本发明涉及煤炭掘进装备领域，尤其涉及掘进机外喷雾系统。
背景技术：
掘进机在巷道掘进时会产生大量的粉尘，进而影响着掘进机操作人员的视野以及健康。目前掘进机的除尘主要依靠内喷雾以及外喷雾来进行掘进机的灭尘处理，但是内部喷雾系统由于在截割头内部容易产生堵塞，因此目前掘进机的除尘效率很大程度上依赖于外喷雾系统，因此高效的外喷雾系统对于掘进机的除尘具有重要作用。
国内外对外喷雾系统开展了一些研究，也提出了一些改进性装置，如：专利号201220675320.3和专利号201811531823.1通过改进了外喷雾喷嘴和增加高压水泵等措施实现了喷雾距离更远，但此种方式将喷嘴固定在外喷座体上，不能进行方向改变。专利号201821973995.x进行了风水联动除尘，然而，目前的外喷雾系统多数仅是被动，固定不动的，不能根据粉尘程度以及位置实时的调整外喷雾状态，因此导致除尘效率大大降低。从目前研究现状来看，还没有一种能根据粉尘量大小实时进行位置调整的外喷雾系统，因此有必要设计一种自适应外喷雾系统,提高了掘进机巷道掘进时的除尘效果，提高巷道掘进时人员的舒适性和呼吸安全性。
技术实现要素：
本发明目的在于解决上述外喷除尘装置的不足，提供一种可根据巷道掘进时产生粉尘量来实时调节外喷雾系统位置、角度、流量掘进机外喷雾系统，使外喷雾除尘的自动适应性，从而实现掘进机最优除尘效果。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种掘进机自适应外喷雾系统，包括粉尘传感器1、液压执行机构2、环形外喷3、流量控制装置5和控制器，截割部6两侧分别安装粉尘传感器1，粉尘传感器1连接控制器；环形外喷3后部连接左侧液压缸21活塞杆前端、上侧液压缸22活塞杆前端和右侧液压缸23前端，左侧液压缸21、上侧液压缸22和右侧液压缸23后端活动连接截割部6，左侧液压缸21、上侧液压缸22和右侧液压缸23连接液压执行机构，液压执行机构2连接控制器；环形外喷3上设有雾化喷嘴31，雾化喷嘴31连接输水管路，输水管路上设有流量控制装置5；粉尘传感1将检测到的截割部6两侧粉尘量信号传送给控制器，控制器向液压执行机构2发出指令对环形外喷3的位置进行调整，控制器向流量控制装置5发出指令控制雾化喷嘴31水流量大小。
所述截割部6正面两侧分别安装竖喷4，竖喷4连接输水管路。
所述液压执行机构2包括液压油箱27、液压油泵26、过滤器25、电磁伺服阀24、电磁调压阀28、回油过滤器29，液压油泵26从液压油箱27抽取液压油，液压油泵26输出管路上安装过滤器25，液压油泵26输出管路连接主动液压支座中液压腔体，液压腔体分别通过3个油路连接左侧液压缸21、上侧液压缸22和右侧液压缸23，3个油路上分别安装电磁伺服阀24，通过电磁伺服阀24控制液压油流入液压支座中液压腔体的位置，从而推动左侧液压缸22、上侧液压缸22和右侧液压缸23往不同方向运动，进而实现环形外喷3位置的变化，液压油回油管路上安装回油过滤器29，回油管路连接油箱27。
所述环形外喷3后侧通过耳孔安装凸形转动键212，左侧液压缸22、上侧液压缸22和右侧液压缸23的活塞杆分别通过转动销211与环形外喷3的凸形转动键212连接；截割部6前侧通过耳孔安装凸形转动键212，左侧液压缸22、上侧液压缸22和右侧液压缸23后端分别通过转动销211与截割部6的凸形转动键212连接。
所述流量控制装置5包括球型开关阀51和流量控制阀52，球型开关阀51和流量控制阀52安装于环形外喷3和竖喷4的输水管路上，球型开关阀51和流量控制阀52连接控制器。
本发明的掘进机外喷雾系统相对于传统外喷雾系统具有以下技术优势：
(1)本发明实现了环形外喷雾位置、角度等可以自动调节，使喷雾效果达到最优；
(2)本发明实现依据粉尘量自动调整外喷雾流量，实现喷雾水量的最优化，避免过多的喷水量导致巷道积水。
附图说明
图1是本发明掘进机外喷雾系统的工作原理图。
图2是本发明掘进机外喷雾系统的主视结构图。
图3是本发明掘进机外喷雾系统的液压系统原理图。
图4是本发明掘进机外喷雾系统的水流量系统原理图。
图5是本发明掘进机外喷雾系统的姿态前伸调整示意图。
图6是本发明掘进机外喷雾系统的姿态抬高调整示意图。
