一种环保降尘的矿山除尘装置发明专利

专利名称：一种环保降尘的矿山除尘装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410943634.4

专利申请（专利权）人：河北石油职业技术大学
权利人地址：河北省承德市高新技术产业开发区学院路2号

专利发明（设计）人：发明人:宋晓明,曼茂立,冷荣熙,魏飞炀

专利摘要：本发明公开了一种环保降尘的矿山除尘装置，涉及矿山除尘装备领域。装置包括风筒、喷雾嘴、可正反转的风机及可调节角度的除雾装置。风筒分为端部筒段、收缩筒段和主体筒段，喷雾嘴与螺旋水道相连，利用高压水泵供水；风机可在正压/负压模式间切换，实现喷雾降尘/吸尘模式自动转换。除雾装置含可调节叶片，喷雾降尘时作为导流叶片，吸尘时作为除雾叶片，提高降尘效率。本装置还可配备监测装置和控制器，用于实时监测粉尘浓度并自动调整工作模式。喷雾方向和角度可通过旋转驱动装置和伸缩驱动装置调节，以适应不同工况需求。该装置通过集成喷雾降尘和吸尘处理，结合智能化控制，实现了高效、节能、环保的矿山降尘效果，具有广泛的工业应用前景。

主权利要求：
1.一种环保降尘的矿山除尘装置，包括风筒，所述风筒端部设置有若干个喷雾嘴，所述风筒内安装有风机，其特征在于：所述风筒包括端部筒段、收缩筒段和主体筒段；
所述喷雾嘴均安装在端部筒段；
所述收缩筒段或主体筒段在靠近二者连接处设置有进水流道，所述收缩筒段和端部筒段设置有若干个对应连通每个喷雾嘴和所述进水流道的螺旋水道，所述螺旋水道通过高压水泵提供水源；
每个所述螺旋水道均在收缩筒段的收缩部均开设有对应的吸水孔；
所述风机为可通过正反转而实现施加正压和负压两种模式的风机，所述风机安装在所述主体筒段内，所述风机的前设置有一个以上可调节的除雾装置；
所述除雾装置包括间隔设置的第一叶片组和第二叶片组，所述第一叶片组和第二叶片组均包括多个可调节角度的叶片主体，所述第一叶片组和第二叶片组的叶片主体分别对应交错设置，每个叶片主体均通过转轴可转动地安装在所述主体筒段的侧壁上，所述转轴穿过所述主体筒段的侧壁，并安装有驱动齿轮；
所述第一叶片组和第二叶片组的驱动齿轮之间设置有滑动安装在所述主体筒段外侧壁、并与所述第一叶片组和第二叶片组的驱动齿轮啮合配合的双侧环齿圈，所述叶片主体通过双侧环齿圈驱动对应的驱动齿轮，使得对应的驱动齿轮带动对应的叶片主体转动，从而实现每个叶片主体的角度调节，进而通过除雾装置实现除雾模式和导流模式的切换；
所述风机为正压模式时，所述除雾装置对应关联为导流模式，所述矿山除尘装置为喷雾降尘模式；
在喷雾降尘模式中，螺旋水道内的水经吸水孔进入收缩筒段内，与收缩筒段的高速气流形成中心喷雾，所述中心喷雾与喷雾嘴喷出的外围喷雾共同作用实现降尘；
所述风机为负压模式时，所述除雾装置对应关联为除雾模式，所述矿山除尘装置为吸尘模式；
在吸尘模式中，所述喷雾嘴喷出的外围喷雾作为除尘预处理用于外粉尘捕捉；所述中心喷雾用于与粉尘颗粒碰撞实现内粉尘捕集，并与除雾装置的叶片主体配合实现除尘。
2.如权利要求1所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：所述第一叶片组的相邻两个叶片主体之间和第二叶片组的相邻两叶片主体之间均设置有间隙，所述第二叶片组的叶片主体沿着所述风筒的中心轴线方向的投影均分别对应覆盖所述第一叶片组的相邻叶片主体之间的间隙。
3.如权利要求1所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：所述驱动齿轮为伞齿轮，所述双侧环齿圈上下两侧设置有与所述伞齿轮适配的环形齿条。
4.如权利要求1所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：每个所述转轴和主体筒段对应的安装孔之间均配合设置有相应的密封轴承。
5.如权利要求1所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：所述进水流道通过连接管与所述高压水泵的出水口连接。
