自旋式大回转喷雾降尘喷架技术领域
本发明属于煤矿用器械领域，具体涉及自旋式大回转喷雾降尘喷架。
技术背景
随着矿山、冶金、玻璃制造、陶瓷、耐火材料、建材等行业生产的大规模发展，粉尘的危害逐渐被人们认识：给生产带来不安全因素，如加速机械的磨损，缩短精密仪器使用寿命；在粉尘浓度达到一定程度时容易发产生爆炸，造成经济上的巨大损失；而且石英及含有游离二氧化硅的粉尘，使长期从事粉尘作业的工人可能发生尘肺病，严重损害健康。
目前在矿山企业和化工企业的生产过程中，主要采取的除尘措施有：
袋式除尘，这种除尘方式布袋容易堵塞，影响除尘效果，使用成本较高；
湿式通风除尘，投入成本高，后期维护成本高；
喷水或喷雾除尘，多数为小规模应用，如安装在掘进机或采煤机上，仅能对部分区域进行抑尘，除尘效果受到限制。
上述除尘设备多用于相对封闭式环境下的除尘抑尘，然而在环境相对开放、露天等场合中，现有技术中目前还没有一种能大规模投入使用、且经济成本、各项指标均能达到实际要求的设备。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种自旋式大回转喷雾降尘喷架，能应用于室内、室外等各种需要除尘的场合，实际使用效果好。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种自旋式大回转喷雾降尘喷架，包括轴管，轴管的一端垂直于轴管安装有可在轴管端部旋转的支撑管，支撑管相对于轴管对称设置，在支撑管上分布有多个喷头，其中位于支撑管两端的喷头朝向相反。
进一步地，所述的喷头通过喷嘴接头安装在支撑管上，喷嘴接头包括沿着支撑管轴向分布的主喷嘴接头以及安装于支撑管两端的助推喷嘴接头，在助推喷嘴接头上安装一个以上的喷头。
进一步地，所述的支撑管通过旋转分流器安装在轴管端部，旋转分流器包括外套管，外套管中通过一对第一轴承安装有内管，外套管上分布有多个贯穿外套管管壁的出水接头，内管的管壁上开设有通孔，使内管与外套管贯通；通孔两侧的内管与外套管之间设置有密封圈；内管的一端穿出外套管的端部并安装有固定法兰，外套管的两端通过压盖密封。
进一步地，所述的助推喷嘴接头包括第一连接管，第一连接管上贯连设置有第一安装套，第一连接管和第一安装套的轴线夹角为锐角；在第一连接管的一个端部和第一安装套上均安装有喷头。
进一步地，所述的主喷嘴接头包括第二连接管，第二连接管上贯连设置有与第二连接管垂直的第二安装套，第二安装套中安装有喷头；第二连接管的外壁上设置有挂环。
进一步地，所述的轴管的端部通过牵拉轴承座安装有延伸管，延伸管的端部设置有连接法兰；所述的牵拉轴承座的纵向截面呈T形结构，牵拉轴承座中设置有与轴管端部配合的带有卡簧的第二轴承，在牵拉轴承座的两侧还设置有挂扣。
进一步地，所述的轴管的端部安装在一个垂直于地面设的立杆上。
进一步地，所述的喷嘴接头通过供水管供给水力，供水管连接在一个高压泵站上，高压泵站与保温水箱连接。
进一步地，在供水管上通过气管连接有空压机，气管上安装有开关阀。
进一步地，所述的支撑管与轴管之间设置有多条斜拉钢索。
进一步地，所述的轴管的端部设置有彩灯和避雷针。
本发明具有以下技术特点：
1.利用该装置技术对产尘场所实施喷雾降尘，迅速扑灭粉尘产生源头，控制防止粉尘扩散、污染环境；
2.在安装控制的区域，可对区域环境的空气有加湿作用，以助于空气净化；因装置覆盖面积大，(覆盖面积约500-700㎡)喷雾流体在安装控制区域于炎热夏天有辅助降温作用；
3.轻型金属材料制作、重量轻、利用空气反推力作用使装置回转，环保减耗；
4.安装方法灵活，可分室内安装和露天安装(顶置安装、塔式安装)高空安装距地面约12米，不影响地面交通；
5.结构合理，结构强度大，抗风力能力强，露天安装设计有防雷装置。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明顶置式安装时的结构示意图；
图3为本发明立塔式安装时的结构示意图；
图4为分流器的结构示意图；
图5为助推喷嘴接头的结构示意图；
图6为主喷嘴接头的结构示意图；
图7为牵拉轴承座的结构示意图；
