(56)--13新型除尘器重力沉降室自动排渣漏斗的设计.pdf

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1、1新型除尘器在瓦斯预抽钻孔过程中，粉尘污染问题十分严重，故研究了新型除尘器，以达到除尘的目的。如图1所示，该除尘系统由重力沉降室、微尘收集箱两部分组成，采用二级除尘方法。钻机在井下打钻时，重力沉降室紧贴煤壁，风流通过钻杆中心经钻头，通过风力作用使得煤渣和粉尘沿钻孔向孔口排出，进入重力沉降室。煤渣由于自身重力的作用向下沉降，并当达到一定重量时通过重力沉降室底部的漏斗口排出，而颗粒较小的粉尘在气压的作用通过软管进入微尘收集箱被清除。图1新型除尘器1.煤壁2.微尘收集箱3.钻杆4.重力沉降室5.漏斗6.煤渣2重力沉降室自动排渣漏斗结构与工作原理重力沉降室自动排渣漏斗是煤层瓦斯抽采钻孔新型除尘器的重要

2、部件，要求在重力沉降室漏斗存放的煤渣达到一定重量时，漏斗阀门会自动打开，煤渣排出后，阀门在扭转弹簧的扭矩作用下又会自动关闭，从而实现自动排渣的目的。漏斗采用双阀门，每个漏斗阀门下通过双向扭转弹簧的扭转力使其关紧，达到密封。漏斗在打开前存煤量要有一定的合适范围，因为如果存放的煤渣量太多，会增加重力沉降室的重量，对钻杆的作用力也越大，而且会影响钻杆的径向度。如果存放的煤渣太少，漏斗打开的频率太快，会导致重力沉降室内部气流的不稳定，粉尘也会跟随气流跑出，不利于尘渣分离。为避免和减小煤渣下落运动对漏斗阀门的直接撞击，沿着钻杆轴向方向的外壁设计为斜壁，斜壁上有橡胶，当煤渣从孔口排出向下落时，绝大部分的煤

3、渣先直接打落在箱体的斜壁上，煤渣经过与斜壁撞击后速度大大减小，之后才跌落或滑落到漏斗阀门上。另外煤渣在下落过程中也受到气流的上升力作用，而且煤渣之间存在一定的间隙，煤渣撞击斜壁后落在漏斗里的煤渣上，对漏斗里的煤渣撞击力很小，故煤渣下落对漏斗的撞击力可以忽略不计。故根据实际分析，设计漏斗如图2所示，斜壁与水平角度为60，扭转弹簧扭转角度为45。并要求存放的煤渣高于弹簧的垂直高度，但不能超过漏斗的最高度。图2漏斗示意图1.斜壁2.煤渣3.阀门4.弹簧新型除尘器重力沉降室自动排渣漏斗的设计摘要：针对瓦斯与抽采钻孔防尘技术，设计了除尘器重力沉降室自动排渣漏斗。该漏斗要求在钻孔煤渣排出过程中，存放的煤渣

4、达到一定重量时，在风压的共同作用下，漏斗阀门会自动打开，煤渣排出后，阀门在扭转弹簧的扭矩作用下又会自动关闭。通过计算选择了合适扭矩的扭转弹簧且使除尘器达到了良好的效果。关键词：除尘器；重力沉降室；漏斗；扭转弹簧；扭矩中图分类号：TD714文献标志码：A文章编号：1003 0794（2010）11 0037 03Design and Research on New Deduster Gravity Automatic Drain SlagFunnelSUN Yu-ning,CHEN Jun-long,ZHANG Bo(School of Energy Science and Engineerin

5、g,Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China)Abstract:According to the gas and dust extraction drilling technology,design the deduster gravityautomatic drain slag funnel.The funnel requirements in borehole discharge process,storage cinderswaste reaches a certain weight,in the wind,and the val

6、ve of funnel will be open,after discharge valvecinders in reverse spring under the torque and shut automatically.Through the calculation of torsionspring the appropriate choice and achieved good effect of dust.Key words:deduster;gravity setting chamber;funnel;torsion spring;torque1234651234200160160

