一種采煤機滾筒用可旋轉(zhuǎn)噴嘴的分析與應(yīng)用

李 莉

（同煤集團云岡礦液壓車間， 山西 大同 037017）

1 采煤機滾筒常用噴嘴存在問題

當前煤礦井下工作環(huán)境十分惡劣，在井下進行煤礦開采時，滾筒采煤機會產(chǎn)生大量的粉塵，為了確保井下工作人員的健康安全以及采煤工作的順利進行，滅塵和降塵設(shè)備在采煤機中占據(jù)不可或缺的位置，利用滾筒采煤機中的噴霧降塵裝置，使噴霧噴向煤塵飛揚的方向，使煤塵變濕，增加煤塵重量使其迅速降落，達到滅塵和降塵的作用。在同煤集團現(xiàn)有煤礦中，MG2100/455-BWD 型交流電牽引采煤機中常見的滅塵或者降塵措施有內(nèi)外噴霧兩種方式，大多數(shù)噴嘴的形狀為圓柱狀，噴嘴外露在葉片上，并使用U 形卡進行固定，此種常見的噴嘴在井下滅塵和降塵時，由于噴霧系統(tǒng)壓力小、流量小，噴霧除塵效果不理想，同時如果噴霧質(zhì)量不好，滾筒噴嘴容易堵塞，而且由于噴霧角度不適當?shù)仍颍矔l(fā)生滾筒噴嘴被砸壞的情況，滅塵和降塵效果較差。另外在現(xiàn)有的方法中也有采用在采煤機搖臂上增加外噴霧塊的方法進行降塵，但因無法冷卻滾筒截齒齒尖，應(yīng)用效果不理想。

2 可旋轉(zhuǎn)噴嘴的設(shè)計

2.1 可旋轉(zhuǎn)噴嘴結(jié)構(gòu)分析

采煤機滾筒優(yōu)化改造設(shè)計的可旋轉(zhuǎn)噴嘴結(jié)構(gòu)如圖1 所示，該可旋轉(zhuǎn)噴嘴包括固定座、進水槽、底座、可調(diào)節(jié)球體、網(wǎng)狀噴霧芯、固定塊、螺紋定位塊、彈性墊圈、滾筒主體等。

從圖中可知，固定座內(nèi)的噴嘴機構(gòu)通過定位機構(gòu)固定在固定座內(nèi)；固定座的中部開設(shè)有供噴嘴機構(gòu)安裝的第一安裝槽，第一安裝槽的頂部開設(shè)有第二安裝槽，第二安裝槽的橫截面積大于第一安裝槽的橫截面積。

圖1 可旋轉(zhuǎn)噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖

噴嘴機構(gòu)包括設(shè)置在第一安裝槽槽底的底座、設(shè)置在底座內(nèi)的可調(diào)節(jié)球體和安裝在可調(diào)節(jié)球體內(nèi)的網(wǎng)狀噴霧芯，底座的中部開設(shè)有供可調(diào)節(jié)球體安裝的第三安裝槽，可調(diào)節(jié)球體的直徑大于第一安裝槽的高度；可調(diào)節(jié)球體的內(nèi)部開設(shè)有供網(wǎng)狀噴霧芯安裝的通孔，網(wǎng)狀噴霧芯的外表面上設(shè)置有外螺紋，通孔的下部開設(shè)有與外螺紋配合的內(nèi)螺紋；網(wǎng)狀噴霧芯的高度與通孔的深度相等，網(wǎng)狀噴霧芯的頂部與可調(diào)節(jié)球體的上部平齊，網(wǎng)狀噴霧芯的底部與可調(diào)節(jié)球體的下部齊平且二者均設(shè)置在第三安裝槽的槽底[1-2]。

定位機構(gòu)包括設(shè)置在固定座和可調(diào)節(jié)球體之間且布設(shè)在底座上方的固定塊和設(shè)置在固定塊頂部且布設(shè)在第二安裝槽內(nèi)的螺紋定位塊，底座的高度和固定塊的高度之和大于第一安裝槽的高度[3]。

在底座的頂面和固定塊的底面之間設(shè)置有彈性墊圈；固定座為立方體固定座，固定塊和螺紋定位塊均為環(huán)形固定塊；在第二安裝槽的內(nèi)側(cè)面開設(shè)有與螺紋定位塊相配合的內(nèi)螺紋；在第一安裝槽的槽底開設(shè)有進水槽，且進水槽的縱截面形狀為等腰梯形。

2.2 可旋轉(zhuǎn)噴嘴的技術(shù)特征

1）該可旋轉(zhuǎn)噴嘴通過設(shè)置固定座和設(shè)置在固定座內(nèi)的噴嘴機構(gòu)，噴嘴機構(gòu)通過定位機構(gòu)固定在固定座內(nèi)；利用定位機構(gòu)能實現(xiàn)對噴嘴機構(gòu)位置的調(diào)節(jié)和固定，根據(jù)采煤機滾筒上截齒齒尖的不同位置，任意調(diào)節(jié)網(wǎng)狀噴霧芯的方向，起到降低截齒齒尖溫度的效果，結(jié)構(gòu)簡單、實用性強，便于推廣使用。

2）該可旋轉(zhuǎn)噴嘴網(wǎng)狀噴霧芯的外表面上設(shè)置有外螺紋，可調(diào)節(jié)球體的內(nèi)部開設(shè)有供網(wǎng)狀噴霧芯安裝的通孔，通孔的下部開設(shè)有與外螺紋配合的內(nèi)螺紋，利用螺紋連接使網(wǎng)狀噴霧芯固定在可調(diào)節(jié)球體內(nèi)；同時利用螺紋定位塊將可調(diào)節(jié)球體固定在固定座內(nèi)，防止在工作過程中網(wǎng)狀噴霧芯的位置發(fā)生變動，避免本可旋轉(zhuǎn)噴嘴被矸石砸壞。

