本實用新型涉及一種出風口調(diào)控裝置，尤其是涉及一種綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置。

背景技術(shù)：

隨著礦井開采深度的逐年增加，單一工作面開采規(guī)模的不斷提高，煤巷長度、巷道斷面尺寸及推進速度也呈現(xiàn)增大趨勢，使得巷道開拓過程具有瓦斯涌出量大、產(chǎn)塵量大、工作面狹窄、作業(yè)線路長等特點，使掘進通風過程存在很大安全隱患。根據(jù)近年來統(tǒng)計，在掘進過程中發(fā)生的瓦斯與煤塵爆炸事故占礦井瓦斯煤塵爆炸事故總數(shù)的60％～70％。隨煤礦開采深度和廣度的延伸，礦井掘進工作面逐漸呈現(xiàn)出通風距離長、井下采掘地點風量不足、掘進巷道通風阻力過大、通風效率降低等一系列問題。掘進煤巷是一個獨頭巷道，通風回路不完整，稀釋和排除來自煤體涌出的瓦斯和作業(yè)時產(chǎn)生的粉塵是靠由局部通風機和風筒組成的局部通風系統(tǒng)給端頭區(qū)域壓入的新鮮風流來實現(xiàn)的，局部通風系統(tǒng)通風方式、布置位置及出風口速度將直接影響掘進通風風流分布情況，進而影響了瓦斯?jié)舛确植家?guī)律及通風排瓦效果。

由于“煤礦安全規(guī)程”僅規(guī)定了掘進工作面合理的風速范圍和出風口距端頭距離，因此，煤礦解決高速大斷面煤巷掘進工作面對通風需求增加的方式是實施局部通風總量控制，也就是不斷提高局部通風機功率和加大風筒直徑。而掘進工作面風量過度加大，也易造成循環(huán)風、工作區(qū)域局部風速過高，工作條件劣化等現(xiàn)象。掘進巷道的壓入式通風是受限附壁射流通風，與自由射流不同，風流從風筒射出后，由于受到獨頭巷道局限空間的限制，不久便出現(xiàn)了與風流方向相反的流動。因此，掘進工作面射流通風風流結(jié)構(gòu)可分為射流區(qū)、回流區(qū)與渦流區(qū)。射流區(qū)的氣流一部分從圓形風筒射出，同時卷吸一部分回流區(qū)的氣流；回流區(qū)的氣流一部分被射流卷吸，一部分沿掘進巷道經(jīng)出口排出。因此，煤巷長度增加、巷道截面積增加、掘進方式改變、推進速度增加、大設備的使用以及井深增加造成的煤層瓦斯含量增加等，這都使得煤巷掘進局部通風量要求加大，實施粗放式的風量總量控制局部通風已不能適應煤礦采掘方式的高速發(fā)展。根據(jù)煤巷掘進端頭流場流動機理，對掘進通風與瓦斯和煤塵運移相互耦合過程進行精細化管理已成為必要。為此，設計一種綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置是十分必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設計合理且使用操作方便，可調(diào)控出風方向和速度，能夠更大效率的沖散突出瓦斯，減少渦流區(qū)；能夠改變?nèi)L場風流特征以及瓦斯和煤塵的運移規(guī)律，提高工作效率，節(jié)約能源。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：包括風筒、托架和導軌，所述風筒的進風口端與托架的一端轉(zhuǎn)動連接，所述托架的另一端安裝有滑塊，所述導軌內(nèi)安裝有用于推動滑塊、托架和風筒整體沿著導軌前后滑動的前后推動機構(gòu)，所述滑塊與導軌相配合，所述托架與推動滑塊之間安裝有用于帶動托架和風筒整體相對導軌轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)，所述風筒與托架之間鉸接有用于調(diào)節(jié)風筒上下位置的上下調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述風筒的進風口鉸接有多個錐形風葉，多個所述錐形風葉形成圓錐形結(jié)構(gòu)，所述風筒的外壁上固定有葉片調(diào)節(jié)液壓缸，所述葉片調(diào)節(jié)液壓缸和錐形風葉的數(shù)量相等，每個所述錐形風葉對應一個葉片調(diào)節(jié)液壓缸，所述葉片調(diào)節(jié)液壓缸與錐形風葉之間設置有連桿，所述連桿的一端與葉片調(diào)節(jié)液壓缸的活塞桿鉸接，所述連桿的另一端與錐形風葉的外壁鉸接。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括安裝殼、密封蓋、轉(zhuǎn)盤和電機，所述密封蓋固定在安裝殼的端口處，所述安裝殼內(nèi)設置有轉(zhuǎn)盤放置槽，所述安裝殼的外壁上設置有電機安裝槽，所述轉(zhuǎn)盤設置在安裝殼內(nèi)，所述電機安裝在電機安裝槽處，所述電機的輸出端固定安裝有齒輪，所述齒輪位于安裝殼內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤包括齒輪盤和連接盤，所述連接盤設置在齒輪盤的下方，所述齒輪盤的下端面一周設置有轉(zhuǎn)動齒，所述轉(zhuǎn)動齒與齒輪相嚙合，所述連接盤固定在托架上，所述密封蓋固定在滑塊上。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述托架的形狀為U字形，所述風筒的進風口端通過旋轉(zhuǎn)柱與托架的開口端轉(zhuǎn)動連接，所述旋轉(zhuǎn)柱穿過托架和風筒。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述托架的閉口端外壁上固定有安裝盤，所述安裝盤位于連接盤的下方，所述安裝盤和連接盤通過螺栓固定連接。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述風筒的進風口外壁上固定有第一連接環(huán)，所述托架的閉口端內(nèi)壁上固定有第二連接環(huán)，所述前后推動機構(gòu)為液壓缸，所述液壓缸的一端與第一連接環(huán)鉸接，所述液壓缸的另一端與第二連接環(huán)鉸接。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述錐形風葉的數(shù)量為2～10個。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述錐形風葉的數(shù)量為6個。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述滑塊包括固定盤和滑塊體，所述滑塊體固定在固定盤上，所述滑塊體的一端固定有第三連接環(huán)，所述滑塊體與導軌相配合，所述導軌上固定有第四連接環(huán)，所述固定盤的外周固定有導軌固定環(huán)，所述前后推動機構(gòu)為液壓缸，所述液壓缸的一端與第三連接環(huán)固定連接，所述液壓缸的另一端與第四連接環(huán)固定連接。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述風筒的出風口外壁上固定有第五連接環(huán)，所述錐形風葉的連接端外壁上固定有第六連接環(huán)，所述第五連接環(huán)與第六連接環(huán)相配合且兩者通過銷子鉸接，所述錐形風葉的外壁中部固定有第七連接環(huán)，所述葉片調(diào)節(jié)液壓缸的活塞桿與第七連接環(huán)鉸接。