7、6045373扭转弹簧的理论计算扭转弹簧的选择是本漏斗设计的关键，也关系到尘渣分离的效果，在很大程度上决定了除尘效率。因此，对扭转弹簧进行了理论计算，选定合适扭矩的扭转弹簧。因为忽略了煤渣下落对漏斗的撞击力，所以此漏斗阀门只受到沉降室内外气体压力、存放煤渣的重力和扭转弹簧的扭矩作用。故可以画出漏斗阀门的受力示意图如图3所示。图3受力示意图F.内部气体对漏斗阀门产生的压力F0.外部大气压对阀门产生的压力M1.扭转弹簧的工作扭矩G.存放煤渣的重力要将阀门打开就要有一个大于弹簧自身扭矩M1的力矩M2，M2为煤渣重力和气压对阀门产生的扭矩，即要求满足条件M1M2M2（G+F-F0）r其中，煤渣重力G=

8、Vgn式中煤渣的密度；V存放的煤渣的体积。漏斗的高度h=0.2m，长度a=0.16 m，宽度b=0.16 m，漏斗阀门角度=45，选取煤渣的密度为1 400 kg/m3，并认为所有煤渣的重心在同一直线上，根据煤渣存放量计算得煤渣的重力G=7.0232.63 N；内部气体压力FpS=12pab=1 920 N式中S受内部气体作用面积；p内部气体气压。因为实际各个矿井钻孔风压不同，本文针对山西阳煤寺家庄矿钻孔风压并根据尘渣分离的要求数值模拟得出p0.15 MPa；外部大气压力F0p0S0=2姨2p0ab=1 809 N式中S0受外部大气压作用面积；p0大气压，p0=0.1 MPa。扭转半径r=2姨

9、4a=0.056 56 m由式M2（GFF0）r算出煤渣和气压对漏斗阀门产生的扭矩M2的范围是6.678.12 Nm。选择扭矩为6.678.12 Nm的扭转弹簧，即可满足煤渣自动排出和漏斗自动关闭的要求。而实际上煤渣的重心不在同一直线上，故实际上煤渣对漏斗阀门产生的最大扭矩略小于8.12 Nm。因此，选择M1=7.8 Nm的扭转弹簧。4工业性试验（1）试验方法及数据为了检测重力沉降室自动排渣漏斗的工作性能和其密封性，在山西阳煤寺家庄矿进行了工业性试验。试验地点为寺家庄矿15108进风顺槽，通过对未安装除尘器时CCX1000型直读式测尘仪检测的数据与安装除尘器时测尘仪检测的数据进行对比，检验新型

10、除尘器的除尘效果。测试方法是针对一个钻孔，每钻进10 m测试一组数据，测量距离为距重力沉降室0.5 m处，本试验共测试10个钻孔，5个未安装除尘器，用K1K5表示，5个安装了校方研制的除尘器，用C1C5表示,测试数据如表1所示。表1粉尘浓度监测表（mg/m3）（2）实验分析从表中可以看到，未安装除尘器，煤尘浓度为200750 mg/m3，安装除尘器后，其煤尘浓度为1525 mg/m3，这充分证明了钻孔施工，安装除尘器后的效果是非常明显的，同时为了更加准确地分析除尘器的除尘效果，对未施工钻孔巷道的不同点也进行了煤尘浓度测试，其煤尘结果平均值是18 mg/m3左右，这与安装除尘器后煤尘浓度平均值为

11、19 mg/m3第31卷第11期Vol.31No.11新型除尘器重力沉降室自动排渣漏斗的设计孙玉宁，等FGM1F045657.522663.225562.218.3729.424.451923642.115.83341864619.7360.820.3527.324.752024.2687.418.558815.5572.323.2480.519225.621.259722.8627.42449216605.724.255524536.319444.216.338819.943017.4598.82343715.857419.3462.224.361820.445117.358323.2635

12、.420.550119544.223601.419287.620.430719.6556.523.362517585.718.3556.12244721.356117.341118.5483.717.951023.9302.322.4538.516.545518.3粉尘浓度钻进深度/mK1C1K2C2K3C2K4C4K5C510203040506070809010038左右相差不大。测试结果也说明了除尘器的重力沉降室漏斗既能顺利排渣，密封性又好，对煤巷煤尘浓度基本没有影响，即除尘器的使用有效抑制了钻孔煤尘向煤巷的扩散。5结语重力沉降室漏斗结构简单合理，制造容易，使用方便，能够有效实现尘渣分离，

