CN115364581A - 除尘器和具有其的锚杆机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种除尘器和具有其的锚杆机，所述除尘器包括：筒体、集灰斗、进气管、排气管和导流板，所述筒体内设有空腔，所述集灰斗设于所述筒体的下端且与所述空腔连通，所述进气管邻近所述筒体的上端且与所述空腔连通，所述排气管穿设于所述筒体，所述排气管的第一端朝下延伸且与所述空腔连通，所述排气管的第二端朝上延伸且伸出于所述筒体，所述导流板设于所述空腔内且沿所述筒体的轴向螺旋环绕在所述排气管上，所述导流板与所述排气管的外周壁限定出导流通道，所述导流通道的上端与所述进气管连通，所述导流通道的下端邻近所述排气管的第一端。本发明的除尘器的结构设计合理，除尘效率较高，使用效果较好。

Description

除尘器和具有其的锚杆机

技术领域

本发明涉及除尘装置技术领域，具体地，涉及一种除尘器和具有其的锚杆机。

背景技术

随着矿井综采技术的日益提高,矿井粉尘对企业的安全生产和工人的职业健康影响愈发突出。而矿井粉尘主要来源于井下采煤、掘进、运输、提升等生产环节，据统计井下采煤、掘进以及锚喷作业区的产尘量占矿井总产尘量的95％以上。据实测,在没有任何防尘措施的情况下,井下锚钻作业时全尘浓度一般在200-700mg/m³，呼尘占大约60％，其中游离SiO₂含量达到57％,远远超过国家标准。

其中，干式导向旋流除尘器是一种干式气固分离装置，利用含尘气流在旋流器里面旋转产生的离心力，将密度远大于气流密度的粉尘颗粒分离出来。一般对动力学直径大于5～10μm的粉尘颗粒分离效果较好。因除尘设备的组成、结构尺寸对除尘效率影响很大，因此，为满足井下生产需要，如何能够提高干式导向旋流除尘器的工作性能，获得最佳的除尘效率、延长使用寿命、降低除尘器重量成为了本领域中亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种结构设计合理，除尘效率较高，使用效果较好的除尘器。

本发明的实施例还提出一种锚杆机。

根据本发明的实施例的除尘器，包括：筒体，所述筒体内设有空腔；集灰斗，所述集灰斗设于所述筒体的下端且与所述空腔连通；进气管，所述进气管邻近所述筒体的上端且与所述空腔连通；排气管，所述排气管穿设于所述筒体，所述排气管的第一端朝下延伸且与所述空腔连通，所述排气管的第二端朝上延伸且伸出于所述筒体；导流板，所述导流板设于所述空腔内且沿所述筒体的轴向螺旋环绕在所述排气管上，所述导流板与所述排气管的外周壁限定出导流通道，所述导流通道的上端与所述进气管连通，所述导流通道的下端邻近所述排气管的第一端。

根据本发明的实施例的除尘器，在除尘器工作时，带有灰尘的气流由进气管通入至筒体内，由于筒体内设置有导流板，从而气流可以沿着导流通道螺旋向下移动，以使得气流中的大部分灰尘会落入至集灰斗内，且净化气流可以通过排气管排出至筒体外。本发明的实施例的除尘器可以减少集灰斗中粉尘颗粒的二次夹带,减少部分流向筒体顶部的含尘气流中的粉尘颗粒被净化气流从排气管带走的概率。使得筒体内部的流场更加均匀，除尘效率更高，使用效果更好。

在一些实施例中，所述除尘器还包括过渡管，所述过渡管的第一端与所述筒体的侧壁相连，所述过渡管的第二端与所述进气管相连，所述导流通道的上端通过所述过渡管与所述进气管连通，所述筒体的横截面为圆形，在正交于所述筒体轴向的投影面内，所述过渡管的长度方向与所述筒体的相切。

在一些实施例中，所述集灰斗围成的集灰腔为倒锥形，所述集灰斗的上端口的外径与所述筒体的下端口的外径相等，所述筒体的轴线、所述排气管的轴线和所述集灰斗的轴线位于同一直线上。

在一些实施例中，所述集灰斗的轴线与所述集灰斗的外侧壁之间的夹角为α，其中，12°≤α≤16°。

在一些实施例中，所述导流板的外径为D1，所述筒体的内径为D2，其中，0.80≤D1/D2≤0.95。

在一些实施例中，120mm≤D1≤130mm，140mm≤D2≤150mm。

在一些实施例中，所述排气管包括相连的第一段和第二段，所述第一段位于所述筒体外，所述第二段位于筒体内，所述第一段的内径为D3，所述第二段的内径为D4，所述进气管的内径为D5，其中，D3＝D5，0.58≤D3/D4≤0.85。

