一种软质固定水幕装置及控制方法

技术领域

本发明涉及水幕技术领域，尤其涉及一种软质固定水幕装置及控制方法。

背景技术

煤矿在生产、贮存、运输及巷道掘进等各个环节中都会向空气中排放大量的粉尘。对人体健康危害严重，如果人长期吸人呼吸性粉尘,将会引起肺部纤维性病变，导致患尘肺病(硅肺病、煤肺病、煤硅肺病)，这是一种危害较大的矿工职业病。而且井下煤尘在一定条件下，能发生煤尘爆炸,造成人员伤亡和矿井设备严重破坏，酿成严重的矿井灾害。为降低矿井粉尘的产生在井下采掘工作面均安设不同数量的固定净化水幕，用于降低粉尘。

现有的水幕采用钢管输水，然后在钢管上设置三通，三通上又连接喷嘴，多个喷嘴喷出水雾实现巷道断面的全覆盖，从而达到阻断粉尘传播的目的（参考图1），但是随着矿压的来临，巷道逐渐变形，钢管为硬质的，不会随着巷道形变而形变，钢管与巷道之间会出现缝隙（参考图2），这些缝隙会导致固定净化水幕不能覆盖全断面，煤矿在生产、贮存、运输及巷道掘进等各个环节中都会向空气中排放大量的粉尘容易从固定净化水幕未覆盖区域在巷道内流通，导致水幕的降尘效果变差。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的是提供一种软质固定水幕装置及控制方法。

本发明的技术方案是：一种软质固定水幕装置，包括：

高压管，所述高压管一端连通高压水源，高压管另一端封闭；

三通管，所述三通管包括一个以上，三通管均匀安装在高压管上，三通管与高压管连通；

喷头，所述喷头安装在三通管上；

所述高压管为软管。

进一步地，所述喷头包括：

固定件，所述固定件一端为与三通管相匹配的连接管，固定件另一端为球冠形腔体，连接管与球冠形腔体连通；

转动头，所述转动头一端为出液嘴，固定件另一端为球冠形管体，球冠形管体外表面与球冠形腔体相匹配，球冠形管体与出液嘴连通，转动头通过球冠形管体活动连接在球冠形腔体内。

进一步地，所述球冠形腔体内壁设有橡胶层。

进一步地，还包括：

控制器；

重力传感器，所述重力传感器固定连接在转动头上，重力传感器的Z轴与转动头的中轴线平行，重力传感器与控制器电连接；

第一电机，所述第一电机固定连接在固定件上，第一电机上固定连接绞线盘，第一电机上的绞线盘通过拉线与转动头连接，第一电机与控制器电连接；

第二电机，所述第二电机固定连接在固定件上，第二电机上固定连接绞线盘，第二电机上的绞线盘通过拉线与转动头连接，第二电机与控制器电连接；

第三电机，所述第三电机固定连接在固定件上，第三电机上固定连接绞线盘，第三电机上的绞线盘通过拉线与转动头连接，第三电机与控制器电连接；

其中第一电机、第二电机和第三电机绕固定件中轴线均匀分布。

进一步地，第一电机、第二电机和第三电机所在的平面与固定件中轴线垂直，与第一电机、第二电机和第三电机连接的拉线与转动头的连接点绕转动头中轴线均匀分布，与第一电机、第二电机和第三电机连接的拉线与转动头的连接点所在的平面与转动头中轴线垂直。

进一步地，所述喷头的喷口中插有压电陶瓷棒，压电陶瓷棒直径小于喷口直径，压电陶瓷棒与控制器电连接。

进一步地，还包括：

高压直流电源；

放电尖端，所述放电尖端固定连接在压电陶瓷棒远离球冠形管体的一端，放电尖端为铜材质，放电尖端与高压直流电源负极电连接；

极板，所述极板固定连接在转动头上并位于放电尖端正前方，极板与高压直流电源的正极电连接。

一种软质固定水幕装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

S01、控制器接收重力传感器的检测数据，通过重力传感器的检测数据判断转动头方向是否竖直；

S02、如果转动头方向不竖直，则控制器控制第一电机、第二电机和第三电机收短拉绳或放长拉绳，直到转动头方向竖直。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，

