專利名稱：高壓水氣射流二次旋轉通風器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于采煤工作面上隅角瓦斯積聚的驅散裝置，特指一種高壓水氣射流二次實 心旋流通風裝置。
技術背景瓦斯災害是煤炭開采工程的安全重點，它可造成大量人員傷亡，嚴重摧毀井下設施，中 斷生產。而采煤工作面上隅角作為工作面的漏風匯，是采空區(qū)瓦斯涌出的必經(jīng)之道，且因主 風流方向的改變和邊界幾何條件的限制，風流速度很低，局部處于渦流狀態(tài)，使采空區(qū)涌出 的大量高濃度瓦斯難以進入到主風流中，從而引起高濃度瓦斯流在上隅角附近循環(huán)運動，成 為礦井瓦斯積聚超限的主要地點，因此，更好地治理工作面上隅角瓦斯積聚有非常重要意義。瓦斯抽放是預防工作面上隅角瓦斯積聚超限的有效措施之一，然而，有兩種情況值得關 注 一是有不少工作面采取瓦斯抽放措施后仍出現(xiàn)瓦斯積聚超限，二是對于絕對瓦斯涌出量為3 5m3/min的工作面，采取瓦斯抽放不經(jīng)濟。對于上述兩種情況，我國目前主要采取如下裝置進行驅散處理 一是設置臨時風障；二 是采用電動無火花葉輪旋轉通風機或壓風引射器引排瓦斯；三是采用小型液壓通風機或液壓 脈動通風機驅散瓦斯；四是采用直管高壓水射流風機通風機驅散瓦斯，這些裝置對治理上隅 角瓦斯起到了一定的作用，取得了一定成效。但從現(xiàn)場考察來看，但這些裝置存在一些不容 忽視的問題，如小型液壓通風機或液壓脈動通風機中的液壓馬達使用以水為基料的乳化液時 運行不穩(wěn)定，故障率較高，作用范圍小，推廣使用較少；電動類及機械運動類葉輪風機存在 火源隱患，作用范圍小，存在"一風吹"現(xiàn)象，會出現(xiàn)突然將積聚的上隅角瓦斯吹向工作面 風流，且電動無火花葉輪旋轉通風機結構復雜，目前不能完全消除火源隱患；壓風引射器不 能達到足夠處理風量和范圍；直管高壓水射流風機有關參數(shù)匹配不佳，內部結構不合理，硬 質金屬管較長，現(xiàn)場移動麻煩，效率及效果不佳。對于高壓水氣射流二次實心旋流通風裝置處理采煤工作面上隅角瓦斯積聚技術，國內外 尚無相關公開報道。 發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種高壓水氣射流二次實心旋流通風裝置，以解決現(xiàn)有工作 面治理上隅角瓦斯積聚治理技術中存在的技術問題而提出的。高壓水氣射流二次旋轉通風器，其特征是由吸風管、不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴以 及二次旋流導流脫水裝置構成,吸風管依次由圓弧形集風器、彎管、吸入室、喉管、擴散管組成，噴嘴連接管安裝在彎管內，位于吸入室軸線上，不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴由市場購得，通 過螺紋連接，安裝在吸風管的噴嘴連接管上，彎管的作用是選擇性的吸入工作面主風流氣體， 圓弧形集風器的作用是減少裝置風流入口處的阻力，喉管直徑o為噴嘴直徑的200~210倍，喉管長度為喉管直徑的0.5 0.7倍，吸入室收縮角25 30°，擴散口內徑c/^380 400mm，吸入室直徑《=290~300mm,彎管的中心夾角為30 45° ，擴散管角度6 8°,不銹鋼嵌 陶瓷實心錐體噴嘴距/按下式計算<formula>formula see original document page 4</formula>式中，々為噴嘴霧化角；二次旋流導流脫水裝置由3 7個扭曲導流葉片和1個圓形鋼圈組成，扭曲導流葉片均勻焊接在鋼圈圓周等分點處，導流葉片形狀為落地式電風扇葉片形狀， 扭曲導流葉片與高壓水氣射流二次旋轉通風器軸線的夾角為45 55°， 二次旋流導流脫水裝 置通過法蘭盤安裝于擴散管出口處。二次旋流導流脫水裝置的作用， 一是使得風流二次旋轉， 二是脫水。短粗喉管的吸風管吹出的軸向風流進入二次旋流導流裝置后， 一部分軸向風流通 過3個扭曲導流葉片產生二次空心旋轉風流，另一部分穿過鋼圈的空心孔仍為軸向流動，這 兩部分的綜合作用，形成二次實心旋轉風流，由于旋轉射流受到離心力作用，風流中的水霧 被甩至旋流導流裝置內壁上并被除去。