第一點(diǎn)不足，但仍然存在②~④中所述問(wèn)題，并且該裝置中吸液軟管直接設(shè)在氣液混合室前端，壓力水和空氣流經(jīng)此處時(shí)由于通道截面的急劇收縮，流體體積被壓縮，因而流體對(duì)管壁的壓力增大，增加了從外界吸入發(fā)泡劑的難度，導(dǎo)致發(fā)泡劑不能穩(wěn)定連續(xù)添加而影響產(chǎn)泡效果。因此，研發(fā)用于采煤機(jī)抑塵的新型泡沫制備裝置與方法具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種安全可靠、操作簡(jiǎn)單、發(fā)泡倍數(shù)較高、泡沫出口速度較大、幾何尺度小的采煤機(jī)抑塵用高效產(chǎn)泡裝置。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用于采煤機(jī)抑塵的旋轉(zhuǎn)射流自吸式短程強(qiáng)化產(chǎn)泡裝置，主要由壓力水供給管、旋流噴嘴和射流發(fā)泡筒體構(gòu)成，壓力水供給管與旋流噴嘴相連，旋流噴嘴通過(guò)螺紋旋入射流發(fā)泡筒體，射流發(fā)泡筒體內(nèi)依次設(shè)有吸氣室、吸液室、混合喉管、增壓成泡室、強(qiáng)化產(chǎn)泡室和增速出流室；所述的吸氣室上設(shè)有斜向吸氣孔，吸液室上設(shè)有斜向吸液孔，斜向吸液孔與設(shè)有微調(diào)閥的吸液軟管相連，強(qiáng)化產(chǎn)泡室內(nèi)設(shè)有螺紋桿發(fā)泡構(gòu)件；所述的混合喉管為圓柱形腔體，混合喉管的截面積與旋流噴嘴出口截面積的比值^=64-100 ;混合喉管的長(zhǎng)度丨與其直徑之的比值乩=8~12 ;混合喉管入口到旋流噴嘴出口的距離4?與其直徑4的比值尺d=l/3~2/3 ;所述螺紋桿發(fā)泡構(gòu)件的流道截面為等腰梯形，其螺旋角 r=110~130°、螺距 Zf=35~45mm0
[0005]進(jìn)一步的，所述旋流噴嘴的軸向自由暢通直徑為1.5-3.5_，有利于形成旋度較高的旋轉(zhuǎn)射流，提高吸氣和吸發(fā)泡劑能力，同時(shí)保證噴嘴出口處有較大的初始速度，增加射流與被吸入氣體和發(fā)泡劑的傳能傳質(zhì)效率。
[0006]進(jìn)一步的，所述吸氣室腔體為漸縮結(jié)構(gòu)，其收縮角0^=3(^60°，該設(shè)計(jì)可減少空氣進(jìn)入吸液室時(shí)因腔體截面積突變帶來(lái)的局部阻力損失，并可增加空氣的流速(動(dòng)能)，促進(jìn)空氣與液體的質(zhì)能傳遞和相互作用。
[0007]進(jìn)一步的，所述吸液室腔體為漸縮結(jié)構(gòu)，其收縮角σ2=6~10°，該設(shè)計(jì)可使從吸氣室到混合喉管的截面積變化趨于和緩，引導(dǎo)空氣順暢地進(jìn)入混合室，并減少流體進(jìn)入混合喉管時(shí)局部阻力損失，為后續(xù)氣液混合、增壓成泡和強(qiáng)化產(chǎn)泡等環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。
[0008]進(jìn)一步的，為使混合流體平緩擴(kuò)散增壓，減少擴(kuò)散過(guò)程中的阻力損失，所述的增壓成泡室設(shè)計(jì)為雙級(jí)漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，一級(jí)擴(kuò)散角Α=5~9°、二級(jí)擴(kuò)散角/?2=10~20°。
[0009]由于采用了上述方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn):