1）本发明中将高压管从硬质的从钢管换成软管，使得巷道变形时高压管也会随着巷道轮廓线弯曲，避免了高压管与巷道轮廓线之间形成缝隙，使粉尘从高压管与巷道轮廓线之间缝隙流通的问题，本发明具有抗巷道变形的能力，即使巷道变形，也能正常工作；

2）本发明通过将转动头的球冠形管体活动连接在球冠形腔体上，使得喷嘴方向可以万向调节，当高压管发生形变导致喷嘴方向改变，使得喷嘴喷出的水雾间出现缝隙时，可通过手动调节转动头使水雾全面覆盖巷道断面；

3）本发明通过在球冠形腔体内设置橡胶层，一是使得转动头与固定件间的摩擦力增大，使得转动头方向改变以后与固定件的相对位置能够固定，二是使得转动头与固定件间的密封性增加，避免漏水；

4）本发明通过控制器接收重力传感器的检测数据，通过重力传感器的检测数据判断转动头方向是否竖直，如果转动头方向不竖直，则控制器控制第一电机、第二电机和第三电机收短拉绳或放长拉绳，直到转动头方向竖直，使得转动头可以自动调整方向，使水雾全面覆盖巷道断面；

5）本发明通过第一电机、第二电机和第三电机所在的平面与固定件中轴线垂直，与第一电机、第二电机和第三电机连接的拉线与转动头的连接点绕转动头中轴线均匀分布，与第一电机、第二电机和第三电机连接的拉线与转动头的连接点所在的平面与转动头中轴线垂直，使三个电机条件相同，控制更加简单；

6）本发明通过压电陶瓷棒，当高压水从喷嘴喷出时，压电陶瓷棒在控制器的控制下高频振动产生超声波，使得流过喷嘴的高压水流被超声波振碎，成为更加细小的水雾，除尘效果更好；

7）本发明通过放电尖端和极板，对水雾进行荷电使水雾带负电，灰尘多数是由极性分子构成，带负电的水雾会对灰尘产生静电吸引力，从而提升了水幕的除尘效果；

8）本发明通过控制器接收重力传感器的检测数据，通过重力传感器的检测数据判断转动头方向是否竖直，如果转动头方向不竖直，则控制器控制第一电机、第二电机和第三电机收短拉绳或放长拉绳，直到转动头方向竖直，使得转动头可以自动调整方向，使水雾全面覆盖巷道断面，避免了通过手动调整转动头的麻烦。

附图说明

图1为本发明背景技术中巷道未变形前的示意图；

图2为本发明背景技术中巷道变形后的示意图；

图3为本发明实施实例1的前视图；

图4为本发明实施实例1的立体结构示意图；

图5为图4中A处的局部示意图；

图6为本发明实施实例1的喷嘴的爆炸视图；

图7为图6中B处的局部视图；

图8为本发明实施实例1的电路连接框图；

图9为本发明实施实例1的放电尖端处的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：

实施实例1：参考图1至图9，本实施例一种软质固定水幕装置，包括：高压管1，所述高压管1一端连通高压水源8，高压管1另一端封闭；三通管2，所述三通管2包括一个以上，三通管2均匀安装在高压管1上，三通管2与高压管1连通；喷头3，所述喷头3安装在三通管2上；所述高压管1为软管。

进一步地，所述喷头3包括：固定件301，所述固定件301一端为与三通管2相匹配的连接管3011，固定件301另一端为球冠形腔体3012，连接管3011与球冠形腔体3012连通；转动头302，所述转动头302一端为出液嘴3022，固定件301另一端为球冠形管体3021，球冠形管体3021外表面与球冠形腔体3012相匹配，球冠形管体3021与出液嘴3022连通，转动头302通过球冠形管体3021活动连接在球冠形腔体3012内。

进一步地，所述球冠形腔体3012内壁设有橡胶层。

进一步地，还包括：控制器9；重力传感器4，所述重力传感器4螺栓连接在转动头302上，重力传感器4的Z轴与转动头302的中轴线平行，重力传感器4与控制器9导线连接；第一电机5，所述第一电机5螺栓连接在固定件301上，第一电机5上螺栓连接绞线盘，第一电机5上的绞线盘通过拉线与转动头302连接，第一电机5与控制器9导线连接；第二电机6，所述第二电机6螺栓连接在固定件301上，第二电机6上螺栓连接绞线盘，第二电机6上的绞线盘通过拉线与转动头302连接，第二电机6与控制器9导线连接；第三电机7，所述第三电机7螺栓连接在固定件301上，第三电机7上螺栓连接绞线盘，第三电机7上的绞线盘通过拉线与转动头302连接，第三电机7与控制器9导线连接；其中第一电机5、第二电机6和第三电机7绕固定件301中轴线均匀分布。这里的控制器9可以是PLC、Arduino和树莓派等带外围电路的控制器。