3）該可旋轉(zhuǎn)噴嘴在實際使用時，選用網(wǎng)狀噴霧芯可實現(xiàn)擴散霧化狀態(tài)，噴霧效果好，有利于完成井下工作環(huán)境的滅塵和降塵的工作。通過調(diào)整可調(diào)節(jié)球體在第三安裝槽內(nèi)的位置，改變網(wǎng)狀噴霧芯的噴射方向，實現(xiàn)降塵、濕潤、冷卻截齒、撲滅滾筒截割時可能產(chǎn)生的火花、稀釋有害氣體的濃度等作用。

綜上所述，本設(shè)計裝置噴嘴機構(gòu)通過定位機構(gòu)固定在固定座內(nèi)；利用定位機構(gòu)能實現(xiàn)對噴嘴機構(gòu)位置的調(diào)節(jié)和固定，根據(jù)采煤機滾筒上截齒齒尖的不同位置，任意調(diào)節(jié)網(wǎng)狀噴霧芯的方向，起到降低截齒齒尖溫度的效果，利用螺紋連接使網(wǎng)狀噴霧芯固定在可調(diào)節(jié)球體內(nèi)；同時利用螺紋定位塊將可調(diào)節(jié)球體固定在固定座內(nèi)，防止在工作過程中網(wǎng)狀噴霧芯的位置發(fā)生變動，避免本可旋轉(zhuǎn)噴嘴被矸石砸壞。

2.3 可旋轉(zhuǎn)噴嘴實施過程

該可旋轉(zhuǎn)噴嘴底座的頂面和固定塊的底面之間設(shè)置有彈性墊圈。如上頁圖1 所示，安裝彈性墊圈的目的是防止在本可旋轉(zhuǎn)噴嘴使用過程中，因螺紋定位塊對固定塊的擠壓造成固定塊和底座之間的磨損。為了保證可調(diào)節(jié)球體的安裝，在彈性墊圈上開設(shè)供可調(diào)節(jié)球體安裝的安裝孔。

該可旋轉(zhuǎn)噴嘴固定座為立方體固定座，固定塊和螺紋定位塊均為環(huán)形固定塊[4]。如圖2 所示，固定座頂面的四個頂角上斜開缺口，是為了便于將本可旋轉(zhuǎn)噴嘴焊接在滾筒主體上。同時為了便于固定塊和螺紋定位塊的安裝，第一安裝槽和第二安裝槽的橫截面均為圓形，底座選用圓柱形底座并在圓柱形底座內(nèi)部開設(shè)供可調(diào)節(jié)球體安裝的第三安裝槽。

由圖2 可知，第二安裝槽的內(nèi)側(cè)面開設(shè)有與螺紋定位塊相配合的內(nèi)螺紋。第一安裝槽的槽底開設(shè)有進水槽，進水槽的縱截面為等腰梯形。在實際使用時，開設(shè)進水槽是為網(wǎng)狀噴霧芯提供所需的水，使進入網(wǎng)狀噴霧芯的水經(jīng)由網(wǎng)狀噴霧芯的作用實現(xiàn)霧化。

圖2 新型固定座的結(jié)構(gòu)示意圖

該裝置在使用時，需要先將固定座焊接在滾筒主體上，然后將底座安裝在固定座的第一安裝槽內(nèi)，再把安裝好網(wǎng)狀噴霧芯的可調(diào)節(jié)球體安裝在底座的第三安裝槽內(nèi)，根據(jù)需要噴霧的地點，調(diào)整可調(diào)節(jié)球體在第三安裝槽內(nèi)的位置，最后依次利用定位機構(gòu)中的固定塊和螺紋定位塊對可調(diào)節(jié)球體的位置進行固定[5]。

3 實踐應(yīng)用及效果分析

該新型采煤機滾筒用可旋轉(zhuǎn)噴嘴完成研制后，在同煤礦集團云岡礦井下8501 綜采工作面MG2100/455-BWD 型交流電牽引采煤機噴霧系統(tǒng)中進行了實踐應(yīng)用。該可旋轉(zhuǎn)噴嘴代替以往的圓柱狀噴嘴后，有效提高了降塵噴霧系統(tǒng)的壓力，提高了降塵噴霧系統(tǒng)的流量，滾筒噴嘴無堵塞現(xiàn)象發(fā)生，同時可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的情況來調(diào)整噴霧角度，保障滾筒噴嘴不被砸壞。從現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)來看，可旋轉(zhuǎn)噴嘴的應(yīng)用有效提高了噴霧系統(tǒng)的降塵效果達20%。

同時該可旋轉(zhuǎn)噴嘴可以利用定位機構(gòu)實現(xiàn)對噴嘴機構(gòu)位置的調(diào)節(jié)和固定，根據(jù)采煤機滾筒上截齒齒尖的不同位置，任意調(diào)節(jié)網(wǎng)狀噴霧芯的方向，起到降低截齒齒尖溫度的效果，利用螺紋連接使網(wǎng)狀噴霧芯固定在可調(diào)節(jié)球體內(nèi)；同時利用螺紋定位塊將可調(diào)節(jié)球體固定在固定座內(nèi)，防止在工作過程中網(wǎng)狀噴霧芯的位置發(fā)生變動，避免本可旋轉(zhuǎn)噴嘴被矸石砸壞，實踐應(yīng)用效果理想。該可旋轉(zhuǎn)噴嘴具有較好的市場價值，可以在全社會進行推廣應(yīng)用。