①本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)射流實(shí)現(xiàn)空氣和發(fā)泡劑的自動(dòng)吸入，無(wú)需額外提供壓風(fēng)管路和發(fā)泡劑添加設(shè)備，適用性強(qiáng)，可靠性高；通過(guò)在吸氣室和混合喉管之間設(shè)置平緩的吸液室，使吸液負(fù)壓保持在合理區(qū)間，并通過(guò)斜向布置的吸液孔降低發(fā)泡劑吸入過(guò)程中的流動(dòng)阻力，從而提高了發(fā)泡劑添加的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
[0010]②本發(fā)明采用旋流噴嘴和斜向吸氣孔，旋流噴嘴所形成旋轉(zhuǎn)射流的卷吸能力更強(qiáng)，增大了吸氣室的真空度，且斜向布置的吸氣孔減少了氣體的阻力損失，保障了空氣的順利進(jìn)入，從而增大了裝置的吸氣量，顯著增強(qiáng)了產(chǎn)泡能力。
[0011]③本發(fā)明中產(chǎn)泡室內(nèi)設(shè)有的螺紋桿發(fā)泡構(gòu)件，其對(duì)流體的阻力小于擋板等增阻發(fā)泡構(gòu)件，既保證了氣液介質(zhì)的紊動(dòng)混合強(qiáng)度，又有效降低了泡沫產(chǎn)生和流動(dòng)過(guò)程中的能量損失，保障泡沫具有較高的出口速度，有利于將泡沫作用到采煤機(jī)滾筒截割煤巖處。
[0012]④本發(fā)明中旋流噴嘴所形成的旋轉(zhuǎn)射流提高了水、空氣和發(fā)泡劑的混合效率，使得所需喉管和發(fā)泡室的長(zhǎng)度變短，從而顯著縮短了發(fā)泡裝置的幾何尺度，便于在采煤機(jī)機(jī)身平臺(tái)上的安裝固定和使用，環(huán)境適應(yīng)性增強(qiáng)。并且，混合喉管和發(fā)泡室的短程化進(jìn)一步減少了泡沫制備過(guò)程中的能量損失，也有利于增加泡沫的出口速度。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)射流自吸式短程強(qiáng)化產(chǎn)泡裝置的整體示意圖；
圖2是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)射流自吸式短程強(qiáng)化產(chǎn)泡裝置中旋流噴嘴示意圖；
圖3是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)射流自吸式短程強(qiáng)化產(chǎn)泡裝置中螺紋桿發(fā)泡構(gòu)件示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例1:如圖1所示，本發(fā)明用于采煤機(jī)抑塵的旋轉(zhuǎn)射流自吸式短程強(qiáng)化產(chǎn)泡裝置，主要由壓力水供給管1、旋流噴嘴2和射流發(fā)泡筒體3構(gòu)成，所述的壓力水供給管I與旋流噴嘴2相連射流發(fā)泡筒體3內(nèi)依次設(shè)有吸氣室4、吸液室5、混合喉管6、增壓成泡室7、強(qiáng)化產(chǎn)泡室8和增速出流室9。其中，旋流噴嘴2通過(guò)螺紋旋入射流發(fā)泡筒體3中的吸氣室4，吸氣室4腔體為漸縮結(jié)構(gòu)，其收縮角α 1=30°，吸氣室4上設(shè)有斜向吸氣孔10 ;吸液室5腔體為漸縮結(jié)構(gòu)，其收縮角α 2=6°，吸液室5上設(shè)有斜向吸液孔11，斜向吸液孔11與設(shè)有微調(diào)閥12的吸液軟管13相連。所述的混合喉管6為圓柱形腔體，其截面積與旋流噴嘴2出口截面積的比值義=64 ;混合喉管6的長(zhǎng)度4>與其直徑4的比值/Pld=S ;混合喉管6入口到旋流噴嘴2出口的距離Ztn與其直徑4的比值/?td=l/3。