一種采煤機滾筒用可旋轉噴嘴的分析與應用

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境十分惡劣，在井下進行煤礦開采時，滾筒采煤機會產生大量的粉塵，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，滅塵和降塵設備在采煤機中占據不可或缺的位置，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外噴霧兩種方式，大多數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，由于噴霧系統壓力小、流量小，噴霧除塵效果不理想，同時如果噴霧質量不好，滾筒噴嘴容易堵塞，而且由于噴霧角度不適當等原因，也會發生滾筒噴嘴被砸壞的情況，滅塵和降塵效果較差。另外在現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，應用效果不理想。

2 可旋轉噴嘴的設計

2.1 可旋轉噴嘴結構分析

采煤機滾筒優化改造設計的可旋轉噴嘴結構如圖1 所示，該可旋轉噴嘴包括固定座、進水槽、底座、可調節球體、網狀噴霧芯、固定塊、螺紋定位塊、彈性墊圈、滾筒主體等。

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

圖1 可旋轉噴嘴結構示意圖

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

定位機構包括設置在固定座和可調節球體之間且布設在底座上方的固定塊和設置在固定塊頂部且布設在第二安裝槽內的螺紋定位塊，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形固定塊；在第二安裝槽的內側面開設有與螺紋定位塊相配合的內螺紋；在第一安裝槽的槽底開設有進水槽，且進水槽的縱截面形狀為等腰梯形。

2.2 可旋轉噴嘴的技術特征

1）該可旋轉噴嘴通過設置固定座和設置在固定座內的噴嘴機構，噴嘴機構通過定位機構固定在固定座內；利用定位機構能實現對噴嘴機構位置的調節和固定，根據采煤機滾筒上截齒齒尖的不同位置，任意調節網狀噴霧芯的方向，起到降低截齒齒尖溫度的效果，結構簡單、實用性強，便于推廣使用。

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

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

綜上所述，本設計裝置噴嘴機構通過定位機構固定在固定座內；利用定位機構能實現對噴嘴機構位置的調節和固定，根據采煤機滾筒上截齒齒尖的不同位置，任意調節網狀噴霧芯的方向，起到降低截齒齒尖溫度的效果，利用螺紋連接使網狀噴霧芯固定在可調節球體內；同時利用螺紋定位塊將可調節球體固定在固定座內，防止在工作過程中網狀噴霧芯的位置發生變動，避免本可旋轉噴嘴被矸石砸壞。

2.3 可旋轉噴嘴實施過程

該可旋轉噴嘴底座的頂面和固定塊的底面之間設置有彈性墊圈。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。為了保證可調節球體的安裝，在彈性墊圈上開設供可調節球體安裝的安裝孔。

該可旋轉噴嘴固定座為立方體固定座，固定塊和螺紋定位塊均為環形固定塊[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部開設供可調節球體安裝的第三安裝槽。

由圖2 可知，第二安裝槽的內側面開設有與螺紋定位塊相配合的內螺紋。第一安裝槽的槽底開設有進水槽，進水槽的縱截面為等腰梯形。在實際使用時，開設進水槽是為網狀噴霧芯提供所需的水，使進入網狀噴霧芯的水經由網狀噴霧芯的作用實現霧化。

圖2 新型固定座的結構示意圖

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，再把安裝好網狀噴霧芯的可調節球體安裝在底座的第三安裝槽內，根據需要噴霧的地點，調整可調節球體在第三安裝槽內的位置，最后依次利用定位機構中的固定塊和螺紋定位塊對可調節球體的位置進行固定[5]。

3 實踐應用及效果分析

該新型采煤機滾筒用可旋轉噴嘴完成研制后，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中進行了實踐應用。該可旋轉噴嘴代替以往的圓柱狀噴嘴后，有效提高了降塵噴霧系統的壓力，提高了降塵噴霧系統的流量，滾筒噴嘴無堵塞現象發生，同時可根據生產現場的情況來調整噴霧角度，保障滾筒噴嘴不被砸壞。從現場采集數據來看，可旋轉噴嘴的應用有效提高了噴霧系統的降塵效果達20%。

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