[發明專利]一種氣動式氣渣分離裝置及方法

無效

• 申請號: 201310120961.1
• 申請日: 2013-04-09
• 公開（公告）號: CN103195469A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 葛兆龍;程亮;盧義玉;夏彬偉;孫大發;陳久福;龍建明;李文樹;丁紅;楊楓
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;B01D50/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種氣動式氣渣分離裝置，其特征在于：包括瓦斯粉塵捕捉器（1）、氣動引射器（2）、降塵分離桶（3）、連接軟管（4）、高壓管道（5）、瓦斯連接管道（6）和瓦斯抽采管道（7）；

所述瓦斯粉塵捕捉器（1）用于收集鉆孔內的粉塵和瓦斯，所述連接軟管（4）連接瓦斯粉塵捕捉器（1）與氣動引射器（2），將瓦斯粉塵捕捉器（1）收集到的氣渣混合流輸送到氣動引射器（2）；

所述氣動引射器（2）安裝在降塵分離桶（3）側壁上，包括引射噴嘴（21）、吸入室（22）、混合管（23）和擴散管（24）；所述引射噴嘴（21）通過螺紋穿過后端蓋與吸入室（22）同心連接，并深入吸入室（22）內，工作氣流高速通過引射噴嘴（21）在吸入室（22）內形成負壓；所述吸入室（22）為中空的圓柱形腔體，吸入室（22）的側壁上設置吸入口（25），與吸入室（22）的軸心線呈夾角布置；所述混合管（23）為圓柱形管道，用于混合工作氣流和引射氣流，并連接吸入室（22）和擴散管（24）；所述擴散管（24）為圓錐形管道，用于降低輸出混合流體速度；所述引射噴嘴（21）的噴嘴入口（26）與高壓管道（5）連接，輸入高壓氣體進入氣動引射器（2）使其產生吸入壓力；所述吸入口（25）與連接軟管（4）連接，增大連接軟管（4）進口與出口之間的壓力差并將吸入的氣渣混合流體輸送到降塵分離桶（3），所述擴散管（24）伸進降塵分離桶（3）內；

所述降塵分離桶（3）用于沉降混合氣流中的粉塵，并將渣混合物分離成氣體、液體和固體，包括降塵水霧噴頭（31）、滑渣板（32）、排水管接口（33）、排渣口（34）、排氣口（35）；所述降塵水霧噴頭（31）安裝在降塵分離桶（3）的頂蓋（37）上，均勻布置在頂蓋中心和距離中心三分之二半徑的圓周上，與壓水管連接，使用時噴出水霧沉降擴散管（24）輸入混合氣流中的粉塵；桶體靠底部設有排水管接口（33）和排渣口（34）；桶體中斜向設有滑渣板（32），板上有微孔，滑渣板（32）的低端接排渣口（34），通過板上的微孔分離水渣，水經微孔下降至桶底，渣沿滑渣板滑下經排渣口（34）排除桶外，所述排水口（33）通過與排水管道連接排除分離桶內的水；桶體的頂蓋上設置有排氣口（35），排氣口（35）通過瓦斯連接管（6）連接瓦斯抽采管道（7），配合排除桶內氣體。

2.根據權利要求1所述的瓦斯粉塵捕捉器，其特征在于：所述瓦斯粉塵捕捉器（1）包括捕捉筒（11）、封孔膠囊（12）、充氣樁頭（13）和密封端蓋（14），所述捕捉筒（11）為中空結構保證鉆桿正常鉆進和氣流流動；在捕捉筒（11）前端外周設置封孔膠囊（12），封孔膠囊（12）與充氣樁頭（13）連接，封孔膠囊（12）在使用時通過充氣樁頭（13）壓入高壓氣體，使封孔膠囊（12）膨脹固定捕捉筒（11），并且密封捕捉筒（11）與鉆孔孔壁之間的空隙，防止瓦斯粉塵泄露；在捕捉筒（11）的后端設置密封端蓋（14），密封端蓋（14）通過組合密封腔保持旋轉鉆桿與捕捉筒（11）的良好密封。

3.根據權利要求1所述的氣動式氣渣分離裝置，其特征在于：所述氣動引射器（2）的吸入室（22）為一圓柱形空間，前端是具有螺紋中心孔的端蓋，所述引射噴嘴（21）的噴嘴入口（26）外表面加工有螺紋，所述引射噴嘴（2）穿置在吸入室（22）的中心，與吸入室（22）的端蓋連接，方便更換噴嘴或者調節喉嘴距，使引射噴嘴（21）位置可前后調節，優化氣動引射器（2）的吸入壓力和吸氣量。

4.根據權利要求1、2或3所述的氣動式氣渣分離裝置，其特征在于：所述降塵分離桶頂蓋（37）上的排氣口（35）里面布置有過濾網（38），防止沉降不完全的粉塵隨氣體流進瓦斯抽放管道（7）；頂蓋（37）通過扣件（39）與降塵分離桶（3）固定，頂蓋（37）與桶體之間設有密封墊圈。

5.根據權利要求1、2或3所述的氣動式氣渣分離裝置，其特征在于：所述高壓管道（5）通過單向閥（51）連接氣動引射器（2）的噴嘴入口（26），輸送高壓風流進入引射器噴嘴（21）。

6.根據權利要求1、2或3所述的氣動式氣渣分離裝置，其特征在于：所述降塵分離桶（3）上設置有支座（36），固定氣動引射器（2）。

7.根據權利要求1、2或3所述的氣動式氣渣分離裝置，其特征在于：所述密封端蓋（14）采用聚四氟乙烯制成；所述滑渣板（32）采用聚四氟乙烯材料制成；所述氣動引射器（2）整體采用聚四氟乙烯棒材加工。

8.使用權利要求1-7所述的氣動式氣渣分離裝置進行煤礦鉆孔氣水渣分離的方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）鉆孔施工過程中，鉆孔鉆進一定距離后退出鉆頭，套上瓦斯粉塵捕捉器（1），利用井下壓風通過充氣樁頭（13）使封孔膠囊膨脹（12）膨脹將瓦斯粉塵捕捉器（1）固定在鉆孔孔口；

（2）依次連接各管道，包括連接軟管（4）、高壓管道（5）、瓦斯連接管道（6），并保證各接頭處密封性良好；

（3）鉆機繼續鉆進，開啟單向閥（51）讓高壓氣流進入氣動引射器（2），引射器吸入室（22）產生負壓，通過連接軟管（4）將瓦斯粉塵捕捉器（1）中的氣固混合流吸入引射器，經混合管（23）混合和擴散管（24）降壓，混合流進入降塵分離桶（3）；

（4）同時，打開降塵分離桶（3）上的降塵水霧噴頭（31）和排氣口（35）的閥門，降塵水霧噴頭（31）噴霧降塵，瓦斯氣體由于密度較輕經排氣口（35）進入瓦斯抽采管道（7），沉降后的粉塵沿滑渣板（32）滑下經排渣口（34）排除分離桶，水經滑渣板（34）過濾沿排水口（33）進入排水管道，排入巷道水溝；

（5）根據井下壓風系統風壓、風量和瓦斯粉塵量，旋動噴嘴入口（26）的螺紋，改變喉嘴距，調節吸入壓力、風量和出口壓力；

（6）鉆孔施工完成后，退出鉆桿及瓦斯粉塵捕捉器（1），打開分離桶頂蓋（37），對降塵分離桶（3）內進行清洗，防止下次使用過程中出現堵塞。