图8为本发明实际使用效果示意图；
图中标号代表：
1—旋转分流器，2—助推喷嘴接头，3—主喷嘴接头，4—牵拉轴承座，5—支撑管，6—斜拉钢索，7—牵拉钢索，8—轴管，9—延伸管，10—连接法兰，11—高压进水口，12—避雷针，13—彩灯，14—立杆，15—开门，16—底座，17—开关阀，18—高压泵站，19—保温水箱，20—供水管，21—气管，22—空压机，23—喷头，101—固定法兰，102—压盖，103—第一轴承，104—外套管，105—支撑管套，106—出水接头，107—密封圈，108—内管，109—通孔，201—第一连接管，202—第一安装套，301—挂环，302—第二连接管，303—第二安装套，401—第二轴承，402—卡簧，403—挂扣。
具体实施方式
为了满足密闭、开放等各种环境下的除尘喷雾需求，本发明中提出了一种自旋式大回转喷雾降尘喷架，是依据空气反推力原理进行自行旋转的。
如图1所示，一种自旋式大回转喷雾降尘喷架，包括轴管8，轴管8的一端垂直于轴管8安装有可在轴管8端部旋转的支撑管5，支撑管5相对于轴管8对称设置，在支撑管5上分布有多个喷头23，其中位于支撑管5两端的喷头23朝向相反。
构成喷架的基本结构为轴管8和支撑管5，其中轴管8用来安装固定，支撑管5用来设置喷头23，并且转动，使喷头23的喷洒范围更加均匀、覆盖范围更大。为了使转动过程更加稳定，且增加装置的使用寿命，支撑管5相对于轴管8对称设置，即轴管8设置在支撑管5中部。为了满足旋转式喷洒的目的，支撑管5两端的喷头23朝向是相反的。具体地，支撑管5两端的喷头23朝向背向设置，例如朝向之间的夹角是180度，或者接近180°。支撑管5两端的喷头23朝向是沿着支撑管5旋转的切线方向，或者与切线之间有小角度(锐角)夹角的，有夹角时，夹角为30°～45°为宜。那么，在支撑管5两端的喷头23喷洒时，由于喷洒方向为旋转切线方向，或者有切线方向的分量，那么只要喷头23保持喷洒状态，在反推力的作用下，支撑管5就可以维持在轴管8端部的旋转。即，支撑管5两端安装的喷头23，其朝向(喷水方向)应满足与支撑管5旋转方向的切线同向，或者其朝向在切线方向上有分量。
本方案中，喷头23通过喷嘴接头安装在支撑管5上，喷嘴接头包括沿着支撑管5轴向分布的主喷嘴接头3以及安装于支撑管5两端的助推喷嘴接头2，在助推喷嘴接头2上安装一个以上的喷头23。
如图5、图6所示，主喷嘴设置在支撑管5外壁上，均匀分布，其间距与喷头23的喷洒范围相适应；助推喷嘴接头2设置在在支撑管5端部，主要用于辅助推动支撑管5旋转。如5给出的助推喷嘴接头2上，就安装了两个喷头23。安装时应使这个示例图中下方的喷头23朝向支撑管5的旋转平面，使其在喷洒水雾的过程中能产生沿旋转切线方向的分量，以辅助推动支撑管5转动。
具体地，助推喷嘴接头2包括第一连接管201，第一连接管201上贯连设置有第一安装套202，第一连接管201和第一安装套202的轴线夹角为锐角；在第一连接管201的一个端部和第一安装套202上均安装有喷头23。主喷嘴接头3包括第二连接管302，第二连接管302上贯连设置有与第二连接管302垂直的第二安装套303，第二安装套303中安装有喷头23；第二连接管302的外壁上设置有挂环301。
主喷嘴接头3上设置一个喷头23，喷头23的朝向为指向地面的方向；而助推喷嘴接头2由于设置在支撑管5端部，承载着推动支撑管5旋转的任务，并且考虑到旋转过程中喷洒覆盖面积的问题，因此设置两个喷头23，第一连接管201中安装的喷头23用来喷洒覆盖，第一安装套202中的喷头23喷洒的同时，也辅助推动了支撑管5的旋转。
如图1所示的结构中，本方案的支撑管5平行于地面设置，此时支撑管5在水平面内转动。转动过程中，需要考虑水利的输送问题，和连接问题。在本方案中，如图4所示，支撑管5通过旋转分流器1安装在轴管8端部，旋转分流器1包括外套管104，外套管104中通过一对第一轴承103安装有内管108，外套管104上分布有多个贯穿外套管104管壁的出水接头106，内管108的管壁上开设有通孔109，使内管108与外套管104贯通；通孔109两侧的内管108与外套管104之间设置有密封圈107；内管108的一端穿出外套管104的端部并安装有固定法兰101，外套管104的两端通过压盖102密封。