上述的綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置，其特征在于：所述風筒的進風口固定有連接法蘭，所述風筒的外壁中部設置有用于固定葉片調(diào)節(jié)液壓缸的液壓缸固定槽。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、設計合理且使用操作方便。

2、本實用新型在對掘進工作面端頭區(qū)域全風場風流特征以及煤塵和瓦斯運移規(guī)律研究的基礎上，研制一種具有可調(diào)控方向和速度功能的風筒出風口全方位調(diào)控裝置，使其能夠更大效率的沖散突出瓦斯，減少渦流區(qū)；能夠改變?nèi)L場風流特征以及瓦斯和煤塵的運移規(guī)律，提高工作效率，節(jié)約能源。

3、本實用新型在煤礦掘進工作面風機風筒末端安裝，可快速改變送風的風速和風壓，工作可靠性高，節(jié)省了資源，實用性強。

4、本實用新型可有效防止在有限空間氣體射流在掘進工作面容易形成渦流，使煤塵等有害物質(zhì)積聚在端頭工作面，具有爆炸危險的煤塵達到一定濃度時，若在引爆火源的作用下發(fā)生爆炸事故，可有效減少礦毀人亡，減少損失，提高了煤礦安全。

5、本實用新型以高瓦斯礦井煤巷機掘進工作面通風流場特性分析與調(diào)控方式研究為基礎，努力實現(xiàn)煤巷掘進工作面端頭風場可控可調(diào)作為煤巷掘進精細化安全管理的突破口，對促進我國煤礦通風安全領域的應用基礎研究具有重要的理論價值和工程實際意義。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型風筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型錐形風葉的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型導軌的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型安裝殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實用新型密封蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本實用新型電機和齒輪的位置關系示意圖。