在一些实施例中，28mm≤D3＝D5≤34mm，40mm≤D4≤48mm。

在一些实施例中，所述第二段的长度为L1，所述导流板的长度为L2，其中，215mm≤L1≤240mm，190mm≤L2≤210mm；和/或，所述导流板的螺旋角为β，其中，8°≤β≤11°。

根据本发明的另一实施例的锚杆机，包括上述实施例中任一项所述的除尘器。

根据本发明的实施例的锚杆机，在除尘器工作时，带有灰尘的气流由进气管通入至筒体内，由于筒体内设置有导流板，从而气流可以沿着导流通道螺旋向下移动，以使得气流中的大部分灰尘会落入至集灰斗内，且净化气流可以通过排气管排出至筒体外。本发明的实施例的锚杆机的除尘器可以减少集灰斗中粉尘颗粒的二次夹带,减少部分流向筒体顶部的含尘气流中的粉尘颗粒被净化气流从排气管带走的概率。使得筒体内部的流场更加均匀，除尘效率更高，使用效果更好。

附图说明

图1为本发明实施例的除尘器的示意图。

图2为本发明实施例的除尘器的截面图。

图3为本发明实施例的除尘器的导流板的示意图。

图4为本发明实施例的除尘器的导流板的结构简图。

图5为本发明实施例的除尘器内部的涡流切片图。

图6为本发明实施例的除尘器内部的气流速度矢量图。

图7为本发明实施例的除尘器内部的气流速度场示意图。

图8为无导流板的除尘器内部的涡流切片图。

图9为无导流板的除尘器内部气流速度矢量图。

图10为无导流板的除尘器内部的气流速度场示意图。

附图标记：

1、筒体；11、空腔；

2、集灰斗；

3、排气管；31、第一段；32、第二段；

4、导流板；41、导流通道；

5、过渡管；

6、进气管。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图1至图10描述根据本发明实施例的除尘器和具有其的锚杆机。

如图1至图6所示，根据本发明实施例的除尘器包括筒体1、集灰斗2、进气管6、排气管3和导流板4。筒体1内设有空腔11，集灰斗2设于筒体1的下端且与空腔11连通，进气管6邻近筒体1的上端且与空腔11连通，排气管3穿设于筒体1，排气管3的第一端(如图1中排气管3的下端)朝下延伸且与空腔11连通，排气管3的第二端(如图1中排气管3的上端)朝上延伸且伸出于筒体1。导流板4设于空腔11内且沿筒体1的轴向螺旋环绕在排气管3上，导流板4与排气管3的外周壁限定出导流通道41，导流通道41的上端与进气管6连通，导流通道41的下端邻近排气管3的第一端。

根据本发明的实施例的除尘器，在除尘器工作时，带有灰尘的气流由进气管6通入至筒体1内，由于筒体1内设置有导流板4，从而气流可以沿着导流通道41螺旋向下移动，以使得气流中的大部分灰尘会落入至集灰斗2内，且净化气流可以通过排气管3排出至筒体1外。本发明的实施例的除尘器可以减少集灰斗2中粉尘颗粒的二次夹带,减少部分流向筒体1顶部的含尘气流中的粉尘颗粒被净化气流从排气管3带走的概率。使得筒体1内部的流场更加均匀，除尘效率更高，使用效果更好。

进一步地，如图1、图2和图5所示，除尘器还包括过渡管5，过渡管5的第一端与筒体1的侧壁相连，过渡管5的第二端与进气管6相连，导流通道41的上端通过过渡管5与进气管6连通，筒体1的横截面为圆形，在正交于筒体1轴向的投影面内，过渡管5的长度方向与筒体1的相切。可以理解的是，带有灰尘的气流由进气管6进入至过渡管5内，由于过渡管5与筒体1相切，从而气流可以沿切向进入至筒体1内。其中，过渡管5与进气管6和筒体1均采用连续焊接的方式连接且无断焊，从而可以提高除尘器的密封效果。

可以理解的是，进气管6的外周轮廓的形状、排气管3的外周轮廓的形状和过渡管5的外周轮廓的形状可以根据实际需要进行设计。例如，可以为圆形、矩形或其他多边形，本申请对此不作限定。

具体地，如图1和图2所示，集灰斗2围成的集灰腔为倒锥形，集灰斗2的上端口的外径与筒体1的下端口的外径相等且采用连续焊接的方式固定，筒体1的轴线、排气管3(排气管3位于筒体1内的一部分)的轴线和集灰斗2的轴线位于同一直线上。可以理解的是，筒体1、排气管3和集灰斗2均位于同一轴线上，从而可以使得气流的流动更加均匀，使得除尘器过滤后的气流更加洁净。