图7是本发明掘进机外喷雾系统的姿态角度调整示意图
图中：1、粉尘传感器，2、液压执行机构，3、环形外喷，4、竖喷，5、流量控制装置，6、截割部，21、左侧液压缸，22、上侧液压缸，23、右侧液压缸，24、电磁伺服阀，25、过滤器，26、液压油泵，27、油箱，28、电磁调压阀，29、回油过滤器，211、转动销，212、凸形转动键，31、雾化喷嘴，51、球形开关，52、流量控制阀。
具体实施方式
结合图1、2，本发明的掘进机自适应外喷雾系统总体结构主要包括：粉尘传感器1、液压执行机构2、环形外喷3、竖喷4和流量控制5。其中所述粉尘传感器1主要用于检测掘进机截割部两侧周围粉尘量；控制器根据粉尘传感器粉尘做出自动调整；液压执行机构2根据控制器的指令控制环形外喷3位置，从而进行精确除尘。环形外喷3上面设有多个喷嘴31，用于将水流雾化并喷在粉尘上起到除尘效果，环形外喷3与多个液压缸通过凸形转动键212与转动销211连接，并由液压缸为环形外喷3位置变化提供动力。竖喷4通过螺母固定在截割部6正面两侧，主要用于对两侧粉尘进行灭尘。流量控制装置5根据左右粉尘传感器1将检测到的粉尘信号传送给控制器，控制器经过计算分析后，发出指令进行流量控制，防止巷道积水。
结合图3，液压执行机构2包括液压油箱27、液压油泵26、过滤器25、电磁伺服阀24、电磁调压阀28和回油过滤器29。液压油泵26输出管路上安装过滤器25，液压油泵26输出管路连接主动液压支座中液压腔体，液压腔体分别通过3个油路连接左侧液压缸21、上侧液压缸22和右侧液压缸23，3个油路上分别安装电磁伺服阀24，通过电磁伺服阀24控制液压油流入液压支座中液压腔体的位置，从而推动左侧液压缸22、上侧液压缸22和右侧液压缸23往不同方向运动，进而实现环形外喷3位置的变化，液压油回油管路上安装回油过滤器29，回油管路连接油箱27。当两侧粉尘传感器检测到正前方有大量粉尘时，将检测到的信号送个控制器，控制器经过分析计算，对液压执行机构2发出指令，液压油泵26从液压油箱27抽取液压油，经过过滤器25过滤，通过电磁伺服阀24控制液压油流入主动液压支座中液压腔体的位置，从而推动左侧液压缸21、上侧液压缸22、右侧液压缸23向前伸长，液压油作用后回过滤器29回到油箱27。
结合图5，环形外喷3后侧通过耳孔安装凸形转动键212，左侧液压缸22、上侧液压缸22和右侧液压缸23的活塞杆分别通过转动销211与环形外喷3的凸形转动键212连接，最终实现液压缸与环形外喷装置的连接，通过转动销211对环形外喷3左右角度进行调整；截割部6前侧通过耳孔安装凸形转动键212，左侧液压缸22、上侧液压缸22和右侧液压缸23后端分别通过转动销211与截割部6的凸形转动键212连接，实现与截割部6的结合，通过凸形转动键212与转动销211的转动，实现液压缸的位置调整，使得除尘范围进一步扩大，除尘效果更加明显。如图5所示，控制器控制液压执行机构2实现左侧液压缸21、上侧液压缸22和右侧液压缸23同时伸长时，环形外喷装置实现向前移动。
如图6所示，高处粉尘量较大时，两侧粉尘传感器1将检测到的粉尘信号传送给控制器，控制器经过分析计算后，控制液压执行机构2，让凸形转动键212向上转动，多个凸形转动键212同时一起转动，此时带动左侧液压缸21、上侧液压缸22和右侧液压缸23也向上抬升，这使得环形外喷3也随之抬升，从而及时对处在高空的粉尘进行清除。
结合图3和图7，当粉尘传感器1检测到某侧粉尘量过大时，如右侧粉尘传感器1检测到粉尘量过大时，将检测到的信息发给送控制器，控制器得到粉尘传感器1的信息分析后，发出指令，多个转动销211同时向右转动，液压油泵26从液压油箱27抽取液压油，经过过滤器25过滤，通过电磁伺服阀24控制液压油流入主动液压支座中液压腔体的位置，从而推动左侧液压缸21、上侧液压缸22向外伸长，右侧液压缸23缩短，液压油作用后回过滤器29回到油箱27，进而实现环形外喷3位置实现向右偏转，对右侧粉尘进行清除。
