掘進機水系統(tǒng)的改進設計與應用

摘要：介紹一種掘進機水系統(tǒng)，分析了它的工作原理、結構以及關鍵技術，其特征是采用反沖洗過濾器以保證水質純凈；內噴霧采用密封材料補償設計，解決掘進機使用內噴系統(tǒng)承壓小、易磨損導致泄漏的問題，同時介紹了使用水系統(tǒng)達到的效果

關鍵詞：水系統(tǒng) 反沖洗 自動補償

1.引言

在煤礦掘進作業(yè)中，由于掘進機截割時會產生大量的粉塵，嚴重一線工人的職業(yè)健康，因此降塵技術顯得尤為重要，目前噴霧降塵是最為常見的除塵方法之一。掘進機的噴霧系統(tǒng)一般由內、外噴霧系統(tǒng)兩部分組成，外噴霧系統(tǒng)因其工藝簡單、安裝方便，在掘進工作中得到普遍應用，但滅塵效果不佳；而內噴霧系統(tǒng)的噴嘴布置在截割頭上，除能夠第一時間降塵外，還可以為截齒降溫，具有良好的使用效果。但是，內噴霧系統(tǒng)工藝復雜、維護困難，密封要求較高?，F階段絕大部分掘進機采用格來圈式密封或U型密封圈對配水盤上的進水通道兩側密封，該種密封結構承受壓力小，易磨損，運行一段時間磨損后沒有補償能力，導致內噴霧用水泄漏嚴重，無法使用。這一直是阻礙掘進機實現長效內噴霧的一個難題，同時保證水質的純凈也是保證水系統(tǒng)長效使用的基本保障，鑒于此，設計一種保證掘進機長效噴霧的水系統(tǒng)是一個值得我們探討的課題。

2.設計方案

本次掘進機水系統(tǒng)與現使用掘進機水系統(tǒng)不同點在于：一是進水處選用反沖洗過濾器，保證了水質的純凈，避免了噴嘴的堵塞；二是內噴霧采用自動補償結構設計，能在密封介質磨損的情況下借助巧妙的設計實現自動補償，達到長效噴霧的效果，具體設計如下：

2.1.進水處反沖洗設計

掘進機水系統(tǒng)要想保證長效使用，需要在水質、水壓密封上做文章，掘進機水系統(tǒng)外接水源為防塵水，水質一般較差，灰塵顆粒一旦進入噴嘴易造成堵塞，不僅使內噴霧系統(tǒng)霧化效果差，而且會使高水基密封填料持續(xù)承受高壓，容易造成泄漏。因此本次設計選用反沖洗過濾器，外接防塵水通過反沖洗過濾器濾芯對水中雜質進行物理過濾，當水流通過進水接頭進入過濾器內，然后通過分流到兩個轉向球閥，通過球閥進入過濾腔，經過濾芯過濾后匯流到出水口接頭，達到水質要求后進入管路，設計要求進水壓力不得低于。

2.2.內噴霧系統(tǒng)設計

內噴霧系統(tǒng)是掘進機水系統(tǒng)的核心部分，如何使內噴長效噴霧也一直是困擾業(yè)界的難題。本次內噴設計采取 密閉殼體密封自動補償式內噴霧裝置。 它是一種承壓能力高、具有密封自動補償功能的內噴霧裝置，能使內噴霧密封在出現泄漏的情況下實現狀態(tài)可逆，從而使整個內噴霧系統(tǒng)實現長效使用，為掘進工作面的滅塵提供了可靠保障。該裝置在掘進機截割臂內的主軸上采用10×10高水基復合密封填料環(huán)作為密封件。密封填料環(huán)的兩端加設兩個環(huán)形油缸活塞對密封材料進行磨損補償，油缸的單側補償量為5mm，補償總量為密封填料寬度的1/4。主軸轉動時，高水基復合密封填料環(huán)可起到有效密封作用，防止高壓內噴霧水泄漏。當運行一段時間或在漏水檢測口發(fā)現漏水后，通過單向閥注油嘴經配水盤筒體上與環(huán)形油缸活塞缸體相通的軸向通道，打入油脂，推動兩環(huán)形油缸向內側相向運動，對高水基復合密封填料施加壓力，補償磨損部分，從而達到繼續(xù)密封的效果

綜上所述，防塵水經過反沖洗過濾器過濾后分兩路分別進入內、外噴霧系統(tǒng)，進水壓力3-8Mpa，外噴霧系統(tǒng)通過減壓后進入冷卻器，經過截割電機后至外噴霧頭噴嘴實現噴霧；內噴水經過主軸達到截割頭腔室內，通過噴嘴實現噴霧降塵。水系統(tǒng)原理圖如下：

3.應用

此設計也在協(xié)莊煤礦得到應用，通過實踐證明，經過反沖洗過濾器過濾后的水質確保符合噴霧要求；式內噴霧裝置是一種設計理念科學、使用效果可靠的掘進機內噴霧裝置，為使本系統(tǒng)正常發(fā)揮作用，應在使用維護中做到以下幾點：

3.1.正確設定和控制水壓。內噴水壓過高會對密封填料造成損害甚至產生泄漏。水壓過低霧化不充分，降塵效果差。密封填料的承壓能力一般在30～40bar，當外來水壓低于30～40bar時，應設升壓泵將壓力提高。而當外來水壓高于30～40bar時，則應設減壓閥將水壓降低。

3.2.確保噴嘴密封良好、通道暢通。內噴霧的滅塵效果與噴霧水的霧化效果和噴射距離成正比，當噴嘴與螺紋密封不好時，會產生大量滴漏，影響霧化效果。而當噴嘴堵塞不通時，不僅使內噴霧水無法霧化，而且會使高水基密封填料持續(xù)承受高壓，容易造成泄漏。因此，在生產過程中應及時檢查噴嘴的狀態(tài)，及時檢漏、及時疏通，確保噴霧水霧化正常。

3. 3.堅持正常使用內噴霧，內噴霧的正常使用是一個良性循環(huán)的結果。當掘進機工作，截割頭旋轉時，主軸與高水基密封填料之間會產生劇烈摩擦和大量高溫。正常使用內噴霧，水會對主軸和密封填料進行潤滑和降溫，從而延長高水基密封填料的使用壽命。而當主軸在沒有內噴霧水的狀態(tài)下旋轉時，與密封填料之間產生的高溫在長時間作用下，會使高水基密封填料硬化、剝落，從而影響密封效果和使用的持久性。

結語：

綜上所述，掘進機水系統(tǒng)的改進設計有效保證了內外噴霧的正常使用，尤其是內噴的設計使用效果良好，既能夠對內噴高壓水進行有效密封，又能按要求對填料密封進行有效補償，保證內噴連續(xù)使用的降塵效果保障了一線工人的職業(yè)健康，在煤礦生產中有很好的推廣前景。

參考文獻：

[1]《機械設計手冊》北京： 機械工業(yè)出版社

[2]《新編液壓工程手冊》北京 北京理工大學出版社