一种用于煤矿采煤机的除尘装置及方法发明专利

专利名称：一种用于煤矿采煤机的除尘装置及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201911186235.3

专利申请（专利权）人：河南理工大学
权利人地址：河南省焦作市高新区世纪大道2001号

专利发明（设计）人：康继春,王洋,韦四江,辛亚军,闫松

专利摘要：一种用于煤矿采煤机的除尘装置，包括两个采煤机滚筒、采煤机机身、两个除尘整流罩、两个柔性风筒、旋风分离器和离心式通风机，采煤机滚筒的外圆周设有截齿和导煤槽，截齿上安装有内喷雾系统，两个除尘整流罩分别设置在两个采煤机滚筒的后侧，两个除尘整流罩的表面上均设置有外喷雾系统，两个除尘整流罩的后侧中部分别固定连接在两个柔性风筒的前端，柔性风筒的前端与除尘整流罩的凹部连通，柔性风筒的后端与旋风分离器的进风口连接，旋风分离器的顶部通过排风管与离心式通风机的抽风口连接。本发明将旋风分离应用到煤矿除尘中，同时利用内喷雾系统和外喷雾系统，降低煤尘中的煤粉浓度，有效防止煤粉堵塞喷头，提高除尘效果。

主权利要求：
1.一种用于煤矿采煤机的除尘装置，包括两个采煤机滚筒和采煤机机身，两个采煤机滚筒通过分别滚筒连接轴转动安装在采煤机机身的前侧左右两端部，采煤机滚筒的外圆周设有截齿和导煤槽，截齿上安装有朝外周喷水雾的内喷雾系统，其特征在于：还包括两个除尘整流罩、两个柔性风筒、旋风分离器和离心式通风机，两个除尘整流罩的开口朝向前方，两个除尘整流罩分别设置在两个采煤机滚筒的后侧且位于两个滚筒连接轴的上方，除尘整流罩的直径大于采煤机滚筒的最大外径，两个除尘整流罩的表面上均设置有朝外周喷水雾的外喷雾系统，两个除尘整流罩的后侧中部分别固定连接在两个柔性风筒的前端，柔性风筒的前端与除尘整流罩的凹部连通，柔性风筒的后端与旋风分离器的进风口连接，柔性风筒通过第一支架固定连接在采煤机机身上，旋风分离器竖向设置并通过第二支架固定连接在采煤机机身的后侧，离心式通风机固定安装在旋风分离器的顶部，旋风分离器的顶部通过排风管与离心式通风机的抽风口连接，旋风分离器的底部设有排灰口，排灰口安装有密封盖，旋风分离器的底部高于采煤机机身的底部。
2.根据权利要求1所述的用于煤矿采煤机的除尘装置，其特征在于：除尘整流罩和柔性风筒均由柔性风布制成，除尘整流罩的后侧外表面连接有第一刚性骨架，柔性风筒的外圆周表面连接有第二刚性骨架，第一刚性骨架的后侧与第二刚性骨架的前侧之间连接有用于折叠第一刚性骨架并收纳除尘整流罩的收纳装置。
3.根据权利要求2所述的用于煤矿采煤机的除尘装置，其特征在于：第一刚性骨架包括支撑除尘整流罩的若干根第一主骨和一根第一圈形骨，各根第一主骨均沿前后方向设置且关于除尘整流罩的中心线圆周阵列，各根第一主骨均为向前弯曲的弧形杆，第一圈形骨的中心线与除尘整流罩的中心线重合，第一圈形骨固定连接在除尘整流罩的后侧中部，各根第一主骨的后端均铰接在第一圈形骨上；
第二刚性骨架包括支撑柔性风筒的若干根第二圈形骨和若干根第二主骨，各根第二圈形骨等间距同中心套在柔性风筒的外圆周，柔性风筒的外圆周与各根第二圈形骨的内圆固定连接，各根第二主骨的长度方向均与柔性风筒的长度方向一致，各根第二主骨关于柔性风筒的中心线圆周阵列，各根第二主骨固定连接在各根第二圈形的外圆，各根第二主骨的前端均固定连接在第一圈形骨的外圆，除尘整流罩的后侧中部与柔性风筒的前端为一体连接。
4.根据权利要求3所述的用于煤矿采煤机的除尘装置，其特征在于：收纳装置包括若干根支撑连杆、滑套和两个用于驱动滑套前后滑动的液压油缸，各根支撑连杆均沿前后方向设置且与各根第一主骨一一前后对应，各根支撑连杆的前端均铰接在相应各根第一主骨的中部，各根支撑连杆的后端均铰接在滑套的外圆周上，滑套滑动套接在各根第二主骨的前侧部，两个液压油缸左右对称设置，两个液压油缸的中心线均沿前后方向水平设置，两个液压油缸的活塞杆前端分别对应铰接在滑套的左右两侧部，两个液压油缸的缸体后端分别对应铰接在左右两侧的一根第二主骨上。
