[发明专利]一种用于煤矿井下的超声雾化降尘喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声雾化喷嘴，尤其是一种用于煤矿井下工作面、掘进工作面、锚喷、转载点以及其它产尘点的超声雾化降尘喷嘴。

背景技术

煤矿是重要的基础工业之一，从事煤矿开采人数较多，在各类矿业中占首位。尘肺病是煤矿的主要职业病，它不仅影响煤炭企业的生产和发展，而且严重危及人的健康和生命。

目前对粉尘颗粒大小及所占比例，划分为四个计测范围：大于10微米；5—10微米；2—5微米；小于2微米。其中，对人体危害最大的是5微米以下的粉尘。在煤矿除了对人体伤害较大的不可见粉尘外，还存在着大量的“浮尘”。

一般的喷雾对去除“呼吸性粉尘”的效果不太理想，主要是因为水雾的粒径太大，粒径在200—600微米间。从空气动力学的原理讲，更细、与粉尘粒径相近的水雾，最佳比例为0.8—1.3，更能有效地从气流中除去粉尘。因此，人们不断改进喷雾器，以使水雾喷得更细，甚至小于“呼吸性粉尘”颗粒的粒径。然而，随着水雾越来越细，担心水雾在捕捉到粉尘之前就会在相对温度不到100%的空间迅速蒸发掉。

现有的雾化喷嘴大多是采用离心式或者是破碎式，也有部分学者对超声雾化进行研究，在工业应用上它们有各自的优点，但是对于有防火、防爆要求的煤矿井下应用时，有其局限性在于离心式和破碎式的雾化喷嘴均是旋转式喷雾，而矿井下粉尘浓度较高、污染大、润滑条件差，粉尘随雾滴落入轴承中，旋转部分极易损坏；其次是工业上应用的超声雾化喷嘴是逆压电效应，由交变电场引起晶体的机械变形，从而产生声振动，即由电能转变为声能，这种超声雾化喷嘴结构可以得到很高的发声频率和声功率，但是，对于防火防爆要求的矿井却难以推广应用；第三是传统的雾化喷嘴水雾粒径大，对呼吸性粉尘的捕捉效果不理想，而且极容易在工作面形成积水，影响正常生产。

已有哈特曼哨在工业上有广泛的应用，如声波清灰，利用声场能量的作用，清除物料表面积灰和悬浮在空气中的灰尘；超声雾化，利用流体哨产生超声波形成水雾等。本发明在哈特曼哨的基础上将气哨喷嘴的渐缩口优化为维多辛斯基渐缩形曲线，以提高气哨的发声效率，再加以旋涡气哨具有结构简单，无机械运动部件，无需电源的优点，提出一种适用于煤矿井下的防火和防爆的超声雾化喷嘴。

发明内容

基于上述现有技术的特点和不足，也结合煤矿井下防火、防爆等特殊要求，本发明提供一种用于煤矿井下的超声雾化降尘喷嘴。

为了实现一种用于煤矿井下的超声雾化降尘喷嘴，本发明所采取的措施包括固定于喷嘴本体中的旋涡气哨联通有气哨三部分，其中：

所述旋涡气哨是将进气通道垂直沿圆柱腔体的切线方向设置并通入圆柱腔体，圆柱腔体沿圆柱腔体轴线与固定于喷嘴本体基座上的气哨喷嘴联通；

所述气哨是由固定于喷嘴本体底部的气哨喷嘴和对应的固定于喷嘴本体顶部的气哨谐振腔构成，并在气哨外围设置有喷嘴本体形成空间构成声波振荡雾化区；

所述喷嘴本体是设置于气哨外围的喷嘴本体筒体和旋涡气哨的喷嘴本体基座连接构成，并在气哨外围的喷嘴本体筒体下部设置有进水口，在顶部轴线上设置有调节螺栓孔，在顶侧端设置有喷嘴。

所述旋涡气哨是“凸”字型结构，其进气道与出气道直径之比为2：1，并在出气道的外周设有一段外螺纹，用于连接气哨喷嘴，进气道连接于喷嘴本体基座上；所述调节螺栓是调节气哨喷嘴与气哨谐振腔的间距L₁，其调节范围是8~12mm；

所述气哨喷嘴是维多辛斯基渐缩形曲线的渐缩口，其尾部设有内螺纹，固定连接于喷嘴本体基座上；

所述气哨谐振腔头部为内凹形，两边倒角，尾部圆角，并在中心轴处开设一螺纹孔用于调节、连接在喷嘴本体筒体的顶端；

所述喷嘴本体筒体在中心轴处开设一孔，两边倒角，在顶侧端开设有锥形喷嘴孔，尾部开设有四个孔，用于连接旋涡气哨。

本发明所提供的一种用于煤矿井下的超声雾化降尘喷嘴，与现有技术相比，其超声雾化喷嘴采用气流发声器，在煤矿井下安装使用过程中不会产生火花，正常工作时性能可靠，清理方便；采用组合式超声雾化，对直径较大的液滴进行二次雾化，提高了雾化效率和功率。同时根据对雾化效果的要求，通过调节气哨喷嘴与气哨谐振腔的间距，可变换为雾化模式和空气湿化模式。

附图说明

图1是本发明超声雾化喷嘴的总体结构示意图；

图2是本发明超声雾化喷嘴中旋涡气哨的主视结构示意图；

图3是本发明超声雾化喷嘴中旋涡气哨的A-A剖视结构示意图；

图4是本发明超声雾化喷嘴中气哨的局部剖视结构示意图；