一种用于采掘工作面的升降抑尘雾炮装置

技术领域

本发明涉及矿井除尘设备领域，具体涉及一种用于采掘工作面的升降抑尘雾炮装置。

背景技术

矿井粉尘是煤矿井下主要危险源之一，其一直是影响煤矿工作面安全生产的主要因素。在井下生产过程中，采煤、掘进、爆破等都极易造成大量粉尘的产生与飞扬，同时随着当前矿井开采深度不断增加，井下粉尘污染问题愈加严重，已成为制约矿井安全生产、危害职工生命安全的重要隐患。

目前，国内外主要采用机械通风、水幕喷雾的措施治理井下粉尘。其中，水幕喷雾主要利用喷雾产生的微粒动力直径较小，表面张力基本上为零，喷洒到空气中能迅速吸附空气中的各种大小灰尘颗粒，形成粉尘和水雾的结合物，最后在重力作用下下沉，从而形成有效控尘。但该措施受限于水幕安装位置，需要人工进行大量拆卸工作，不利于快速施工。另外，利用传统风机对工作面局部通风时，生产、掘进过程中产生的大量煤尘极易进入风机内部，附着于电机、扇叶表面，影响工作效率，降低使用寿命。

当前，除尘雾炮机在煤矿井下发挥了重大作用。这在一定程度上降低了工作面产生的粉尘量，改善了采掘一线工作人员的环境，但是由于现有雾炮机大多固定于水箱体上，不利于旋转与移动，同时应用于大型巷道时，无法解决巷道顶部空间的高密度煤尘区域，造成煤尘含量居高不下。另外，现有雾炮装置不存在行走机构，无法适应井下恶劣的地质条件，同时不利于工作人员搬运。最后，现有的雾炮机需要人工操作。工作人员长期处于高煤尘工作环境，容易造成尘肺病等职业病的发生，不利于保护人员身体健康，限制煤矿安全生产。因此，针对当前矿用除尘装置安全性较差、噪音较大、除尘效果较差、人员工作效率较低的弊端，有必要提出一种用于采掘工作面的升降抑尘雾炮装置。

发明内容

本发明装置的目的在于提供了一种用于采掘工作面的升降抑尘雾炮装置，可有效降低工作面粉尘浓度，改善工作面工作环境，保护人员生命健康安全；解决人工驾驶时，一线恶劣环境对人体影响；同时，有效解决电机散热问题，保障电机长期高效运行。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于采掘工作面的升降抑尘雾炮装置，主要包括雾化除尘装置、行走装置、控制与监测装置，其特点在于：所述采掘工作面的升降抑尘装置包括：雾化除尘装置、行走装置、控制与监测装置、粉尘浓度传感器、位移传感器、风速传感器、温度传感器、流量传感器、红外信号接收器、信号转换器、中央处理器、LED显示屏、指示灯、储存器、继电器、防爆电源、电源开关、水箱腔体、保护壳、进水管、进风管、口径调节器、防尘罩、液压伸缩杆、万向轴、履带轮、履带、传动杆、内夹层、外夹层、消音棉、雾炮筒、电机、雾化扇叶、滑动槽、连接块。

所述的雾化除尘装置由水箱腔体、进水管、进风管、口径调节器、防尘罩、液压伸缩杆、万向轴、内夹层、外夹层、消音棉、雾炮筒、雾化扇叶、构成；其中，所述的雾炮筒主体由内夹层、外夹层、消音棉构成，其中消音棉位于内外夹层之间，可以对装置运行中产生的噪音进行有效控制，利于改善人员工作环境；所述水箱腔体为U型，一端与井下水管相连，一端与进水管相连，便于为该装置提供充足水源，同时将电机内嵌与水箱腔体内部，便于降低电机运行中产生的热量，延长工作时间，提高使用寿命；所述的防尘罩位于口径调节器内侧，便于防止大量粉尘涌入，造成装置失效；所述的口径调节器位于雾炮筒与防尘罩间，可实现对出风口大小的有效调节，便于增加装置有效射程，增强降尘能力；所述的雾化扇叶与水箱腔体内部的电机相连，实现雾化扇叶的高速旋转，将进水管输送的水源，转变为小颗粒的水雾，便于工作面降尘；所述的液压伸缩杆位于雾炮筒两侧，便于根据中央处理器信号及时调节液压伸缩杆高度，以便适应不同尺寸的巷道除尘情况；所述的进风管一端与雾炮筒相连，一端与井下风管相连，便于向雾炮筒供风，以便及时将水雾送入工作面，改善区域工作环境；所述的万向轴位于液压伸缩杆与装置主体、雾炮筒与液压伸缩杆连接处，便于调节液压伸缩杆的高度及雾炮筒发射角度，从而进一步提高除尘效果。