可以理解的是，集灰斗2的高度、内径等尺寸大小可以根据除尘器的设计需要进行设计，本申请对此不作限定。

例如，如图2和图3所示，导流板4的外径为D1，筒体1的内径为D2，其中，0.80≤D1/D2≤0.95。例如，D1/D2可以为0.80、0.85、0.90或0.95。可以理解的是，导流板4与筒体1之间具有间隙，从而可以便于气体流动，提高除尘的效率。例如，120mm≤D1≤130mm，140mm≤D2≤150mm。本申请的发明人通过研究发现，当导流板4的外径和筒体1的内径满足上述范围时，可以使得提高除尘效率，降低压力损失，且减轻可以除尘器的重量。

可选地，如图2所示，排气管3包括相连的第一段31和第二段32，第一段31位于筒体1外，第二段32位于筒体1内，第一段31的内径为D3，第二段32的内径为D4，进气管6的内径为D5，其中，D3＝D5，0.58≤D3/D4≤0.85。可以理解的是，由于第一段31的内径等于进气管6的内径，从而可以使得除尘器的进气压力和出气压力一致，使得除尘器内的气体流动较为稳定，有利于提高除尘器的除尘效果。其中，D3/D4可以为0.58、0.7、0.8和0.85。例如，28mm≤D3＝D5≤34mm，40mm≤D4≤48mm。本申请的发明人通过试验研究发现，当第一段31的内径、第二段32的内径和进气管6的内径满足上述范围时，可以使得除尘器的除尘性能较佳。

进一步地，如图2和图4所示，第二段32的长度为L1，导流板4的长度为L2，其中，215mm≤L1≤240mm，190mm≤L2≤210mm。导流板4的螺旋角为β，其中，8°≤β≤11°。可以理解的是，导流板4的外形结构与绞龙叶片类似，且导流板4的长度小于第二段32的长度。本申请的发明人通过试验研究发现，当导流板4设置为上述结构时，可以提高导流板4的导流效果，使得排气管3排出的气流中灰尘含量较少，除尘效果更好。

在一个具体地实施例中，如图1至图4所示，导流板4的螺旋角β为10°，厚度为3mm，导流板4的外直径为120mm，导流板4的内直径为52mm，导流板4的长度为190mm。第一段31的内径为32mm，进气管6的内径为32mm；第二段32的长度为220mm，第二段32的内径为45mm，筒体1的内径为145mm，集灰斗2的锥度α为14°。

发明人对本申请的实施例的除尘器进行仿真试验。针对除尘器内部结构尺寸及除尘控制参数,通过控制变量法分析各结构参数和控制参数对煤粉燃烧性能的影响。图5、图6和图7分别反映了本发明所述除尘器内部二维流线图、气流速度场和粒子速度场。

如图5至图7所示，当含尘气流由过渡管5进入筒体1内部时，气流将由垂直入口的直线运动变为沿筒体1内壁的圆周运动。绝大部分气流沿筒体1内壁自上而下由导流通道41的上端呈螺旋状朝集灰斗2流动，含尘气体在旋转过程中产生的离心力将密度远大于气体密度的粉尘颗粒甩向筒体1内壁，粉尘颗粒与筒体1内壁接触后便失去惯性力，进而沿筒体1内壁表面滑落入集灰斗2。另外，旋转下降的含尘气流到达集灰斗2后，因锥形角度收缩，迫使气流向筒体1中心的排气管3入口处聚集。当到达集灰斗2位置时，净化过的气流会向自至下而上反向继续作螺旋形流动，最后净化气流经排气管3排出。本发明的实施例的除尘器通过采用上述设置可以使得除尘器的除尘效率更高，除尘效果更好。

如图8至图10所示，发明人对未设置导流板4的除尘器进行仿真试验。由于除尘器内没有设置导流板4，自进气管6流入的另一小部分气体，会流向筒体1的顶部，然后沿排气管3外壁竖直向下流动。当到达排气管3入口处，随净化气流一同从排气管3排出，而分散在这一部分气流中的粉尘颗粒也会一同被带走。

由图8可知，气流汇集到集灰斗2底部后，再折反向上的旋转时，在集灰斗2接近底部位置会产生明显局部涡流，此涡流会将已沉降捕获的粉尘颗粒重新卷起，特别是细粉颗粒，并通过排气管3上升带走逃逸，也就是二次夹带。据分析，底部粉尘颗粒卷带的粉尘量占从排气管3逃逸粉尘颗粒总量的20％～30％。因此，底部粉尘颗粒卷带也造成尘器除尘效率降低的重要原因。如图5和图6所示，除尘器的集灰斗2底部无明显涡流，粉尘颗粒二次夹带现象不明显，因此本发明的实施例的除尘器要比未设置导流板4的除尘器的除尘效果要好。