圖9為本實用新型轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本實用新型電機和轉(zhuǎn)盤的位置關系示意圖。

圖11為本實用新型托架的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明:

1—風筒； 1-1—第一連接環(huán)； 1-2—連接法蘭；

1-3—液壓缸固定槽； 1-4—旋轉(zhuǎn)柱； 1-5—第五連接環(huán)；

2—錐形風葉； 2-1—第七連接環(huán)； 2-2—第六連接環(huán)；

3—葉片調(diào)節(jié)液壓缸； 4—托架； 4-1—安裝盤；

4-2—第二連接環(huán)； 5—上下調(diào)節(jié)機構(gòu)； 6—安裝殼；

6-1—電機安裝槽； 6-2—轉(zhuǎn)盤放置槽； 7—轉(zhuǎn)盤；

7-1—齒輪盤； 7-2—連接盤； 7-3—轉(zhuǎn)動齒；

8—密封蓋； 9—電機； 9-1—齒輪；

10—滑塊； 10-1—固定盤； 10-2—滑塊體；

10-3—第三連接環(huán)； 11—前后推動機構(gòu)； 12—導軌；

12-1—第四連接環(huán)； 12-2—導軌固定環(huán)； 13—連桿。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括風筒1、托架4和導軌12，所述風筒1的進風口端與托架4的一端轉(zhuǎn)動連接，所述托架4的另一端安裝有滑塊10，所述導軌12內(nèi)安裝有用于推動滑塊10、托架4和風筒1整體沿著導軌12前后滑動的前后推動機構(gòu)11，所述滑塊10與導軌12相配合，所述托架4與推動滑塊10之間安裝有用于帶動托架4和風筒1整體相對導軌12轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)，所述風筒1與托架4之間鉸接有用于調(diào)節(jié)風筒1上下位置的上下調(diào)節(jié)機構(gòu)5，所述風筒1的進風口鉸接有多個錐形風葉2，多個所述錐形風葉2形成圓錐形結(jié)構(gòu)，所述風筒1的外壁上固定有葉片調(diào)節(jié)液壓缸3，所述葉片調(diào)節(jié)液壓缸3和錐形風葉2的數(shù)量相等，每個所述錐形風葉2對應一個葉片調(diào)節(jié)液壓缸3，所述葉片調(diào)節(jié)液壓缸3與錐形風葉2之間設置有連桿13，所述連桿13的一端與葉片調(diào)節(jié)液壓缸3的活塞桿鉸接，所述連桿13的另一端與錐形風葉2的外壁鉸接。其中，風筒1的作用是引導風流沿著一定方向流動，具有阻燃、抗靜電、風阻小、漏風率低、強度高的特點，多個錐形風葉2形成圓錐形結(jié)構(gòu)用于約束風流的流向；葉片調(diào)節(jié)液壓缸3的作用是開閉安裝在風筒1上的錐形風葉2，實現(xiàn)每個獨立錐形風葉2的自由開閉。

如圖1、圖6至圖10所示，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括安裝殼6、密封蓋8、轉(zhuǎn)盤7和電機9，所述密封蓋8固定在安裝殼6的端口處，所述安裝殼6內(nèi)設置有轉(zhuǎn)盤放置槽6-2，所述安裝殼6的外壁上設置有電機安裝槽6-1，所述轉(zhuǎn)盤7設置在安裝殼6內(nèi)，所述電機9安裝在電機安裝槽6-1處，所述電機9的輸出端固定安裝有齒輪9-1，所述齒輪9-1位于安裝殼6內(nèi)，所述轉(zhuǎn)盤7包括齒輪盤7-1和連接盤7-2，所述連接盤7-2設置在齒輪盤7-1的下方，所述齒輪盤7-1的下端面一周設置有轉(zhuǎn)動齒7-3，所述轉(zhuǎn)動齒7-3與齒輪9-1相嚙合，所述連接盤7-2固定在托架4上，所述密封蓋8固定在滑塊10上。使用時，電機9帶動齒輪9-1轉(zhuǎn)動，齒輪9-1帶動齒輪盤7-1轉(zhuǎn)動，齒輪盤7-1轉(zhuǎn)動則轉(zhuǎn)盤7轉(zhuǎn)動，因此，轉(zhuǎn)盤7帶動托架4和風筒1整體轉(zhuǎn)動。滑塊10連接由安裝殼6、密封蓋8、轉(zhuǎn)盤7和電機9組成的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)，用于實現(xiàn)風筒1在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。