所述的行走装置由履带轮、履带、传动杆、牵引轴、滑动槽、连接块构成；其中，所述的履带与履带轮相连，均由合金材料构成，较为适应井下复杂的地质条件；所述的牵引轴与履带轮中心所处的传动杆相连，便于牵引轴带动传动杆运动，从而实现装置的自主移动；所述的滑动槽位于连接块中部，与井下所用的钢丝绳尺寸相适应，便于由地面向井下运输该装置，提高人员工作效率，避免人工搬运所造成的损坏；所述的连接块可拆卸为两部分相同结构，便于固定于钢丝绳，同时滑动槽内部带有齿状螺纹，便于固定，以免意外滑落。

所述的控制与监测装置由粉尘传感器、位移传感器、风速传感器、温度传感器、流量传感器、红外信号传感器、信号转换器、中央处理器、LED显示器、指示灯、储存器、继电器、防爆电源、电源开关；所述的粉尘传感器位于防尘罩边缘处，便于监测工作面空气中的粉尘浓度，以便提高除尘效果；所述的位移传感器位于雾炮筒边缘处，用于监测雾炮筒空间位置，以便结合工作面粉尘量及电机情况，调节雾炮筒的液压伸缩杆升降高度及角度；所述的风速传感器位于雾炮筒内，用于监测出风口处风速，便于根据现场情况及时调节；所述的温度传感器位于电机保护壳边缘处，用于监测电机温度，以便调节出水量及出水速率，以便对电机进行降温，延长电机使用寿命；所述的流量传感器用于监测单位时间内雾炮装置挥洒的水量，便于控制工作面环境，改善井下工作环境，提高人员效率；所述的红外信号接收器，用于接收红外信号，便于实现远程控制，减少人员进入工作面操作的次数，保护人员生命健康安全；所述的信号转换器，输入端与该装置各类传感器相连，接收数据信息，输出端与中央处理器相连，便于将数据信息转换为可被处理器处理的信号；所述的LED显示屏与中央处理器相连，将各类信息以可视化的方式显示，便于井下人员及时了解相关信息，以便及时处理问题；所述的指示灯与防爆电源相连，用于提示井下工作人员设备运行状况；所述的储存器，用于储存该装置工作过程中的实时数据，便于后期继续改进，提高除尘效率；所述的继电器一端与中央处理器相连，另一端与电机相连，便于根据中央处理器指令，及时开闭电机，以实现装置的自动控制。

有益效果:

本发明利用雾炮装置，进行喷雾降尘，将巷道内短时间产生的粉尘与空气中产生的水雾结合，进行降尘。本发明结合了传统除尘器的优点，具有优秀的除尘效果。

本发明结合了传感器和处理器等智能控制元件，实现了自动控制以及感应控制，避免了人工操作所导致的失误，同时实现了自动控制。另外，实现了对于出水量的精准控制，避免了工作面水分过多，造成井下环境潮湿闷热。