本實用新型將高壓水或乳化液通過不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴在高氣液比、短粗喉管的 文丘里吸風管進行一次旋轉射流吸風，再通過安設在文丘里導風管出口的實心旋轉導流裝置 實行二次旋轉射流通風在工作面上隅角應用，可產生足夠的處理風量和風壓，射流出口軸向 風速較低、徑向作用范圍大，可有效抑制采空區(qū)瓦斯涌出，驅散上隅角較大范圍積聚的瓦斯， 可將濃度為2%或以上、積聚體積為21113的上隅角積聚瓦斯處理到安全濃度以下，且不會產 生突然將積聚瓦斯氣體吹向工作面主風流現(xiàn)象。本發(fā)明無機械運轉部件，不產生的火源，其 水氣射流與液氣射流泵相比，還具有高氣液比、短粗喉管特點；與瓦斯抽放比，還具有成本 低廉、應用方便特點；與使用以水為基料的乳化液液壓馬達相比，還具有運行可靠優(yōu)點。


圖1高壓水氣射流二次旋轉通風器結構圖圖2 二次旋流導流裝置結構示意圖圖3高壓水氣射流二次旋轉通風器現(xiàn)場安裝位置示意圖l一圓弧形集風器2—噴嘴連接管3—不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴4一吸入室5—喉 管6—擴散管7—導流葉片8 — 二次旋流導流脫水裝置9—彎管IO—采空區(qū)ll一上隅角12—高壓水氣射流二次旋轉通風器13_回風流14一進風流 15 —圓形鋼圈具體實施方式
高壓水氣射流二次旋轉通風器，如圖l，由吸風管、不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴3以及 二次旋流導流脫水接置構成,吸風管依次由圓弧形集風器1 、彎管9、吸入室4、喉管5、擴散管 6組成，噴嘴連接管2安裝在彎管9內，位于吸入室4軸線上，不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴 3由市場購得，通過螺紋連接，安裝在吸風管的噴嘴連接管2上，不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴3直徑為1.3mm，喉管5直徑c/。為260mm，喉管5長度為180mm,吸入室4收縮角30° ，擴散管6內徑《二380mm，吸入室4直徑^/2 = 290mm,彎管9的中心夾角為30° ，擴散管6角度8° ，不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴距/ =357mm; 二次旋流導流脫水裝置8由3個扭曲 導流葉片7和1個圓形鋼圈15組成，如圖2，扭曲導流葉片7均勻焊接在圓形鋼圈15圓周 3等分點處，導流葉片7形狀為落地式電風扇葉片形狀，扭曲導流葉片7與高壓水氣射流二 次旋轉通風器12軸線的夾角為50°， 二次旋流導流脫水裝置8通過法蘭盤安裝于擴散管6 出口處。本裝置已在現(xiàn)場中取得應用，現(xiàn)主要介紹在徐州礦務集團龐莊煤礦75207綜采工作面的 實施例。75207工作面位于位于-1025西一下山采區(qū)東翼，為-1025西一下山采區(qū)東翼首采工作面， 上、下部未開采,切眼外側為7煤變薄帶。對面偏上部為75206采空區(qū)。工作面走向長781.5m， 傾向長160m，煤層厚度平均為1.80m，煤層傾角為0 10。，平均為8°,工作面釆用綜合機 械化走向長壁全部垮落采煤法，主要采煤設備為ZY3200-1.3/3.2、 WS-1.2/2.8型掩護式液壓 支架和MG300/700—WD型無鏈牽引采煤機，頂板管理采用全部垮落法。工作面通風系統(tǒng)如圖3，皮帶機道進風14，材料道回風13,實供風量1250m3/min，煤 炭自然發(fā)火期為6個月，煤塵爆炸指數(shù)37.36% ，具易燃易爆性,絕對瓦斯涌出量為7.5m"min， 工作面回風流13瓦斯?jié)舛?.6%， 2005年5月份建立了一套局部瓦斯抽放系統(tǒng)，對工作面 上隅角11進行瓦斯抽放，純瓦斯抽放量達16.1萬m3。