6.如权利要求1所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：所述进水流道与每个螺旋水道之间通过对应的进水孔连通。
7.如权利要求1所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：所述喷雾嘴均通过螺纹配合安装在对应螺旋水道的端部。
8.如权利要求1至7中任一所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：所述主体筒段设置有安装轴，所述安装轴可转动地安装在机架上，所述机架固定在活动座上，所述活动座可转动地安装在底座上，并通过旋转驱动装置驱动，用以调节喷雾在水平方向上的角度；
所述端部筒段和活动座之间安装有伸缩驱动装置，用以调节喷雾在竖直方向上的角度。
9.如权利要求8所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：所述双侧环齿圈通过转动驱动装置驱动，所述转动驱动装置安装在机架上或主体筒段的外侧壁上。
10.如权利要求9所述环保降尘的矿山除尘装置，其特征在于：还包括控制器和监测装置，所述监测装置用于实时检测空气中的含尘量，所述控制器与所述监测装置、转动驱动装置、旋转驱动装置、伸缩驱动装置、风机和高压水泵电性连接；
所述控制器对监测装置传送的数据进行分析，并通过控制转动驱动装置、风机和高压水泵实现喷雾降尘模式和吸尘模式的切换；
所述控制器还通过控制旋转驱动装置和伸缩驱动装置实现喷雾方向和角度的调节。 说明书 : 一种环保降尘的矿山除尘装置技术领域[0001] 本发明涉及矿山除尘装备技术领域，具体涉及一种环保降尘的矿山除尘装置。背景技术[0002] 本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。[0003] 在矿山开采、运输、破碎和筛分等过程中产生的各种粉尘，并对环境和人类健康造成危害。长期接触矿山粉尘使得矿工患上尘肺病等疾病的风险增大，影响呼吸系统和免疫系统，甚至危及生命。而且，矿山粉尘会污染空气和水源，破坏生态平衡。[0004] 喷水、喷雾降尘是矿山降尘最常见的方法，喷水降尘是将水喷到地面上，增加地面湿度，预防尘土飞扬，从而达到降尘的目的，喷雾降尘是通过将水雾化成细小的水滴，这些水滴与空气中的粉尘颗粒接触并粘附，从而使其重量增加并沉降到地面，达到降尘的目的。上述两种方法是分别针对地面上的尘土和空气中粉尘浓度较低的情况下有效，且成本相对较低。然而，上述方法在空气中含有高浓度粉尘的环境中，降尘效率低下，效果较差。发明内容[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能适应不同粉尘浓度环境进行动态调节的高效、节能、环保降尘的矿山除尘装置。[0006] 为了达到以上目的，本发明采取以下技术方案：[0007] 一种环保降尘的矿山除尘装置，包括风筒，所述风筒端部设置有若干个喷雾嘴，所述风筒内安装有风机，所述风筒包括端部筒段、收缩筒段和主体筒段；[0008] 所述喷雾嘴均安装在端部筒段；[0009] 所述收缩筒段或主体筒段在靠近二者连接处设置有进水流道，所述收缩筒段和端部筒段设置有若干个对应连通每个喷雾嘴和所述进水流道的螺旋水道，所述螺旋水道通过高压水泵提供水源；[0010] 每个所述螺旋水道均在收缩筒段的收缩部均开设有对应的吸水孔；[0011] 所述风机为可通过正反转而实现施加正压和负压两种模式的风机，所述风机安装在所述主体筒段内，所述风机的前设置有一个以上可调节的除雾装置；[0012] 所述除雾装置包括间隔设置的第一叶片组和第二叶片组，所述第一叶片组和第二叶片组均包括多个可调节角度的叶片主体，所述第一叶片组和第二叶片组的叶片主体分别对应交错设置，每个叶片主体均通过转轴可转动地安装在所述主体筒段的侧壁上，所述转轴穿过所述主体筒段的侧壁，并安装有驱动齿轮；[0013] 