5.根据权利要求4所述的用于煤矿采煤机的除尘装置，其特征在于：第一支架到柔性风筒前端的距离大于第一主骨的长度。
6.根据权利要求5所述的用于煤矿采煤机的除尘装置，其特征在于：第一支架和第二支架均为由若干根方管组成的桁架。
7.如权利要求6所述的用于煤矿采煤机的除尘装置的除尘方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：打开除尘整流罩；
步骤2：采煤机开始工作时，启动离心式通风机，使旋风分离器内部产生负压气流，通过除尘整流罩和柔性风筒将煤尘吸入旋风分离器中，煤粉在旋风分离器中由于离心和自身重力作用，便会沿旋风分离器的内壁向下掉落，采煤机每左右移动工作一个周期，打开密封盖，通过排灰口将旋风分离器内底部的煤渣清理排出，而净化后的空气通过旋风分离器顶部的排风管被吸入离心式通风机，再经离心式通风机排到外部；
步骤3：采煤机工作的同时，启动内喷雾系统和外喷雾系统，使内喷雾系统和外喷雾系统的各个高压喷头向外喷射水雾，水雾与煤尘接触，降低煤尘中的煤粉浓度。
8.根据权利要求7所述的用于煤矿采煤机的除尘装置的除尘方法，其特征在于：步骤1具体为：采煤机的液压系统控制两个液压油缸的活塞杆向前推出至极限位置，两个液压油缸的活塞杆将滑套向前推动，由于各根支撑连杆的前端均铰接在相应各根第一主骨的中部，各根支撑连杆的后端均铰接在滑套的外圆周上，各根第一主骨的后端均铰接在第一圈形骨上，滑套便会推动各根支撑连杆的后端向前移动，则各根支撑连杆便会推动各根第一主骨向前翻转，从而各根第一主骨撑开除尘整流罩。 说明书 : 一种用于煤矿采煤机的除尘装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及煤矿除尘技术领域，具体的说，涉及一种用于煤矿采煤机的除尘装置及方法。背景技术[0002] 采煤过程中，煤矿井内煤尘过大，传统的喷雾降尘不能使煤尘浓度降到规定值。过大的煤尘浓度影响工人的身心健康，可见度低不利于安全生产，而且高浓度煤尘具有爆炸性，增大了安全风险。[0003] 目前，采煤工作面主要采用内喷雾与外喷雾相结合的方式。由于煤尘中煤粉的作用，煤粉常常将喷头堵塞，除尘效果较差。[0004] 为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种用于煤矿采煤机的除尘装置及方法,本发明借鉴工业锅炉的除尘方法，将旋风分离应用到煤矿除尘中，同时利用内喷雾系统和外喷雾系统，降低煤尘中的煤粉浓度，有效防止煤粉堵塞喷头，提高除尘效果。[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于煤矿采煤机的除尘装置，包括两个采煤机滚筒、采煤机机身、两个除尘整流罩、两个柔性风筒、旋风分离器和离心式通风机，两个采煤机滚筒通过分别滚筒连接轴转动安装在采煤机机身的前侧左右两端部，采煤机机身内部安装有机电控制系统，采煤机滚筒的外圆周设有截齿和导煤槽，截齿上安装有朝外周喷水雾的内喷雾系统，两个除尘整流罩的开口朝向前方，两个除尘整流罩分别设置在两个采煤机滚筒的后侧且位于两个滚筒连接轴的上方，除尘整流罩的直径大于采煤机滚筒的最大外径，两个除尘整流罩的表面上均设置有朝外周喷水雾的外喷雾系统，两个除尘整流罩的后侧中部分别固定连接在两个柔性风筒的前端，柔性风筒的前端与除尘整流罩的凹部连通，柔性风筒的后端与旋风分离器的进风口连接，柔性风筒通过第一支架固定连接在采煤机机身上，旋风分离器竖向设置并通过第二支架固定连接在采煤机机身的后侧，离心式通风机固定安装在旋风分离器的顶部，旋风分离器的顶部通过排风管与离心式通风机的抽风口连接，旋风分离器的底部设有排灰口，排灰口安装有密封盖，旋风分离器的底部高于采煤机机身的底部。