CN102877804B

CN102877804B - 风钻成孔及钻进除尘设备

Info

Publication number: CN102877804B
Application number: CN201210223002.8A
Authority: CN
Inventors: 胡建业; 王逢睿; 孙博; 杨涛; 王捷; 周鹏; 姜效玺; 任飞虎; 刘海龙
Original assignee: Northwest Research Institute Co Ltd of CREC
Current assignee: Northwest Research Institute Co Ltd of CREC
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: CN102877804A

Abstract

本发明提供了一种风钻成孔及钻进除尘设备，以解决现有的粉尘搜集装置密闭效果不好的问题。它包括除尘器，粉尘搜集器，所述除尘器上设有流线型三通，所述流线型三通的尾部连接有所述粉尘搜集器，所述除尘器内设有动密封装置和静密封装置，所述动密封装置包括至少两层套在钻杆上的活动挡片，所述活动挡片为一个孔径大于钻杆直径的圆环状片，所述静密封装置为设置在除尘器尾部的可吸收粉尘的介质。本发明采用流线型三通引导粉尘进入渣尘分离器。渣尘引导口采用流线型挡板，引导渣尘随气流进入渣尘分离器，引导效果更好；采用动密封和静密封想结合的密封方式，密封效果好。

Description

风钻成孔及钻进除尘设备

技术领域

本发明属于机械领域，特别涉及一种适用于岩石地层钻孔施工过程中的除尘设备。

背景技术

随着国家对石质文物保护工作的进一步重视，文物保护工作的范围及力度都进一步增加。锚固作为石质文物保护的常规手段之一，在文物赋存岩体广泛使用。钻机可以分为风钻、电钻、液压钻，风钻在锚索锚杆成孔上应用最为广泛。风钻的开孔和钻进过程之中将产生大量的尘渣。粉尘可以漂浮1公里以上，对从事施工的工人健康损害较大；对景区的正常开放及游客的游览产生负面影响；粉尘落在文物本体表面也会对文物本体产生污染。

针对文物保护工作的特殊性，风钻的除尘设备的产生就成为一种必然。现有专利为专利申请号为“201020170298.8”的实用新型专利《一种环保粉尘搜集装置》。这种粉尘搜集装置存在以下三个问题：

1、粉尘搜集装置密闭效果不好，仍有大量粉尘溢出，还是对施工人员造成一定的伤害，如果在文物本体附近施工，还是一定程度上对文物本体产生污染；

2、渣尘通过反弹进入消尘器，反弹后速度降低，进入消尘器的效果不好，且未进行渣尘分离，经常由于消尘不畅而被迫停止钻进工作；

3、没有开孔除尘相关设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种风钻成孔及钻进除尘设备，以解决现有的粉尘搜集装置密闭效果不好的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种风钻成孔及钻进除尘设备，包括除尘器，粉尘搜集器，所述除尘器上设有流线型三通，所述流线型三通的尾部连接有所述粉尘搜集器，所述除尘器内设有动密封装置和静密封装置，所述动密封装置包括至少两层套在钻杆上的活动挡片，所述活动挡片为一个孔径大于钻杆直径的圆环状片，所述静密封装置为设置在除尘器尾部的可吸收粉尘的介质。

所述活动挡片为两层，分别为第一活动挡片和第二活动挡片，所述第一活动挡片和第二活动挡片依次设置在钻杆的尾部，所述第一活动挡片和第二活动挡片的下端与除尘器的内壁接触，所述第一活动挡片前设有螺母，所述第一活动挡片后设有挡板；所述第二活动挡片设置在除尘器的尾端，所述第二活动挡片前设有尾部螺母；所述第一活动挡片和第二活动挡片之间设有所述静密封装置。