所述第一叶片组和第二叶片组的驱动齿轮之间设置有滑动安装在所述主体筒段外侧壁、并与所述第一叶片组和第二叶片组的驱动齿轮啮合配合的双侧环齿圈，所述叶片主体通过双侧环齿圈驱动对应的驱动齿轮，使得对应的驱动齿轮带动对应的叶片主体转动，从而实现每个叶片主体的角度调节，进而通过除雾装置实现除雾模式和导流模式的切换；[0014] 所述风机为正压模式时，所述除雾装置对应关联为导流模式，所述矿山除尘装置为喷雾降尘模式；[0015] 在喷雾降尘模式中，螺旋水道内的水经吸水孔进入收缩筒段内，与收缩筒段的高速气流形成中心喷雾，所述中心喷雾与喷雾嘴喷出的外围喷雾共同作用实现降尘；[0016] 所述风机为负压模式时，所述除雾装置对应关联为除雾模式，所述矿山除尘装置为吸尘模式；[0017] 在吸尘模式中，所述喷雾嘴喷出的外围喷雾作为除尘预处理用于外粉尘捕捉；所述中心喷雾用于与粉尘颗粒碰撞实现内粉尘捕集，并与除雾装置的叶片主体配合实现除尘。[0018] 作为优选，所述第一叶片组的相邻两个叶片主体之间和第二叶片组的相邻两叶片主体之间均设置有间隙，所述第二叶片组的叶片主体沿着所述风筒的中心轴线方向的投影均分别对应覆盖所述第一叶片组的相邻叶片主体之间的间隙。[0019] 作为优选，所述驱动齿轮为伞齿轮，所述双侧环齿圈上下两侧设置有与所述伞齿轮适配的环形齿条。[0020] 作为优选，每个所述转轴和主体筒段对应的安装孔之间均配合设置有相应的密封轴承。[0021] 作为优选，所述进水流道通过连接管与所述高压水泵的出水口连接。[0022] 作为优选，所述进水流道与每个螺旋水道之间通过对应的进水孔连通。[0023] 作为优选，所述喷雾嘴均通过螺纹配合安装在对应螺旋水道的端部。[0024] 作为优选，所述主体筒段设置有安装轴，所述安装轴可转动地安装在机架上，所述机架固定在活动座上，所述活动座可转动地安装在底座上，并通过旋转驱动装置驱动，用以调节喷雾在水平方向上的角度；[0025] 所述端部筒段和活动座之间安装有伸缩驱动装置，用以调节喷雾在竖直方向上的角度。[0026] 作为优选，所述双侧环齿圈通过转动驱动装置驱动，所述转动驱动装置安装在机架上或主体筒段的外侧壁上。[0027] 作为优选，还包括控制器和监测装置，所述监测装置用于实时检测空气中的含尘量，所述控制器与所述监测装置、转动驱动装置、旋转驱动装置、伸缩驱动装置、风机和高压水泵电性连接；[0028] 所述控制器对监测装置传送的数据进行分析，并通过控制转动驱动装置、风机和高压水泵实现喷雾降尘模式和吸尘模式的切换；[0029] 所述控制器还通过控制旋转驱动装置和伸缩驱动装置实现喷雾方向和角度的调节。[0030] 本发明包括但不限于以下有益效果：[0031] 本发明可以根据实时监测的空气中粉尘浓度，自动在喷雾降尘和吸尘模式之间切换，适用于不同工况下的降尘需求，提高了设备的适应性和灵活性。在低粉尘浓度时，仅启用喷雾降尘模式，避免了不必要的吸尘处理，节省能源；在高粉尘浓度时，启动吸尘模式处理，结合喷雾预处理，提高了粉尘捕获效率，同时也避免了过度消耗水资源。[0032] 本发明采用可调节角度的叶片组构成的除雾装置，不仅能够在喷雾模式下作为导流叶片减少湍流，提高喷雾效率，还能在吸尘模式下转变为除雾叶片，通过增加液滴与粉尘的碰撞机会，提高粉尘捕集效率。[0033] 本发明还可通过集成控制器和监测装置，实现自动化控制，能够根据环境变化实时调整工作模式和喷雾方向，降低人工操作的需求，提高了系统的智能化程度。附图说明[0034] 图1为本发明的整体外部结构示意图；[0035] 图2为本发明的内部结构以及除雾装置的除雾模式状态示意图；[0036] 图3为除雾装置的导流模式状态示意图；[0037] 图4为叶片主体的安装结构示意图；[0038] 图5为图2中A处放大结构示意图；[0039] 图6为图2中B处放大结构示意图。[0040] 附图标记如下：[0041] 1、端部筒段；2、收缩筒段；3、主体筒段；31、安装轴；4、喷雾嘴；5、螺旋水道；51、吸水孔；6、进水流道；61、进水孔；7、双侧环齿圈；8、驱动齿轮；81、转轴；82、轴承；9、除雾装置；91、第一叶片组；92、第二叶片组；10、风机；11、机架；12、活动座；13、底座；14、伸缩驱动装置。