試驗前，工作面上隅角11瓦斯?jié)舛?為0.9 1.8%。高壓水氣射流旋轉通風器12實施系統(tǒng)如圖3所示，實施本發(fā)明時配置了專用的高壓水 泵和水質過濾器，高壓水泵為三柱塞泵，功率為3KW,額定流量8L/min，額定壓力15Mpa, 水質過濾器釆用100目T型管道過濾器。試驗期間，將專用的高壓水泵和水質過濾器和接 入工作面防塵供水系統(tǒng)，高壓水泵出口與高壓水氣射流旋轉通風器12連接。經(jīng)過測定，實施前的工作面上隅角11瓦斯的原始濃度為0.9~1.8%，實施后工作面上隅角11瓦斯的原始濃 度為0.2~0.6%，消除了瓦斯隱患，確保了安全生產。通過實施發(fā)現(xiàn)，本裝置與其他上隅角瓦斯治理技術相比，具有明顯的優(yōu)點。具體表現(xiàn)在 一是內部無機械旋轉部件，運行的過程中不會由于機械碰撞、摩擦而產生火源，從根 本上消除了機械葉輪旋轉式風機會產生機械旋轉碰撞的火花，其本身具有很高的安全性。二是產生的風流覆蓋面和風量都比較大，較大范圍地提高了工作面的漏風匯一上隅角 的風壓，對采空區(qū)瓦斯涌出有良好的抑制作用，且可24小時連續(xù)運行，不存在機械葉輪旋 轉式風機"一風吹"現(xiàn)象，防止了突然將采空區(qū)瓦斯吹向工作面風流。三是用于絕對瓦斯涌出量為3 5m"min的工作面上隅角瓦斯治理，其成本低廉、應用 方便。而采用瓦斯抽放技術，則需要耗費大量的人力、物力和財力。四是本技術的動力為成熟技術，提供的驅散瓦斯風流穩(wěn)定可靠，且其動力為成熟技術消 除了小型液壓風扇、"脈動通風"中液壓馬達使用以水為基料的乳化液時運行不穩(wěn)定、故障 率較髙的缺點，五是本裝置結構簡單，體積較小，成本低廉，結構緊湊，安裝、拆卸、搬運簡便，應用操作方便。權利要求1. 高壓水氣射流二次旋轉通風器，其特征是由吸風管、不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴(3)以及二次旋流導流脫水裝置構成，吸風管依次由圓弧形集風器(1)、彎管(9)、吸入室(4)、喉管(5)、擴散管(6)組成，噴嘴連接管(2)安裝在彎管(9)內，位于吸入室(4)軸線上，不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴(3)由市場購得，通過螺紋連接，安裝在吸風管的噴嘴連接管(2)上，喉管(5)直徑d0為噴嘴直徑的200～210倍，喉管(5)長度為喉管(5)直徑的0.5～0.7倍，吸入室(4)收縮角25～30°，擴散口內徑d1＝380～400mm，，吸入室(4)的直徑d2＝290～300mm，彎管(9)的中心夾角為30～45°，擴散管(6)角度6～8°，不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴距l(xiāng)按下式計算
專利摘要高壓水氣射流二次旋轉通風器，涉及采煤工作面上隅角瓦斯積聚抑制驅散裝置，其由吸風管、不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴以及二次旋流導流脫水裝置構成，吸風管依次由圓弧形集風器、彎管、吸入室、喉管、擴散管組成，噴嘴連接管安裝在彎管內，位于吸入室軸線上，不銹鋼嵌陶瓷實心錐體噴嘴安裝在吸風管的噴嘴連接管上；二次旋流導流脫水裝置由3～7個扭曲導流葉片和1個圓形鋼圈組成，扭曲導流葉片均勻焊接在鋼圈圓周等分點處，導流葉片形狀為落地式電風扇葉片形狀，扭曲導流葉片與高壓水氣射流二次旋轉通風器軸線的夾角為45～55°，二次旋流導流脫水裝置通過法蘭盤安裝于擴散管出口處。本實用新型可有效抑制采空區(qū)瓦斯涌出，驅散上隅角較大范圍積聚的瓦斯。
文檔編號E21F7/00GK201103404SQ20072003696
公開日2008年8月20日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權日2007年5月11日
發(fā)明者馬中飛 申請人:江蘇大學