本发明在雾炮筒处安装了自动调节装置，可根据粉尘浓度自由调节吹风口孔径大小，实现对于巷道空间内粉尘的全方位治理，提高了粉尘治理效果。

本发明在传统雾炮装置的基础上，安装了可移动轨道，其尺寸与巷道内轨道相适应，实现了除尘设备在巷道上下山的便捷运输。

本发明安装有自动升降装置，可根据预先设置的巷道尺寸，自行调节风筒高度以及角度，实现了对于高区域粉尘的治理，同时，雾炮筒可实现180度旋转。

本发明将电机内嵌与水箱内部，实现了对于电机的降温，延长了该装置的使用寿命，便于装置长时间高效工作。

附图说明：

以下结合附图以实施例具体说明；

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明中水箱腔体部分结构正视图；

图3为本发明中炮筒结构剖面图；

图4为本发明中的控制与监测部分结构示意框图；

图1~4中各编号依次为：1-雾化除尘装置、2-行走装置、3-控制与监测装置4-粉尘浓度传感器、5-位移传感器、6-风速传感器、7-温度传感器、8-流量传感器、9-红外信号接收器、10-信号转换器、11-中央处理器、12-LED显示屏、13-指示灯、14-储存器、15-继电器、16-防爆电源、17-电源开关、18-水箱腔体、19-保护壳、20-进水管、21-进风管、22-口径调节器、23-防尘罩、24-液压伸缩杆、25-万向轴、26-履带轮、27-履带、28-传动杆、29-内夹层、30-外夹层、31-消音棉、32-雾炮筒、33-电机、34-雾化扇叶、35-牵引轴、36-滑动槽、37-连接块。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

本发明实施例提供一种用于采掘工作面的升降抑尘雾炮装置，以下进行详细说明。

参照附图1~4，本发明提供了一种用于采掘工作面的升降抑尘雾炮装置，主要包括雾化除尘装置、行走装置、控制与监测装置，其特点在于：所述采掘工作面的升降抑尘装置包括：雾化除尘装置1、行走装置2、控制与监测装置3、粉尘浓度传感器4、位移传感器5、风速传感器6、温度传感器7、流量传感器8、红外信号接收器9、信号转换器10、中央处理器11、LED显示屏12、指示灯13、储存器14、继电器15、防爆电源16、电源开关17、水箱腔体18、保护壳19、进水管20、进风管21、口径调节器22、防尘罩23、液压伸缩杆24、万向轴25、履带轮26、履带27、传动杆28、内夹层29、外夹层30、消音棉31、雾炮筒32、电机33、雾化扇叶34、牵引轴35、滑动槽36、连接块37。

所述的雾化除尘装置1由水箱腔体18、进水管20、进风管21、口径调节器22、防尘罩23、液压伸缩杆24、万向轴25、内夹层29、外夹层30、消音棉31、雾炮筒32、雾化扇叶34、构成；其中，所述的雾炮筒32主体由内夹层29、外夹层30、消音棉31构成，其中消音棉31位于内外夹层之间，可以对装置运行中产生的噪音进行有效控制，利于改善人员工作环境；所述水箱腔体18为U型，一端与井下水管相连，一端与进水管20相连，便于为该装置提供充足水源，同时将电机33内嵌与水箱腔体18内部，便于降低电机33运行中产生的热量，延长工作时间，提高使用寿命；所述的防尘罩23位于口径调节器22内侧，便于防止大量粉尘涌入，造成装置失效；所述的口径调节器位于雾炮筒32与防尘罩23间，可实现对出风口大小的有效调节，便于增加装置有效射程，增强降尘能力；所述的雾化扇叶34与水箱腔体18内部的电机33相连，实现雾化扇叶34的高速旋转，将进水管20输送的水源，转变为小颗粒的水雾，便于工作面降尘；所述的液压伸缩杆24位于雾炮筒32两侧，便于根据中央处理器11信号及时调节液压伸缩杆24高度，以便适应不同尺寸的巷道除尘情况；所述的进风管21一端与雾炮筒32相连，一端与井下风管相连，便于向雾炮筒32供风，以便及时将水雾送入工作面，改善区域工作环境；所述的万向轴25位于液压伸缩杆24与装置主体、雾炮筒32与液压伸缩杆24连接处，便于调节液压伸缩杆24的高度及雾炮筒32发射角度，从而进一步提高除尘效果。