做为本发明的进一步改进，所述动密封装置还包括第三活动挡片，所述第三活动挡片设置在所述流线型三通内的流线型挡板的前侧。

所述活动挡片的孔径大于钻杆直径6mm～10mm。

所述设置在除尘器尾部的可吸收粉尘的介质为海绵。

做为本发明的又一项改进，所述流线型三通和粉尘搜集器之间设有渣尘分离器。

做为本发明的又一项改进，在除尘器开口处设有喇叭口防尘罩。

本发明的有益效果是：

1、增加除尘器钻杆密封措施。

采用三层活动挡片进行动密封。活动挡片在钻杆带动下由于离心力随钻杆转动或振动，形成动密封。两层活动挡片之间填充海绵等吸收粉尘，形成静密封。采用动密封和静密封想结合的密封方式，密封效果好。

2、改进渣尘引导方式及处理方式。

采用流线型三通引导粉尘进入渣尘分离器。渣尘引导口采用流线型挡板，引导渣尘随气流进入渣尘分离器，引导效果更好。设置渣尘分离器，渣尘沿流线型挡板从仪器下部通道进入渣尘分离器，其原理是由于渣尘分离器截面较大使风压降低，岩渣和部分粉尘在渣尘分离器处搜集，剩余粉尘随气流进入粉尘搜集袋。

3、增加开孔设备

在开孔时，增加喇叭口防尘罩，防止渣尘溢出。

附图说明

图1是本发明的除尘器的结构示意图；

图2是本发明在钻进时的工作示意图；

图3 是本发明在开孔时的工作示意图；

图4 是钻机周围粉尘分布规律；

图5 是钻机主风向粉尘分布规律；

图6时有无除尘器粉尘浓度差别；

图7有除尘器和无施工条件下粉尘浓度对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明风钻成孔及钻进除尘设备包括除尘器6、粉尘搜集器11，除尘器6上设有流线型三通1，流线型三通1的尾部连接粉尘搜集器11，除尘器6内设有动密封装置和静密封装置，动密封装置包括至少两层套在钻杆7上的活动挡片，活动挡片为一个孔径大于钻杆7直径的圆环状片，两层活动挡片分别为第一活动挡片4和第二活动挡片5，第一活动挡片4和第二活动挡片5依次设置在钻杆7的尾部，第一活动挡片4和第二活动挡片5的下端与除尘器6的内壁接触，第一活动挡片4前设有螺母8，用于限定第一活动挡片的位置，第一活动挡片4后设有挡板9；第二活动挡片5设置在除尘器6的尾端，第二活动挡片5前设有尾部螺母10，用于限定第二活动挡片的位置；第一活动挡片4和第二活动挡片5之间设有静密封装置。静密封装置为设置在除尘器6尾部的可吸收粉尘的介质14，该可吸收粉尘的介质14为海绵。

活动挡片的孔径大于钻杆直径6mm～10mm。

动密封装置还包括第三活动挡片3，第三活动挡片3设置在所述流线型三通1内的流线型挡板2的前侧。

活动挡片在钻杆带动下由于离心力随钻杆转动或振动，形成动密封。两层活动挡片之间填充海绵等吸收粉尘，形成静密封。

如图2所示，流线型三通1和粉尘搜集器11之间设有渣尘分离器12。渣尘沿流线型挡板从仪器下部通道进入渣尘分离器，其原理是由于渣尘分离器截面较大使风压降低，岩渣和部分粉尘在渣尘分离器处搜集，剩余粉尘随气流进入粉尘搜集袋。

如图3所示，在除尘器开口处设有喇叭口防尘罩13，在开孔时，增加喇叭口防尘罩，防止渣尘溢出。

本发明的除尘效果的实验如下：

测定工作是对风钻和牙轮钻进行的。粉尘浓度测试采用青岛路博伟业环保科技有限公司生产的LD-3C微电脑激粉尘仪，粉尘粒度采用激光电子粒度仪。测定所用仪器皆经过标定。

一、测点布置

1、钻机周围粉尘浓度测试

以钻孔位中心，半径位3.5m的圆周上，均匀布置8个测点，每一点测2次取平均值；

2、沿主风向布置点，1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、20m、30m、40m、50m，每一点测2次取平均值；