[0007] 除尘整流罩和柔性风筒均由柔性风布制成，除尘整流罩的后侧外表面连接有第一刚性骨架，柔性风筒的外圆周表面连接有第二刚性骨架，第一刚性骨架的后侧与第二刚性骨架的前侧之间连接有用于折叠第一刚性骨架并收纳除尘整流罩的收纳装置。[0008] 第一刚性骨架包括支撑除尘整流罩的若干根第一主骨和一根第一圈形骨，各根第一主骨均沿前后方向设置且关于除尘整流罩的中心线圆周阵列，各根第一主骨均为向前弯曲的弧形杆，第一圈形骨的中心线与除尘整流罩的中心线重合，第一圈形骨固定连接在除尘整流罩的后侧中部，各根第一主骨的后端均铰接在第一圈形骨上；[0009] 第二刚性骨架包括支撑柔性风筒的若干根第二圈形骨和若干根第二主骨，各根第二圈形骨等间距同中心套在柔性风筒的外圆周，柔性风筒的外圆周与各根第二圈形骨的内圆固定连接，各根第二主骨的长度方向均与柔性风筒的长度方向一致，各根第二主骨关于柔性风筒的中心线圆周阵列，各根第二主骨固定连接在各根第二圈形的外圆，各根第二主骨的前端均固定连接在第一圈形骨的外圆，除尘整流罩的后侧中部与柔性风筒的前端为一体连接。[0010] 收纳装置包括若干根支撑连杆、滑套和两个用于驱动滑套前后滑动的液压油缸，各根支撑连杆均沿前后方向设置且与各根第一主骨一一前后对应，各根支撑连杆的前端均铰接在相应各根第一主骨的中部，各根支撑连杆的后端均铰接在滑套的外圆周上，滑套滑动套接在各根第二主骨的前侧部，两个液压油缸左右对称设置，两个液压油缸的中心线均沿前后方向水平设置，两个液压油缸的活塞杆前端分别对应铰接在滑套的左右两侧部，两个液压油缸的缸体后端分别对应铰接在左右两侧的一根第二主骨上。[0011] 第一支架到柔性风筒前端的距离大于第一主骨的长度。[0012] 第一支架和第二支架均为由若干根方管组成的桁架。[0013] 一种用于煤矿采煤机的除尘装置的除尘方法，包括以下步骤：[0014] （1）、打开除尘整流罩；[0015] （2）、采煤机开始工作时，启动离心式通风机，使旋风分离器内部产生负压气流，通过除尘整流罩和柔性风筒将煤尘吸入旋风分离器中，煤粉在旋风分离器中由于离心和自身重力作用，便会沿旋风分离器的内壁向下掉落，采煤机每左右移动工作一个周期，打开密封盖，通过排灰口将旋风分离器内底部的煤渣清理排出，而净化后的空气通过旋风分离器顶部的排风管被吸入离心式通风机，再经离心式通风机排到外部；[0016] （3）、采煤机工作的同时，启动内喷雾系统和外喷雾系统，使内喷雾系统和外喷雾系统的各个喷头向外喷射水雾，水雾与煤尘接触，降低煤尘中的煤粉浓度。[0017] 步骤（1）具体为：采煤机的液压系统控制两个液压油缸的活塞杆向前推出至极限位置，两个液压油缸的活塞杆将滑套向前推动，由于各根支撑连杆的前端均铰接在相应各根第一主骨的中部，各根支撑连杆的后端均铰接在滑套的外圆周上，各根第一主骨的后端均铰接在第一圈形骨上，滑套便会推动各根支撑连杆的后端向前移动，则各根支撑连杆便会推动各根第一主骨向前翻转，从而各根第一主骨撑开除尘整流罩。[0018] 本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明借鉴工业锅炉的除尘方法，将旋风除尘应用到煤矿采煤过程中，在采煤机的两个采煤机滚筒后侧分别设置除尘整流罩，除尘整流罩的凹部通过柔性风筒与旋风分离器的进风口连接，旋风分离器通过第二支架固定连接在采煤机机身的后侧，离心式通风机固定安装在旋风分离器的顶部，旋风分离器的顶部通过排风管与离心式通风机的抽风口连接，当采煤机工作时，启动离心式通风机，使旋风分离器内部产生负压气流，通过除尘整流罩将煤尘吸入旋风分离器中，煤粉在旋风分离器中由于离心和自身重力作用，便会沿旋风分离器的内壁向下掉落，采煤机每左右移动工作一个周期，打开密封盖，通过排灰口将旋风分离器的内底部的煤渣清理排出，而净化后的空气通过旋风分离器顶部的排风管被吸入离心式通风机，再经离心式通风机排到外部，同时在采煤机滚筒的截齿上安装有向外周喷射的内喷雾系统，两个除尘整流罩的后侧外表面上均安装有外喷雾系统，如此，通过离心式通风机产生的负压风流能够将煤尘中煤粉吸入到旋风分离器内，有效防止煤粉堵塞喷头，内喷雾系统和外喷雾系统的各个高压喷头向外喷射水雾，水雾与煤尘接触，降低煤尘中的煤粉浓度，提高除尘效果。