结合图2和图4，流量控制装置5包括球型开关阀51和流量控制阀52，球型开关阀51和流量控制阀52安装于环形外喷3和竖喷4的输水管路上，球型开关阀51和流量控制阀52连接控制器。水系统的工作原理，掘进机开始工作，粉尘传感器1检测到粉尘时，球型开关51打开，让水流进入系统内，控制器发出指令，流量控制阀52根据检测到的粉尘量大小自动调节流量的大小，粉尘传感器1将测得粉尘量的数值发送给控制器，控制器进行分析对比，当粉尘的浓度大于所设定的数值的时候，控制器发出指令，保证喷射除尘的效果，最后水源经过环形外喷3和竖喷4喷出。进一步使得除尘效果更佳。
本发明工作过程为：
(1)当两侧粉尘传感器检测到两侧的外界环境粉尘量都较大时，液压执行机构2控制所有液压缸进行前后收缩，控制器根据粉尘传感器1检测到的粉尘量对流量控制阀52进行控制，使环形外喷3和两侧竖喷4的喷洒流量同时增大，使外喷雾装置高效的对周围粉尘进行清除；
(2)当粉尘传感器1检测到左侧或右侧粉尘量较大时，如右侧粉尘量较大时，这时控制器根据所测得粉尘量信息对液压执行机构2发出指令，液压执行机构控制左侧液压缸21，上侧液压缸22伸长，右侧液压缸23缩短，实现环形外喷3向右进行偏转，对右侧粉尘进行清除，控制器对流量控制阀52控制，使得右侧竖喷4的喷洒量增大，辅助环形外喷进行粉尘清除；
(3)当粉尘传感器1检测到左右两侧粉尘量都较小时，液压控制机构不调整，保持初始位置不变，控制器对流量控制阀52发出指令，使得流量减小，在保证除尘的效果下，避免巷道积水。
本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
1.一种掘进机自适应外喷雾系统，其特征在于：包括粉尘传感器(1)、液压执行机构(2)、环形外喷(3)、流量控制装置(5)和控制器，截割部(6)两侧分别安装粉尘传感器(1)，粉尘传感器(1)连接控制器；环形外喷(3)后部连接左侧液压缸(21)活塞杆前端、上侧液压缸(22)活塞杆前端和右侧液压缸(23)前端，左侧液压缸(21)、上侧液压缸(22)和右侧液压缸(23)后端活动连接截割部(6)，左侧液压缸(21)、上侧液压缸(22)和右侧液压缸(23)连接液压执行机构，液压执行机构(2)连接控制器；环形外喷(3)上设有雾化喷嘴(31)，雾化喷嘴(31)连接输水管路，输水管路上设有流量控制装置(5)；粉尘传感(1)将检测到的截割部(6)两侧粉尘量信号传送给控制器，控制器向液压执行机构(2)发出指令对环形外喷(3)的位置进行调整，控制器向流量控制装置(5)发出指令控制雾化喷嘴(31)水流量大小。
2.根据权利要求1所述的一种掘进机自适应外喷雾系统，其特征在于：所述截割部(6)正面两侧分别安装竖喷(4)，竖喷(4)连接输水管路。
3.根据权利要求1所述的一种掘进机自适应外喷雾系统，其特征在于：所述液压执行机构(2)包括液压油箱(27)、液压油泵(26)、过滤器(25)、电磁伺服阀(24)、电磁调压阀(28)、回油过滤器(29)，液压油泵(26)从液压油箱(27)抽取液压油，液压油泵(26)输出管路上安装过滤器(25)，液压油泵(26)输出管路连接主动液压支座中液压腔体，液压腔体分别通过3个油路连接左侧液压缸(21)、上侧液压缸(22)和右侧液压缸(23)，3个油路上分别安装电磁伺服阀(24)，通过电磁伺服阀(24)控制液压油流入液压支座中液压腔体的位置，从而推动左侧液压缸(22)、上侧液压缸(22)和右侧液压缸(23)往不同方向运动，进而实现环形外喷(3)位置的变化，液压油回油管路上安装回油过滤器(29)，回油管路连接油箱(27)。
4.根据权利要求1所述的一种掘进机自适应外喷雾系统，其特征在于：所述环形外喷(3)后侧通过耳孔安装凸形转动键(212)，左侧液压缸(22)、上侧液压缸(22)和右侧液压缸(23)的活塞杆分别通过转动销(211)与环形外喷(3)的凸形转动键(212)连接；截割部(6)前侧通过耳孔安装凸形转动键(212)，左侧液压缸(22)、上侧液压缸(22)和右侧液压缸(23)后端分别通过转动销(211)与截割部(6)的凸形转动键(212)连接。
5.根据权利要求1所述的一种掘进机自适应外喷雾系统，其特征在于：所述流量控制装置(5)包括球型开关阀(51)和流量控制阀(52)，球型开关阀(51)和流量控制阀(52)安装于环形外喷(3)和竖喷(4)的输水管路上，球型开关阀(51)和流量控制阀(52)连接控制器。
技术总结