3、带除尘器重复1、2步骤，1m以内测点加密；

4、粒度分布，取样做激光粒度试验。

二、钻机附近粉尘分布规律

1、钻机四周粉尘分布规律

黑色曲线代表钻机周围粉尘分布曲线。经拟合关系式如下：

Y = A + B1*X + B2*X²R²=0.98654

表1 参数表

参数	值	误差
			A	-38.7	5.33823
B1	50.04643	3.05928
			B2	-6.375	0.37375

图3 是钻机周围粉尘分布规律。

2、钻机主风向粉尘分布规律

图4是钻机主风向粉尘分布规律，带方块曲线为主风向粉尘分布曲线。经拟合关系式如下：

y = A2 + (A1-A2)/(1 + exp((x-x0)/dx)) R²=0.98552

表2 参数表2

参数	值	误差
			A1	90.30473	8.88769
A2	-6.36539	15.90054
			X0	5.60531	0.41646
dx	1.21627	0.46835

三、除尘效果

图5 是钻进过程中钻机加除尘器和不加除尘器两种情况下的全粉尘浓度图。TSP1是不安装除尘器产生的粉尘量。0～1m范围内超出仪器量程，2m位置可达85mg/m³，在离钻机8m处，粉尘浓度仍可达到5mg/m³。钻机安装除尘器之后，粉尘浓度明显降低，，钻孔0.1m处测量数值为1.2mg/m³，以2m处粉尘含量为例，安装除尘器的粉尘浓度为之前的6‰。

图6是加除尘器钻进过程粉尘浓度与无施工条件下粉尘浓度对比图。TSP1是云冈石窟无施工条件下粉尘浓度，为0.06mg/ m³，安装除尘器以后，钻孔4m范围以外基本与无施工条件下粉尘浓度相当。

Claims

1.一种风钻成孔及钻进除尘设备，包括除尘器，其特征在于：它还包括粉尘搜集器（11），所述除尘器（6）上设有流线型三通（1），所述流线型三通（1）的尾部连接有所述粉尘搜集器（11），所述除尘器（6）内设有动密封装置和静密封装置，所述动密封装置包括至少两层套在钻杆（7）上的活动挡片，所述活动挡片为一个孔径大于钻杆（7）直径的圆环状片，所述静密封装置为设置在除尘器（6）尾部的可吸收粉尘的介质（14）；所述活动挡片为两层，分别为第一活动挡片（4）和第二活动挡片（5），所述第一活动挡片（4）和第二活动挡片（5）依次设置在钻杆（7）的尾部，所述第一活动挡片（4）和第二活动挡片（5）的下端与除尘器（6）的内壁接触，所述第一活动挡片（4）前设有螺母（8），所述第一活动挡片（4）后设有挡板（9）；所述第二活动挡片（5）设置在除尘器（6）的尾端，所述第二活动挡片（5）前设有尾部螺母（10）；所述第一活动挡片（4）和第二活动挡片（5）之间设有所述静密封装置；所述动密封装置还包括第三活动挡片（3），所述第三活动挡片（3）设置在所述流线型三通（1）内的流线型挡板（2）的前侧。

2.如权利要求1所述的风钻成孔及钻进除尘设备，其特征在于：所述活动挡片的孔径大于钻杆直径6mm～10mm。

3.如权利要求1或2所述的风钻成孔及钻进除尘设备，其特征在于：所述设置在除尘器（6）尾部的可吸收粉尘的介质（14）为海绵。

4.如权利要求3所述的风钻成孔及钻进除尘设备，其特征在于：所述流线型三通（1）和粉尘搜集器（11）之间设有渣尘分离器（12）。

5.如权利要求4所述的风钻成孔及钻进除尘设备，其特征在于：在除尘器开口处设有喇叭口防尘罩（13）。