附图说明[0019] 图1是本发明的结构示意图。[0020] 图2是本发明的俯视结构示意图。[0021] 图3是本发明的除尘整流罩的后视结构示意图。具体实施方式[0022] 以下结合附图进一步说明本发明的实施例。[0023] 如图1‑3所示，一种用于煤矿采煤机的除尘装置，包括两个采煤机滚筒1、采煤机机身2、两个除尘整流罩3、两个柔性风筒4、旋风分离器5和离心式通风机6，两个采煤机滚筒1通过分别滚筒连接轴7转动安装在采煤机机身2的前侧左右两端部，采煤机滚筒1的外圆周设有截齿8和导煤槽9，截齿8上安装有朝外周喷水雾的内喷雾系统，两个除尘整流罩3的开口朝向前方，两个除尘整流罩3分别设置在两个采煤机滚筒1的后侧且位于两个滚筒连接轴7的上方，除尘整流罩3的直径大于采煤机滚筒1的最大外径，两个除尘整流罩3的表面上均设置有朝外周喷水雾的外喷雾系统，两个除尘整流罩3的后侧中部分别固定连接在两个柔性风筒4的前端，柔性风筒4的前端与除尘整流罩3的凹部连通，柔性风筒4的后端与旋风分离器5的进风口连接，柔性风筒4通过第一支架10固定连接在采煤机机身2上，旋风分离器5竖向设置并通过第二支架11固定连接在采煤机机身2的后侧，离心式通风机6固定安装在旋风分离器5的顶部，旋风分离器5的顶部通过排风管12与离心式通风机6的抽风口连接，旋风分离器5的底部设有排灰口，排灰口安装有密封盖，旋风分离器5的底部高于采煤机机身2的底部。[0024] 除尘整流罩3和柔性风筒4均由柔性风布制成，除尘整流罩3的后侧外表面连接有第一刚性骨架，柔性风筒4的外圆周表面连接有第二刚性骨架，第一刚性骨架的后侧与第二刚性骨架的前侧之间连接有用于折叠第一刚性骨架并收纳除尘整流罩3的收纳装置。[0025] 第一刚性骨架包括支撑除尘整流罩3的若干根第一主骨13和一根第一圈形骨14，各根第一主骨13均沿前后方向设置且关于除尘整流罩3的中心线圆周阵列，各根第一主骨13均为向前弯曲的弧形杆，第一圈形骨14的中心线与除尘整流罩3的中心线重合，第一圈形骨14固定连接在除尘整流罩3的后侧中部，各根第一主骨13的后端均铰接在第一圈形骨14上；[0026] 第二刚性骨架包括支撑柔性风筒4的若干根第二圈形骨15和若干根第二主骨16，各根第二圈形骨15等间距同中心套在柔性风筒4的外圆周，柔性风筒4的外圆周与各根第二圈形骨15的内圆固定连接，各根第二主骨16的长度方向均与柔性风筒4的长度方向一致，各根第二主骨16关于柔性风筒4的中心线圆周阵列，各根第二主骨16固定连接在各根第二圈形的外圆，各根第二主骨16的前端均固定连接在第一圈形骨14的外圆，除尘整流罩3的后侧中部与柔性风筒4的前端为一体连接。[0027] 收纳装置包括若干根支撑连杆17、滑套18和两个用于驱动滑套18前后滑动的液压油缸19，各根支撑连杆17均沿前后方向设置且与各根第一主骨13一一前后对应，各根支撑连杆17的前端均铰接在相应各根第一主骨13的中部，各根支撑连杆17的后端均铰接在滑套18的外圆周上，滑套18滑动套接在各根第二主骨16的前侧部，两个液压油缸19左右对称设置，两个液压油缸19的中心线均沿前后方向水平设置，两个液压油缸19的活塞杆前端分别对应铰接在滑套18的左右两侧部，两个液压油缸19的缸体后端分别对应铰接在左右两侧的一根第二主骨16上。[0028] 内喷雾系统为采煤机自带的结构，具体构造不再赘述。外喷雾系统为设置在各根第一主骨13上的若干个高压喷头，高压喷头通过清水管（设置在柔性风筒4外部并沿柔性风筒4长度方向布置）与煤矿井下的水管连接，清水管上设置有高压水泵，高压水泵由防爆变频电机驱动。