13、分离效果好，一级分离能够除去颗粒较大的煤渣。选择的扭转弹簧符合要求，漏斗阀门能正常打开排渣并自动关闭，密封性良好，无漏气现象，并能存放适量煤渣，满足新型除尘器的要求。新型除尘器效果明显，使用除尘器打钻对煤巷煤尘浓度基本没有影响，有效抑制了瓦斯抽采钻孔煤尘污染，对煤矿井下作业安全起到了很大作用。参考文献：1李卫成.一种新型孔口除尘器的设计与应用J.煤炭工程,2009（6）:107-108.2郭鑫禾.GZC型干式钻孔除尘装置J.煤矿安全,2000（12）：55-56.3常海虎.矿尘防治M.北京:煤炭工业出版社,2007.4卢清峰.环境影响评价在煤炭开采生态环境保护中的作用J.科技情报开发与经济,2

14、006（15）:112-114.5吴宗泽.机械设计手册K.北京:机械工业出版社,2002.煤矿机械Coal Mine MachineryVol.31No.11Nov.2010第31卷第11期2010年11月1111111111111111111111111111111111111111111110前言防爆液压链锯是一种可移动式切割工具。它安全防爆、环保无尘,采用了高硬度耐磨金刚石合金的切割机械。它以液压为动力,以带有金刚石刀头的锯链为切割刀锯，可应用于各种煤矿和矿山岩石硬度不大于12 MPa的各种软硬岩切割，是切割煤层、岩石、混凝土、钢筋混凝土、管道的理想工具。由于其操作的便捷性和超强的横向切

15、割能力，又广泛扩展到了在消防应急救援等作业中，它狭长有力的切割臂,能轻松完成在各种材质上浅孔辅助开挖及紧急情况的开口开窗,并进行坑道局部施工中各种材质的切断和形状切割，链锯工作负载为高频冲击和连续摩擦负载。链锯切割头切割时，由于材料切割难易程度的突然变化,或操作员操作时进给压力的变动，使得锯链外负载剧烈变化，变化速度超过了液压系统过载溢流阀卸荷响应能力时，伴生的冲击载荷就可能导致锯链环拉力瞬时严重过载。存在锯链破断或切割锯齿崩坏的安全隐患。为杜绝高速崩出物伤人，锯链传动的输入轴联轴器采用具有可靠安全性能的安全联轴器（可胀圈联轴器）设计。该联轴器结构紧凑小巧，具有过载自动打滑的传动功能，保证锯链

16、不会因冲击过载而导致链条崩断。从而提高整机运行的安全性能。图1所示为链锯切割头的机械传动部件，其中链轮由液压系统的液压马达通过安全联轴器来驱动，通过液压阀和防爆装置共同控制马达的工作状态。图2为液压传动及控制系统原理图，本产品切割齿形链有较高的线速度25 m/s，所以马达选用高转速液压马达，马达最高转速达防爆液压链锯的安全联轴器设计研究陈阳国（煤炭科学研究总院 重庆研究院，重庆400037）摘要：通过采用锥面可扩张摩擦副结构，来设计防爆液压链锯的具有防锯链过载的联轴器。该结构能够使防爆液压链锯工作时更加安全可靠。关键词：安全联轴器；摩擦传动；冲击负载；安全性中图分类号：TH122文献标志码：A

17、文章编号：1003 0794（2010）11 0039 03Research and Design of Safety Coupling for Explosion-proof HydraulicChain SawCHEN Yang-guo（Chongqing Institute of China Coal Research Institute,Chongqing 400037,China）Abstract:Through uses the expandable conical surface rub pair structure,to design the explosion-proof hydraulic chain saw shaft coupling which can prevent from the chain overloading.This structurecan improve the operation-safty degreeoperation reliably of the explosion-proof hydraulic chain saw.Key words:safe coupling;friction drive;pulse overload;security