旋转分流器1有两个作用，一是与支撑管5配合，使支撑管5可以旋转，二是通过旋转分流器1向各个喷头23输送水源。其具体由内管108和外套管104组成，内管108可相对外套管104旋转，水流进入内管108中后，从内管108的管壁上的通孔109进入到内管108与外管之间，继而通过出水接头106输送给一个个喷嘴接头，从喷头23中喷出；由于在内管108和外套管104之间设置了至少一对密封圈107，因此水流进入到内管108和外套管104之间时，受到密封圈107的阻拦，不会从缝隙中渗出。固定法兰101可将其固定在轴管8上。轴管8上开设有高压进水口11，水流从此进入到轴管8内部，并输送给内管108。在外套管104外壁上还设置有支撑管套105。
经理论计算，设计选用的自旋分流器的反向阻力矩为150N/米，喷头23在压力10mpa时的推力是3kg，正反两个端部安装的喷头23沿旋转中心的合力为6kg，在设计旋转半径为3米时，反向阻力为:150N/3米＝50N、约等于5kg、这时推力大于阻力，喷架可初速启动匀速旋转。从以上的条件不难看出在喷嘴选定的条件下，设计的回转直径不得小于6米，启动扭矩、和速度调节就是调节喷头23压力。
如图2所示，为本发明一个实施例的示意图。在这个实施例中，喷架是悬吊式的安装方式，适用于煤矿储煤大棚、化工厂房等室内产尘场所。为了配合这种安装方式，轴管8的端部通过牵拉轴承座4安装有延伸管9，延伸管9的端部设置有连接法兰10；所述的牵拉轴承座4的纵向截面呈T形结构，牵拉轴承座4中设置有与轴管8端部配合的带有卡簧402的第二轴承401，在牵拉轴承座4的两侧还设置有挂钩403，用于连接固定。通过连接法兰10将整个设备固定在室内屋顶，并不影响其自转。
另外的一种实施例如图3所示。图3是本装置的立塔式安装方式，适用于煤矿地面堆煤场、露天地面产尘场所。在本实施例中，轴管8的端部安装在一个垂直于地面设的立杆14上，立杆14底部有底座16。立杆14内部中空，可用于供水管20道的通过。立杆14底部开设有开门15，便于检修。
通过这两种安装方式，使本装置有着更加广泛的应用场合。
喷嘴接头通过供水管20供给水力，供水管20连接在一个高压泵站18上，高压泵站18与保温水箱19连接。在供水管20上通过气管21连接有空压机22，气管21上安装有开关阀17。高压泵站18启动后，调节压力阀使水压力升高达到一定压力时，安装在喷架两端的两个推力喷头23，在反推力的作用下，推动喷架沿旋转中心转动，同时由于水压力的作用其他喷头23也开始喷雾工作。(初次安装调试完成后，将速度稳定在一定范围时，以后启动时不再调节压力阀。)保温水箱19的作用提供水源蓄水及水质净化，同时在冬天运行时启动水箱内部的加热系统，可将水温调节在零度以上。空压机22的作用是在冬天停止运行时，启动空压机22开启开关阀17清空管道里的残留水滴，防止喷口积水结冰。为保障冬天装置正常运行，外露的管道也要用保温套加以保护。
为不影响地面交通，自旋喷架一般在高空安装，室内安装和露天安装要考虑安装重量和抗风强度及雨天避雷的因素，支撑管5与轴管8之间设置有多条斜拉钢索6，而在立杆14和支撑管5之间也设置有牵拉钢索7，加强结构强度。采用露天安装时，可在顶部设置避雷针12，而顶部也可以设置彩灯13，在夜晚起到良好的装饰作用。
本装置在严重粉尘污染企业的环境保护将起到很大的作用。它的覆盖面大，降尘迅速、及其辅助功能的特点将发挥巨大的市场潜力，同时能起到空气加湿、夏季降温的作用。高大的塔式装置可设置广告牌，架设彩灯13。晚上五彩缤纷的喷雾景观将是城市一道亮丽的风景线。
图8为本发明在陕北一个煤矿储煤大棚安装时的资料照片。
本装置实际应用时的主要参数参考如下：
装置总功率：45-75千瓦(根据回转直径、控制面积确定，含加热系统)；
工作压力：8-12mpa(根据安装条件及旋转速度调节)；
转速：3-8转/min(根据用户要求，回转直径)；
安装高度：距地面10-15米(根据安装条件、覆盖面积)。