一种泡沫与喷雾一体化喷头

摘要

本发明公开了一种泡沫与喷雾一体化喷头，包括喷头顶盖，喷头顶盖一端设有喷射口，喷头顶盖另一端与喷头底座一端相连并形成空腔，喷头顶盖侧面设有高压水管接口，高压水管接口与高压水管接头相连，喷头底座另一端设有泡沫管接口，泡沫管接口与泡沫输送管接头相连，两用球形喷嘴设置在空腔内，两用球形喷嘴中心设有泡沫通道，在泡沫通道四周开设有多个高压水通道，泡沫输送管接头通过泡沫通道与喷射口连通，高压水管接头通过高压水通道与泡沫通道连通。本发明同时具有喷射泡沫和喷雾的功能，喷射状态切换方便、可靠性强，泡沫或喷雾喷出后射程远、射流形态合理、射流分布均匀，能保证在煤矿井下高效降尘效并大幅降低降尘成本。

说明书

技术领域

本发明涉及用于降尘的泡沫、喷雾两用喷头，尤其适用于掘进机截割头、采煤机滚 筒、采石场等产尘作业地点的粉尘防治。

背景技术

在采矿、建筑等行业粉尘对人体健康和安全生产构成了严重的威胁，据国家卫生部 通报数据，我国尘肺病年新增病例占职业病报告总例数的80％以上，其中50％的尘肺病 患者来自煤矿行业。自PM2.5浓度作为空气质量指标以来，有害粉尘防治成为政府监管 部门和普通大众空前关注的问题，革新粉尘防治技术迫在眉睫。

在煤矿井下，喷雾降尘技术由于具有成本低、使用灵活、维护方便等优势在井下各 个产尘点得到了广泛的应用。但由于雾滴之间呈离散状态，因此在截割、钻进等产尘量 较大的情况下无法达到满意的降尘效果。新型的泡沫降尘技术，利用了泡沫湿润性好、 体积大、粘附性强等特点，降尘效率相对与喷雾降尘有显著的提高，并且耗水量大幅降 低。现场实践表明，泡沫降尘技术虽然降尘效率较高但目前面临使用成本较高的问题， 主要由发泡剂消耗量过大造成。因此必须降低在保证降尘效果的前提下大幅降低泡沫的 使用量，一方面应降低泡沫流量、提高喷射准确度，另一方面应在产尘量较小的生产工 序中利用喷雾代替泡沫进行降尘。综上所述，亟待研发一种能实现泡沫和喷雾方便切换 的一体化喷头以实现低成本、高效降尘的目标。

目前雾化喷头多种多样，为达到良好的喷雾降尘效果，一般要求雾滴粒径低于150 μm，现有的高压喷雾喷头和空气雾化喷头能达到该要求。目前专门的泡沫喷头较少并 且存在各自的缺陷，专利ZL200820040749.9公开了一种适用于煤矿泡沫降尘用的泡沫 喷头，由于该喷头内部腔体具有突变结构，使得泡沫在喷头内发生破裂、发泡倍数显著 降低。专利ZL201120270768.2也公开了一种泡沫降尘喷头，其内部腔体进行了圆滑处 理，降低了泡沫损失量，但是这种喷头喷出的扇形泡沫流厚度不均匀。专利 ZL201210389706.2公开的一种弧扇泡沫喷头利用外导流方式避免了突变结构的同时实 现了泡沫射流的均匀分布。以上三种喷头具有的共同缺点在于：第一，喷头通过丝扣与 喷头支架连接，在机械作业过程中容易因振动而松动；第二，喷头在安装完成后无法调 节喷射角度，难以准确地喷射尘源。专利ZL201220668031.0公开了一种抗振球接头， 具有抗振和角度可调的功能。专利ZL201310161738.1公开了一种角度可调的泡沫喷头， 同样具有抗振和角度可调的功能，但是该喷嘴的泡沫通道由盲孔条形槽组成，这种结构 一方面形成了截面突变，会增大泡沫损失量，另一方面会导致泡沫射流的扩散角过小， 无法有效覆盖尘源。

发明内容

发明目的：针对现有喷射泡沫技术存在的问题以及泡沫与喷雾技术联用的技术空 白，本发明提供一种泡沫与喷雾一体化喷头，不仅增大了泡沫的有效利用率、提高了喷 头的可靠性和通用性，而且同时具备喷射泡沫和喷雾两种功能，在保证降尘效率的同时 大幅降低使用成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种泡沫与喷雾一体化喷头， 包括两用球形喷嘴、喷头顶盖、喷头底座、泡沫输送管接头、高压水管接头，喷头顶盖 一端设有喷射口，喷头顶盖另一端与喷头底座一端相连并在喷头顶盖与喷头底座之间形 成空腔，喷头顶盖侧面设有高压水管接口，高压水管接口与高压水管接头相连，喷头底 座另一端设有泡沫管接口，泡沫管接口与泡沫输送管接头相连，两用球形喷嘴设置在空 腔内，两用球形喷嘴中心设有泡沫通道，在泡沫通道四周开设有多个高压水通道，泡沫 输送管接头通过泡沫通道与喷射口连通，高压水管接头通过高压水通道与泡沫通道连 通。

进一步的，所述泡沫通道为渐变结构，泡沫通道入口的横截面呈圆形，泡沫通道出 口的横截面为中间较宽、两侧较窄的多边形；所述泡沫通道出口外侧设有扩散槽；所述 泡沫通道的中轴线和高压水通道的中轴线形成的夹角大于0°并且小于90°。