如圖1和圖11所示，所述托架4的形狀為U字形，所述風筒1的進風口端通過旋轉(zhuǎn)柱1-4與托架4的開口端轉(zhuǎn)動連接，所述旋轉(zhuǎn)柱1-4穿過托架4和風筒1，風筒1以旋轉(zhuǎn)柱1-4為軸心上下轉(zhuǎn)動。

如圖1和圖11所示，所述托架4的閉口端外壁上固定有安裝盤4-1，所述安裝盤4-1位于連接盤7-2的下方，所述安裝盤4-1和連接盤7-2通過螺栓固定連接。

如圖1、圖2和圖11所示，所述風筒1的進風口外壁上固定有第一連接環(huán)1-1，所述托架4的閉口端內(nèi)壁上固定有第二連接環(huán)4-2，所述前后推動機構(gòu)11為液壓缸，所述液壓缸的一端與第一連接環(huán)1-1鉸接，所述液壓缸的另一端與第二連接環(huán)4-2鉸接。

本實施例中，所述錐形風葉2的數(shù)量為2～10個，錐形風葉2的數(shù)量最少為2個，如果錐形風葉2的數(shù)量為一個時，只能實現(xiàn)整體的閉合，只有兩個以上的錐形風葉2才能實現(xiàn)風筒1截面的部分展開、部分閉合，隨實際通風需要進行調(diào)節(jié)；如果錐形風葉2的數(shù)量為大于10個時，錐形風葉2就要求葉片調(diào)節(jié)液壓缸3也要滿足同樣的個數(shù)，這樣成本過高，且大大增加了錐形風葉2的調(diào)節(jié)難度。

優(yōu)選的，所述錐形風葉2的數(shù)量為6個，能夠很好的滿足局部通風不同方向上的射流。

如圖1、圖4和圖5所示，所述滑塊10包括固定盤10-1和滑塊體10-2，所述滑塊體10-2固定在固定盤10-1上，所述滑塊體10-2的一端固定有第三連接環(huán)10-3，所述滑塊體10-2與導軌12相配合，所述導軌12上固定有第四連接環(huán)12-1，所述固定盤10-1的外周固定有導軌固定環(huán)12-2，所述前后推動機構(gòu)11為液壓缸，所述液壓缸的一端與第三連接環(huán)10-3固定連接，所述液壓缸的另一端與第四連接環(huán)12-1固定連接。

如圖1至圖3所示，所述風筒1的出風口外壁上固定有第五連接環(huán)1-5，所述錐形風葉2的連接端外壁上固定有第六連接環(huán)2-2，所述第五連接環(huán)1-5與第六連接環(huán)2-2相配合且兩者通過銷子鉸接，所述錐形風葉2的外壁中部固定有第七連接環(huán)2-1，所述葉片調(diào)節(jié)液壓缸3的活塞桿與第七連接環(huán)2-1鉸接。

如圖2所示，所述風筒1的進風口固定有連接法蘭1-2，所述風筒1的外壁中部設置有用于固定葉片調(diào)節(jié)液壓缸3的液壓缸固定槽1-3。

本實用新型的工作原理為：本實用新型在使用時需安裝在綜掘工作面風筒出風口位置，具體的，經(jīng)穿過導軌固定環(huán)12-2的螺栓將導軌12固定在掘進巷道內(nèi)壁上，通過連接法蘭1-2將風筒1與綜掘工作面風筒連接。正常工作情況下，錐形風葉2全部打開，滿足綜掘工作面日常風量。當掘進巷道迎頭工作面中瓦斯突出，或日常送風方式使綜掘工作面渦流區(qū)積聚了瓦斯和粉塵濃度過高時，在不改變原有風量的情況下，通過風筒出風口全方位調(diào)控裝置調(diào)整一個合適的出風口位置和角度，以及調(diào)整錐形風葉2的打開個數(shù)，即減小出風口截面來達到及時吹散瓦斯、稀釋煤塵的目的。