进一步地，第一电机5、第二电机6和第三电机7所在的平面与固定件301中轴线垂直，与第一电机5、第二电机6和第三电机7连接的拉线与转动头302的连接点绕转动头302中轴线均匀分布，与第一电机5、第二电机6和第三电机7连接的拉线与转动头302的连接点所在的平面与转动头302中轴线垂直。

进一步地，所述喷头3的喷口中插有压电陶瓷棒4，压电陶瓷棒4直径小于喷口直径，压电陶瓷棒4与控制器9导线连接。

进一步地，还包括：高压直流电源12；放电尖端10，所述放电尖端10焊接连接或粘接连接在压电陶瓷棒4远离球冠形管体3021的一端，放电尖端10为铜材质，放电尖端10与高压直流电源12负极导线连接；极板13，所述极板13焊接连接在转动头302上并位于放电尖端10正前方，极板13与高压直流电源12的正极导线连接。

一种软质固定水幕装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

S01、控制器9接收重力传感器4的检测数据，通过重力传感器4的检测数据判断转动头302方向是否竖直；

S02、如果转动头302方向不竖直，则控制器9控制第一电机5、第二电机6和第三电机7收短拉绳或放长拉绳，直到转动头302方向竖直。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，

1)本发明中将高压管1从硬质的从钢管换成软管，使得巷道变形时高压管1也会随着巷道轮廓线弯曲，避免了高压管1与巷道轮廓线之间形成缝隙，使粉尘从高压管1与巷道轮廓线之间缝隙流通的问题，本发明具有抗巷道变形的能力，即使巷道变形，也能正常工作；

2)本发明通过将转动头302的球冠形管体3021活动连接在球冠形腔体3012上，使得喷嘴方向可以万向调节，当高压管1发生形变导致喷嘴方向改变，使得喷嘴喷出的水雾间出现缝隙时，可通过手动调节转动头302使水雾全面覆盖巷道断面；

3)本发明通过在球冠形腔体3012内设置橡胶层，一是使得转动头302与固定件301间的摩擦力增大，使得转动头302方向改变以后与固定件301的相对位置能够固定，二是使得转动头302与固定件301间的密封性增加，避免漏水；

4)本发明通过控制器9接收重力传感器4的检测数据，通过重力传感器4的检测数据判断转动头302方向是否竖直，如果转动头302方向不竖直，则控制器9控制第一电机5、第二电机6和第三电机7收短拉绳或放长拉绳，直到转动头302方向竖直，使得转动头302可以自动调整方向，使水雾全面覆盖巷道断面；

5)本发明通过第一电机5、第二电机6和第三电机7所在的平面与固定件301中轴线垂直，与第一电机5、第二电机6和第三电机7连接的拉线与转动头302的连接点绕转动头302中轴线均匀分布，与第一电机5、第二电机6和第三电机7连接的拉线与转动头302的连接点所在的平面与转动头302中轴线垂直，使三个电机条件相同，控制更加简单；

6)本发明通过压电陶瓷棒4，当高压水从喷嘴喷出时，压电陶瓷棒4在控制器9的控制下高频振动产生超声波，使得流过喷嘴的高压水流被超声波振碎，成为更加细小的水雾，除尘效果更好；

7)本发明通过放电尖端10和极板13，对水雾进行荷电使水雾带负电，灰尘多数是由极性分子构成，带负电的水雾会对灰尘产生静电吸引力，从而提升了水幕的除尘效果；

8)本发明通过控制器9接收重力传感器4的检测数据，通过重力传感器4的检测数据判断转动头302方向是否竖直，如果转动头302方向不竖直，则控制器9控制第一电机5、第二电机6和第三电机7收短拉绳或放长拉绳，直到转动头302方向竖直，使得转动头302可以自动调整方向，使水雾全面覆盖巷道断面，避免了通过手动调整转动头302的麻烦。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。