进一步的，所述喷头顶盖与喷头底座之间、高压水管接口与高压水管接头之间以及 泡沫管接口与泡沫输送管接头之间均通过U形卡固定。

进一步的，所述喷头顶盖与两用球形喷嘴的接触面以及喷头底座与两用球形喷嘴的 接触面均设有密封圈安装台阶，喷头顶盖与喷头底座的接触面、高压水管接口与高压水 管接头的接触面以及泡沫管接口与泡沫输送管接头的接触面均设有密封圈安装槽，密封 圈安装台阶和密封圈安装槽均设有密封圈。

修改权利要求的话，此处请做相应修改。

有益效果：

(1)本发明同时具有喷射泡沫和喷雾的功能，只需通过上游的阀门组控制气、水 供应方式便可实现泡沫和喷雾两种降尘方式的快速切换，使用者可根据生产工序的产尘 特性选择合适的降尘方式，在保证高效降尘的同时能大幅降低使用成本。

(2)由于两用球形喷嘴内部的泡沫通道采用了渐变结构，极大地降低了泡沫在喷 嘴内的破碎损失，泡沫通道多边形出口截面和扩散槽的设计保证了泡沫流和雾流喷出后 在空气中形成均匀的流场并具有合适的扩散范围，有利于对尘源进行准确喷射；；

(3)高压水通道与泡沫通道的斜交结构能够充分利用高速气流的冲击产生粒径满 足降尘要求的雾滴。

(4)喷头各个部件之间通过U形卡的方式连接，不仅安装方便而且能有效避免因 振动引起的松动。喷头内具有可靠的密封结构，能有效避免流体泄露。

(5)此外两用球形喷嘴在装配完成后依然能进行喷射角度调节，使用更加便捷。

附图说明

图1为本发明的分解结构示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为两用球形喷嘴的主视图；

图4为两用球形喷嘴的右视图；

图5为两用球形喷嘴的俯视图。

图中：1、两用球形喷嘴，2、喷头顶盖，3、喷头底座，4、泡沫输送管接头，5、 高压水管接头，6、密封圈，7、U形卡，8、高压水管接口，9、泡沫管接口，10、泡沫 通道，11、高压水通道，12、泡沫通道入口，13、泡沫通道出口，14、扩散槽，15、密 封圈安装台阶，16、空腔，17、密封圈安装槽，18-喷射口。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1至5所示，本发明的一种泡沫与喷雾一体化喷头包括两用球形喷嘴1、喷头 顶盖2、喷头底座3、泡沫输送管接头4、高压水管接头5。

喷头顶盖2一端设有喷射口18，喷头顶盖2另一端与喷头底座3一端相连并在喷头 顶盖2与喷头底座3之间形成空腔16，喷头顶盖2侧面设有高压水管接口8，高压水管 接口8与高压水管接头5相连，喷头底座3另一端设有泡沫管接口9，泡沫管接口9与 泡沫输送管接头4相连，两用球形喷嘴1设置在空腔16内，两用球形喷嘴1中心设有 泡沫通道10，所述泡沫通道10为渐变结构，泡沫通道入口12的横截面呈圆形，泡沫通 道出口13的横截面为中间较宽、两侧较窄的多边形，在所述泡沫通道出口13外侧设有 扩散槽14，在泡沫通道10四周开设有多个高压水通道11，并且泡沫通道10的中轴线 和高压水通道11的中轴线形成的夹角大于0°并且小于90°。

本实施例中，所述喷头顶盖2与喷头底座3之间、高压水管接口8与高压水管接头 5之间以及泡沫管接口9与泡沫输送管接头4之间均通过U形卡7固定；并且为了避免 流体泄露，所述喷头顶盖2与两用球形喷嘴1的接触面以及喷头底座3与两用球形喷嘴 1的接触面均设有密封圈安装台阶15，喷头顶盖2与喷头底座3的接触面、高压水管接 口8与高压水管接头5的接触面以及泡沫管接口9与泡沫输送管接头4的接触面均设有 密封圈安装槽17，密封圈安装台阶15和密封圈安装槽17均设有密封圈6。

使用时，可通过控制上游阀门组对泡沫和喷雾两种降尘方式进行反复切换，不需要 拆装任何部件。喷雾时，从高压水管接头5送入高压水，从泡沫输送管接头4送入压缩 空气，高压水通过喷头顶盖2和高压水通道11与通过喷头底座3进入泡沫通道10的高 速气流发生冲击，形成雾滴粒径极小的高速雾流，雾流经过泡沫通道出口13和扩散槽 14的约束，以均匀的厚度和一定的扩散角从喷射口18喷出，对尘源进行治理。喷射泡 沫时，关闭高压水管接头5，仅从泡沫输送管接头4送入降尘泡沫，泡沫经过泡沫通道 出口13和扩散槽14的约束约束后，以均匀的厚度和一定的扩散角从喷射口18喷出喷 出，对尘源进行治理。

由于两用球形喷嘴2内部的泡沫流动通道10采用了渐变结构，极大地降低了泡沫 在喷嘴内的破碎损失，泡沫流动通道10多边形出口截面和扩散槽14的设计保证了泡沫 流和雾流喷出后在空气中形成均匀的流场并具有合适的扩散范围，有利于对尘源进行准 确喷射。此外，高压水通道11与泡沫通道10的斜交结构能够充分利用高速气流的冲击 产生粒径满足降尘要求的雾滴。

另外，由于内置于喷头顶盖2和喷头底座3形成的空腔16内的两用球形喷嘴是球 形，故在具有一定出口面积的喷射口18允许范围内可以进行一定程度的旋转而不影响 泡沫与水雾的喷射。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。