具體操作方式為：壓入式通風風筒安裝在掘進巷道的左側(cè)壁，當掘進巷道右下角渦流區(qū)涌出大量瓦斯時，傳感器檢測并由報警器報警。在通風量不變的情況下，根據(jù)瓦斯報警器傳遞過來的位置信息，由前后推動機構(gòu)11將推動滑塊10、托架4和風筒1整體前移至合適位置；然后開啟電機9，通過齒輪傳動帶動轉(zhuǎn)盤7轉(zhuǎn)動，由轉(zhuǎn)盤7帶動托架4和風筒1整體向右旋轉(zhuǎn)一定方向；接著由上下調(diào)節(jié)機構(gòu)5帶動風筒1向下移動，使風筒1的出口正對著掘進巷道的右下角，并由葉片調(diào)節(jié)液壓缸3帶動錐形風葉2，關閉左邊2～3個錐形風葉2；以減小出風口面積、增大風速，從而更快的稀釋瓦斯?jié)舛?，提高排瓦排塵效率，能夠更大效率的沖散突出瓦斯，減少渦流區(qū)；能夠改變風場風流特征以及瓦斯和煤塵的運移規(guī)律，提高工作效率，節(jié)約能源。當瓦斯擴散完后，本實用新型綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置回到原處，打開所關閉的錐形風葉2，回到正常工作狀態(tài)。

本實用新型綜掘工作面風筒出風口全方位調(diào)控裝置對掘進機端頭工作面流場影響進行模擬分析，得到以下結(jié)論：

(1)風筒出風口全方位調(diào)控裝置的錐形風葉2全開狀態(tài)下，在掘進巷道中，高速風區(qū)區(qū)域較小，低速風區(qū)所占區(qū)域比較大，有限空間氣體射流，在掘進工作面形成渦流，使煤塵等有害物質(zhì)積聚在端頭工作面，當入風井巷和采掘工作面的風源含塵量超過0.5mg/m³時，應采取風流凈化措施。

(2)風筒出風口全方位調(diào)控裝置的錐形風葉2在關閉兩個狀態(tài)下，從整體來看，在掘進巷道中，高速風區(qū)增大，低速風區(qū)減小，在掘進工作面附近的風速也變大；在端頭工作面的渦流區(qū)域減小，只是在出風口附近由于氣體卷吸作用形成小渦流。此種情況適用于吹散和稀釋巷道右下方的瓦斯和煤塵，有助提高吹散瓦斯、稀釋煤塵的效率，達到節(jié)能目的。

(3)風筒出風口全方位調(diào)控裝置的錐形風葉2在關閉三個(6點鐘到12點鐘方向)狀態(tài)下，就整體而言，在端頭工作面的渦流區(qū)域減小，只是在出風口附近由于氣體卷吸作用形成小渦流，但高速風區(qū)增大，低速風區(qū)減小，有助提高吹散瓦斯、稀釋煤塵的效率，達到節(jié)能目的。此類情況可用于吹散右下方瓦斯和煤塵，但效果卻不如關閉兩個錐形風葉2的情況，其優(yōu)點在于其左側(cè)風速較大。

(4)風筒出風口全方位調(diào)控裝置的錐形風葉2在關閉三個(3點鐘到9點鐘方向)狀態(tài)下，從整體看明顯地高速風區(qū)增大，低速風區(qū)減小，尤其是右上方高速風區(qū)不斷增大，在掘進工作面附近的風速也變大；在端頭工作面的渦流區(qū)域減小，只是在出風口附近由于氣體卷吸作用形成小渦流。此類情況可用于吹散巷道右上方的瓦斯或煤塵，有助提高吹散瓦斯、稀釋煤塵的效率，達到節(jié)能目的。

(5)風筒出風口全方位調(diào)控裝置在前進0.5m狀態(tài)下，在距工作面5m距離范圍內(nèi)，整個巷道范圍都存在高速風區(qū)，尤其是左方，速度更大，距工作面7m距離時，大面積處于低速情況。此類狀況適用于沖散左方及工作面上的瓦斯及煤塵。

(6)風筒出風口全方位調(diào)控裝置在前進1m狀態(tài)下，在巷道中貼壁區(qū)域的風速較高，在距工作面3m距離范圍內(nèi)，整個巷道范圍都存在高速風區(qū)，速度較大，距工作面5m距離時后，大面積處于低速情況。此類狀況適用于沖散左方、右方及工作面上的瓦斯及煤塵，尤其是工作面的突出瓦斯。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。