进一步地，发明人通过建立锚杆机用除尘器结构三维计算域模型,对计算域模型划分网格,以捕获粒子与注入粒子数量之比衡量除尘效率,可以计算出本发明实施例的除尘器的除尘效率为97.3％。同时将除尘效率作为优化目标,对除尘器内部结构关键参数进行优化,提高了除尘器的除尘效率,采用捕获粒子与注入粒子数量之比衡量除尘效率,可以满足使用要求。

另外，相较于图8和图9所示的干式直流除尘器,本发明的实施例的除尘器,能够减少集灰斗2中粉尘颗粒的二次夹带,消除部分流向筒体顶部的含尘气流中的粉尘颗粒沿排气管3外壁竖直向下流动随净化气流从排气管3逃逸的可能。从本发明实施例的所获得的除尘效率可知,增加导流板4并配合优化的内部结构使除尘器内部流场更加均匀，除尘效率更高。

综上，本发明的实施例的除尘器具有优化的除尘器结构及除尘控制参数，可以提高除尘效率，降低压力损失，减轻了除尘器重量。

根据本发明的另一实施例的锚杆机包括本发明的除尘器。

根据本发明的实施例的锚杆机，在除尘器工作时，带有灰尘的气流由进气管6通入至筒体1内，由于筒体1内设置有导流板4，从而气流可以沿着导流通道41螺旋向下移动，以使得气流中的大部分灰尘会落入至集灰斗2内，且净化气流可以通过排气管3排出至筒体1外。本发明的实施例的锚杆机的除尘器可以减少集灰斗2中粉尘颗粒的二次夹带,减少部分流向筒体1顶部的含尘气流中的粉尘颗粒被净化气流从排气管3带走的概率。使得筒体1内部的流场更加均匀，除尘效率更高，使用效果更好。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种除尘器，其特征在于，包括：

筒体，所述筒体内设有空腔；

集灰斗，所述集灰斗设于所述筒体的下端且与所述空腔连通；

进气管，所述进气管邻近所述筒体的上端且与所述空腔连通；

排气管，所述排气管穿设于所述筒体，所述排气管的第一端朝下延伸且与所述空腔连通，所述排气管的第二端朝上延伸且伸出于所述筒体；

导流板，所述导流板设于所述空腔内且沿所述筒体的轴向螺旋环绕在所述排气管上，所述导流板与所述排气管的外周壁限定出导流通道，所述导流通道的上端与所述进气管连通，所述导流通道的下端邻近所述排气管的第一端。

2.根据权利要求1所述的除尘器，其特征在于，还包括过渡管，所述过渡管的第一端与所述筒体的侧壁相连，所述过渡管的第二端与所述进气管相连，所述导流通道的上端通过所述过渡管与所述进气管连通，所述筒体的横截面为圆形，在正交于所述筒体轴向的投影面内，所述过渡管的长度方向与所述筒体的相切。

3.根据权利要求1所述的除尘器，其特征在于，所述集灰斗围成的集灰腔为倒锥形，所述集灰斗的上端口的外径与所述筒体的下端口的外径相等，所述筒体的轴线、所述排气管的轴线和所述集灰斗的轴线位于同一直线上。

4.根据权利要求3所述的除尘器，其特征在于，所述集灰斗的轴线与所述集灰斗的外侧壁之间的夹角为α，其中，12°≤α≤16°。

5.根据权利要求3所述的除尘器，其特征在于，所述导流板的外径为D1，所述筒体的内径为D2，其中，0.80≤D1/D2≤0.95。

6.根据权利要求5所述的除尘器，其特征在于，120mm≤D1≤130mm，140mm≤D2≤150mm。

7.根据权利要求1所述的除尘器，其特征在于，所述排气管包括相连的第一段和第二段，所述第一段位于所述筒体外，所述第二段位于筒体内，所述第一段的内径为D3，所述第二段的内径为D4，所述进气管的内径为D5，其中，D3＝D5，0.58≤D3/D4≤0.85。

8.根据权利要求7所述的除尘器，其特征在于，28mm≤D3＝D5≤34mm，40mm≤D4≤48mm。

9.根据权利要求7所述的除尘器，其特征在于，所述第二段的长度为L1，所述导流板的长度为L2，其中，215mm≤L1≤240mm，190mm≤L2≤210mm；和/或，所述导流板的螺旋角为β，其中，8°≤β≤11°。

10.一种锚杆机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的除尘器。

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