具体实施方式[0042] 下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。[0043] 图1至图6出示了一种环保降尘的矿山除尘装置，包括风筒，所述风筒端部设置有若干个喷雾嘴4，所述风筒内安装有风机10，所述风筒包括端部筒段1、收缩筒段2和主体筒段3；[0044] 所述喷雾嘴4均安装在端部筒段1；[0045] 所述收缩筒段2或主体筒段3在靠近二者连接处设置有进水流道6，所述收缩筒段2和端部筒段1设置有若干个对应连通每个喷雾嘴4和所述进水流道6的螺旋水道5，所述进水流道6与每个螺旋水道5之间通过对应的进水孔61连通，所述螺旋水道5通过高压水泵提供水源，所述进水流道6通过连接管与所述高压水泵的出水口连接；[0046] 每个所述螺旋水道5均在收缩筒段2的收缩部均开设有对应的吸水孔51；[0047] 所述风机10为可通过正反转而实现施加正压和负压两种模式的风机10，所述风机10安装在所述主体筒段3内，所述风机10的前设置有一个以上可调节的除雾装置9；[0048] 所述除雾装置9包括间隔设置的第一叶片组91和第二叶片组92，所述第一叶片组91和第二叶片组92均包括多个可调节角度的叶片主体，所述第一叶片组91和第二叶片组92的叶片主体分别对应交错设置，每个叶片主体均通过转轴81可转动地安装在所述主体筒段3的侧壁上，所述转轴81穿过所述主体筒段3的侧壁，并安装有驱动齿轮8；[0049] 所述第一叶片组91和第二叶片组92的驱动齿轮8之间设置有滑动安装在所述主体筒段3外侧壁、并与所述第一叶片组91和第二叶片组92的驱动齿轮8啮合配合的双侧环齿圈7，所述叶片主体通过双侧环齿圈7驱动对应的驱动齿轮8，使得对应的驱动齿轮8带动对应的叶片主体转动，从而实现每个叶片主体的角度调节，进而通过除雾装置9实现除雾模式和导流模式的切换；[0050] 所述风机10为正压模式时，所述除雾装置9对应关联为导流模式，所述矿山除尘装置为喷雾降尘模式；[0051] 在喷雾降尘模式中，螺旋水道5内的水经吸水孔51进入收缩筒段2内，与收缩筒段2的高速气流形成中心喷雾，所述中心喷雾与喷雾嘴4喷出的外围喷雾共同作用实现降尘；[0052] 所述风机10为负压模式时，所述除雾装置9对应关联为除雾模式，所述矿山除尘装置为吸尘模式；[0053] 在吸尘模式中，所述喷雾嘴4喷出的外围喷雾作为除尘预处理用于外粉尘捕捉；所述中心喷雾用于与粉尘颗粒碰撞实现内粉尘捕集，并与除雾装置9的叶片主体配合实现除尘。本申请通过喷雾和吸尘相结合的方式，有效降低了矿山开采、运输、破碎和筛分等过程中产生的粉尘，减少了对环境的污染，保障了工人健康，符合绿色、环保的矿山建设要求。[0054] 所述第一叶片组91和第二叶片组92之间设置有间距，所述第一叶片组91和第二叶片组92的叶片主体均指向风筒中心轴线地安装，本申请中所述交错设置是指所述第一叶片组91的相邻两个叶片主体之间和第二叶片组92的相邻两叶片主体之间均设置有间隙，所述第二叶片组92的叶片主体沿着所述风筒的中心轴线方向的投影均分别对应覆盖所述第一叶片组91的相邻叶片主体之间的间隙。这样设置是为了使得高速流动的含尘气体可以通过，但是其路线是蛇形，携带着细小的液滴(水雾)，当这些液滴互相碰撞或碰撞到风筒内壁以及叶片主体上时，它们会合并成更大的液滴，从而更容易从气流中分离出来。所述叶片主体表面还可设置除雾膜或液膜，液滴与液膜结合后，由于受到叶片主体的阻挡作用和其自身的重力作用而从气流中分离，达到除尘的效果。[0055] 所述驱动齿轮8为伞齿轮，所述双侧环齿圈7上下两侧设置有与所述伞齿轮适配的环形齿条。[0056] 每个所述转轴81和主体筒段3对应的安装孔之间均配合设置有相应的密封轴承82，有利于叶片主体的平稳、顺畅转动，从而实现叶片主体的角度调节。[0057] 所述喷雾嘴4均通过螺纹配合安装在对应螺旋水道5的端部，因此，所述螺旋水道5还有用以安装喷雾嘴4的作用，通过螺纹连接安装，便于更换和维护。