所述的行走装置2由履带轮26、履带27、传动杆28、牵引轴35、滑动槽36、连接块37构成；其中，所述的履带27与履带轮26相连，均由合金材料构成，较为适应井下复杂的地质条件；所述的牵引轴35与履带轮27中心所处的传动杆28相连，便于牵引轴35带动传动杆28运动，从而实现装置的自主移动；所述的滑动槽36位于连接块37中部，与井下所用的钢丝绳尺寸相适应，便于由地面向井下运输该装置，提高人员工作效率，避免人工搬运所造成的损坏；所述的连接块37可拆卸为两部分相同结构，便于固定于钢丝绳，同时滑动槽36内部带有齿状螺纹，便于固定，以免意外滑落。

所述的控制与监测装置3由粉尘传感器4、位移传感器5、风速传感器6、温度传感器7、流量传感器8、红外信号传感器9、信号转换器10、中央处理器11、LED显示器12、指示灯13、储存器14、继电器15、防爆电源16、电源开关17；所述的粉尘传感器4位于防尘罩23边缘处，便于监测工作面空气中的粉尘浓度，以便提高除尘效果；所述的位移传感器5位于雾炮筒32边缘处，用于监测雾炮筒32空间位置，以便结合工作面粉尘量及电机33情况，调节雾炮筒32的液压伸缩杆24升降高度及角度；所述的风速传感器6位于雾炮筒32内，用于监测出风口处风速，便于根据现场情况及时调节；所述的温度传感器7位于电机33保护壳边缘处，用于监测电机33温度，以便调节出水量及出水速率，以便对电机33进行降温，延长电机33使用寿命；所述的流量传感器8用于监测单位时间内雾炮装置挥洒的水量，便于控制工作面环境，改善井下工作环境，提高人员效率；所述的红外信号接收器9，用于接收红外信号，便于实现远程控制，减少人员进入工作面操作的次数，保护人员生命健康安全；所述的信号转换器10，输入端与该装置各类传感器相连，接收数据信息，输出端与中央处理器11相连，便于将数据信息转换为可被处理器处理的信号；所述的LED显示器12与中央处理器11相连，将各类信息以可视化的方式显示，便于井下人员及时了解相关信息，以便及时处理问题；所述的指示灯13与防爆电源16相连，用于提示井下工作人员设备运行状况；所述的储存器14，用于储存该装置工作过程中的实时数据，便于后期继续改进，提高除尘效率；所述的继电器15一端与中央处理器11相连，另一端与电机33相连，便于根据中央处理器11指令，及时开闭电机33，以实现装置的自动控制。

一种用于采掘工作面的升降抑尘雾炮装置的使用原理及其流程：首先可将连接块36安置于钢丝绳两端，实现装置运输至井下工作面，同时到达井下工作地点后，打开电源开关17，使整个装置开始供电运行，此时电机33开始运行带动牵引轴35运动，牵引轴35带动传动杆28转动，与传动轮28相连的履带轮26通过与履带27齿轮的啮合带动装置运动，从而使得该装置在井下自由移动；其次，当整个装置供电时，粉尘传感器4、位移传感器5、风速传感器6、温度传感器7、流量传感器8、红外信号接收器9、信号转换器10、中央处理器11、LED显示屏12、指示灯13、储存器14、继电器15开始运行，使得该装置雾炮装置开始运转；然后，当该装置位移至指定位置后，将井下风管与进风管相连，井下水管与水箱腔体18相连，水箱腔体18与进水管20相连；随后雾炮筒32处的液压伸缩杆24装置根据传感器实时数据，调节炮筒高度及角度，便于全方位降低工作面粉尘浓度；而位于U型水箱腔体18中的电机33工作所产生的热量，则通过水流循环带走，降低长期高温环境下对装置的损坏；最后，当该装置经过长期使用后，防尘罩23、雾化扇叶34中积聚了大量灰尘，安设于保护壳19边缘处的指示灯13将会发出红光，此时，应拆卸口径调节器22，打开防尘罩23对雾炮装置进行清理。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本专利进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明专利各实施例技术方案的精神和范围。