[0029] 内喷雾系统、外喷雾系统、排灰口、密封盖、高压喷头、清水管和高压水泵均是现有成熟技术，在图中未示。采煤机为现有设备，本发明未对采煤机改进，离心式通风机6的动力由采煤机的动力提供，两个液压油缸19的液压动力由采煤机的液压系统提供。[0030] 除尘整流罩3和第一刚性骨架形成类似雨伞的结构，与雨伞不同的是，本发明中的第一刚性骨架设置在除尘整流罩3的外部，在液压油缸19的驱动下，除尘整流罩3展开时就像大风时雨伞被反向撑开的状态。[0031] 第一支架10到柔性风筒4前端的距离大于第一主骨13的长度。[0032] 第一支架10和第二支架11均为由若干根方管组成的桁架。[0033] 一种用于煤矿采煤机的除尘装置的除尘方法，包括以下步骤：[0034] （1）、打开除尘整流罩3；[0035] （2）、采煤机开始工作时，启动离心式通风机6，使旋风分离器5内部产生负压气流（图1和图2中箭头表示负压气流方向），通过除尘整流罩3和柔性风筒4将煤尘吸入旋风分离器5中，煤粉在旋风分离器5中由于离心和自身重力作用，便会沿旋风分离器5的内壁向下掉落，采煤机每左右移动工作一个周期，打开密封盖，通过排灰口将旋风分离器5内底部的煤渣清理排出，而净化后的空气通过旋风分离器5顶部的排风管12被吸入离心式通风机6，再经离心式通风机6排到外部；[0036] （3）、采煤机工作的同时，启动内喷雾系统和外喷雾系统，使内喷雾系统和外喷雾系统的各个高压喷头向外喷射水雾，水雾与煤尘接触，降低煤尘中的煤粉浓度。[0037] 步骤（1）具体为：采煤机的液压系统控制两个液压油缸19的活塞杆向前推出至极限位置，两个液压油缸19的活塞杆将滑套18向前推动，由于各根支撑连杆17的前端均铰接在相应各根第一主骨13的中部，各根支撑连杆17的后端均铰接在滑套18的外圆周上，各根第一主骨13的后端均铰接在第一圈形骨14上，滑套18便会推动各根支撑连杆17的后端向前移动，则各根支撑连杆17便会推动各根第一主骨13向前翻转，从而各根第一主骨13撑开除尘整流罩3。[0038] 当采煤机滚筒1截割煤壁上边缘时，两个液压油缸19的活塞杆向后收缩，进而使除尘整流罩3向后收纳，避免除尘整流罩3与煤壁上边缘接触，当爆破作业时或通过地质条件复杂区域，也应将除尘整流罩3收纳起来，保护除尘整流罩3，防止除尘整流罩3受到破坏。[0039] 本发明借鉴工业锅炉的除尘方法，将旋风除尘应用到煤矿采煤过程中，在采煤机的两个采煤机滚筒1后侧分别设置除尘整流罩3，除尘整流罩3的凹部通过柔性风筒4与旋风分离器5的进风口连接，旋风分离器5通过第二支架11固定连接在采煤机机身2的后侧，离心式通风机6固定安装在旋风分离器5的顶部，旋风分离器5的顶部通过排风管12与离心式通风机6的抽风口连接，当采煤机工作时，启动离心式通风机6，使旋风分离器5内部产生负压气流，通过除尘整流罩3将煤尘吸入旋风分离器5中，煤粉在旋风分离器5中由于离心和自身重力作用，便会沿旋风分离器5的内壁向下掉落，采煤机每左右移动工作一个周期，打开密封盖，通过排灰口将旋风分离器5的内底部的煤渣清理排出，而净化后的空气通过旋风分离器5顶部的排风管12被吸入离心式通风机6，再经离心式通风机6排到外部，同时在采煤机滚筒1的截齿8上安装有向外周喷射的内喷雾系统，两个除尘整流罩3的后侧外表面上均安装有外喷雾系统，如此，通过离心式通风机6产生的负压风流能够将煤尘中煤粉吸入到旋风分离器5内，有效防止煤粉堵塞喷头，内喷雾系统和外喷雾系统的各个高压喷头向外喷射水雾，水雾与煤尘接触，降低煤尘中的煤粉浓度，提高除尘效果。[0040] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

专利地区：河南

专利申请日期：2019-11-28

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN110966001B