[0058] 所述主体筒段3设置有安装轴31，所述安装轴31可转动地安装在机架11上，所述机架11固定在活动座12上，所述活动座12可转动地安装在底座13上，并通过旋转驱动装置驱动，用以调节喷雾在水平方向上的角度；[0059] 所述端部筒段1和活动座12之间铰接安装有伸缩驱动装置14，用以调节喷雾在竖直方向上的角度；二者结合，实现喷雾方向和角度的调节。通过伸缩驱动装置14和旋转驱动装置的组合，实现了喷雾方向和角度的调节，增强了设备的实用性，能够更好地适应矿山复杂多变的作业环境。[0060] 所述双侧环齿圈7通过转动驱动装置(图中未出示)驱动，所述转动驱动装置安装在机架11上或主体筒段3的外侧壁上；所述转动驱动装置可以为电机或马达等输出端安装齿轮，所述双侧环齿圈7设置有与其适配的齿条而配合实现驱动；也可以通过电缸、液压缸、气缸等直线执行器的两端分别铰接在所述双侧环齿圈7和主体筒段3或机架11上；主要是为了让所述双侧环齿圈7以所述主体筒段3为中心而转动，很容易实现，而且，所述双侧环齿圈7如何实现转动也不是本申请要保护的重点，在此不再多作赘述。[0061] 关于本申请的控制系统，还包括控制器和监测装置，所述监测装置用于实时检测空气中的含尘量，所述监测装置具体可为具有图像分析功能的摄像组件等，也可为粉尘传感器，所述控制器与所述监测装置、转动驱动装置、旋转驱动装置、伸缩驱动装置14、风机10和高压水泵电性连接；[0062] 所述控制器对监测装置传送的数据进行分析，并通过控制转动驱动装置、风机10和高压水泵实现喷雾降尘模式和吸尘模式的切换；[0063] 所述控制器还通过控制旋转驱动装置和伸缩驱动装置14实现喷雾方向和角度的调节。[0064] 需要注意的是，在本申请中：[0065] 螺旋水道5的作用有：其一，在螺旋结构的作用下，可以使得螺旋水道5内的水产生加速和离心力，有助于喷雾嘴4喷出的水雾向外扩散，形成更大的喷雾范围；其二，所述螺旋水道5在对应吸水孔51的配合下，为收缩筒段2提供喷雾水源，用于在喷雾降尘模式中形成中心喷雾。[0066] 所述收缩筒段2的作用为使得其内的气流加速，并在收缩部产生负压，经吸水孔51吸入水源，在高速气流促使水滴迅速分散成微小的液滴，形成中心喷雾。所述中心喷雾，一方面，在喷雾降尘模式中在端部筒段1内扩散，并与喷雾嘴4喷出的外围喷雾配合用于外部降尘；另一方面，在除雾模式中增加与粉尘颗粒的碰撞机会，并在主体筒段3扩散，进一步提高碰撞几率，从而提高粉尘捕集效率。[0067] 所述除雾装置9的叶片主体的作用为：一方面，在喷雾降尘模式中，第一叶片组91和第二叶片组92的叶片主体调节为导流叶片，用于为气流提供导向，减少气流湍流；另一方面，在吸尘模式中，第一叶片组91和第二叶片组92的叶片主体对应调节为垂直于所述风筒的中心轴线、并设置有供以含尘气流通过的间隙的除雾叶片；根据需要实现动态调节。[0068] 综上所述，本发明中喷雾嘴4与螺旋水道5相连，利用高压水泵供水；风机10可在正压/负压模式间切换，实现喷雾降尘/吸尘模式自动转换。除雾装置9含可调节叶片，喷雾降尘时作为导流叶片，吸尘时作为除雾叶片，提高降尘效率。本装置还可配备监测装置和控制器，用于实时监测粉尘浓度并自动调整工作模式。喷雾方向和角度可通过旋转驱动装置和伸缩驱动装置14调节，以适应不同工况需求。该装置通过集成喷雾降尘和吸尘处理，结合智能化控制，实现了高效、节能、环保的矿山降尘效果，不仅提高了降尘效率，降低了能耗，还增强了设备的适应性和环保性能，为改善矿山工作环境和保护工人健康提出了新的解决方案，具有广泛的工业应用前景。[0069] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同、相似部分互相参见即可。[0070] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”“内侧”等如果存在是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。[0071] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

专利地区：河北

专利申请日期：2024-07-15

专利公开日期：2024-10-08

专利公告号：CN118745929A