本實(shí)用新型涉及噴頭噴嘴霧化技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種二流體低水壓雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器。

背景技術(shù)：

目前，山嶺隧道開挖通常采用鉆爆法，從隧道施工技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，鉆爆法在今后相當(dāng)長的一段時期仍然是最常用的開挖方法。這種方法在爆破、出碴、噴護(hù)混凝土等作業(yè)過程中會產(chǎn)生大量的粉塵和有毒有害氣體，粉塵污染會對隧道施工作業(yè)和技術(shù)管理人員身體健康造成嚴(yán)重危害，尤其是長期吸入含一定濃度游離二氧化硅粉塵會引起以肺組織彌漫纖維性病變?yōu)橹鞯娜硇约膊　獕m肺病。

據(jù)國家衛(wèi)生計(jì)生委疾病預(yù)防控制局網(wǎng)站2014年6月30日發(fā)布的《關(guān)于2013年職業(yè)病防治工作情況的通報(bào)》，2013年共報(bào)告職業(yè)病26393例，其中塵肺病23152例…塵肺病報(bào)告病例數(shù)占2013年職業(yè)病報(bào)告總例數(shù)的87.72%”， 新發(fā)塵肺病病例年均增長率８．５％。綜合信息推算，截止至2013年底，國家衛(wèi)計(jì)委確認(rèn)的我國塵肺病患者數(shù)量為： 750300人。塵肺病總報(bào)告例數(shù)占職業(yè)病總報(bào)告例數(shù)的90%。塵肺病的發(fā)病率居職業(yè)病之首。就目前的醫(yī)學(xué)水平，塵肺病還只是一種只可預(yù)防不可治愈的“不治之癥”， 防治形勢依然非常嚴(yán)峻。

目前，隧道鉆爆作業(yè)消煙降塵主要采用壓入式通風(fēng)措施，其原理是，在洞口外設(shè)置大功率壓風(fēng)機(jī)，通過送風(fēng)管將新鮮空氣壓送到掌子面，將洞內(nèi)粉塵、有毒有害氣體排出洞外。這種措施的缺點(diǎn)是，在將煙霧粉塵排出洞外的過程中大量可呼吸性粉塵會長時間彌漫污染整個隧道，使隧道內(nèi)施工和技術(shù)管理人員皆受到危害。隨著掘進(jìn)深度的增加，送風(fēng)量和送風(fēng)時間也要不斷增加和延長，送風(fēng)難度也隨之加大，但煙塵排放效果卻不斷降低，煙塵的濃度逐漸增高。輔助措施有水封爆破、掌子面灑水、裝砟點(diǎn)噴霧灑水、捕塵器除塵、水霧簾幕降塵等，這些措施均能在一定程度上減少洞內(nèi)煙塵含量，但這些措施存在降塵設(shè)備投入大、能耗高，不易操作，效果不佳，事倍功半的問題，在隧道施工現(xiàn)場很少見到。目前還沒有發(fā)現(xiàn)一種能夠徹底降除隧道鉆爆煙塵的機(jī)器或設(shè)備。因此，降除隧道鉆爆煙塵，改善隧道施工作業(yè)環(huán)境，讓隧道施工人員遠(yuǎn)離塵肺，不僅關(guān)系到施工作業(yè)人員的健康和幾百萬個家庭的幸福，更是有利于社會的和諧穩(wěn)定，迫在眉睫。

公知，二流體噴嘴也叫空氣霧化噴嘴，作為噴嘴行業(yè)中的一個大分類，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，在工業(yè)中從小流量的噴霧加濕，潤滑，消毒，到流量稍大的噴涂，噴流，再到使用于火力發(fā)電廠、化工廠水泥廠的脫硫除塵等，除此之外，還能使用在燃油當(dāng)中，使燃油燃燒更充分?？諝忪F化噴嘴因?yàn)槠渥陨淼母咝院头N類的多樣性，再加上使用條件簡單，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

二流體霧化噴嘴噴頭結(jié)構(gòu)形式可分為內(nèi)部混合型、外部混合型、內(nèi)外混合相結(jié)合型，其結(jié)構(gòu)簡單，一般都由空氣帽和液體帽組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能使液體和氣體均勻混合，在不改變空氣壓力和液體壓力的前提下，可以噴出符合要求的霧粒。

二流體噴嘴能夠提供扇形和圓形兩種噴霧模式，并有著廣泛的流量范圍。

但是，現(xiàn)有二流體噴頭噴嘴在設(shè)計(jì)性能上更注重的是霧化效果，對噴射距離則很少顧及。通過對二流體霧化噴頭實(shí)際應(yīng)用觀測（普通水質(zhì)），雖然霧化程度能夠滿足要求，但霧滴大部分沉降在5米以內(nèi)，尤其是大流量噴嘴，霧滴近距離沉降更為明顯，霧化效果也難以保證，這對于既要有霧化程度和流量又要有噴射遠(yuǎn)距離的要求則不能滿足。如：隧道鉆爆消煙除塵，需要霧化噴射加彌散距離達(dá)50米以上，在距掌子面爆破點(diǎn)60米的位置，噴射的水霧要能夠覆蓋到掌子面，在持續(xù)的噴射水霧過程中爆破，將爆破揚(yáng)起的煙塵從源頭上消除，現(xiàn)有二流體噴嘴噴頭卻不能做到。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有二流體噴嘴無法同時滿足既要有霧化程度和流量，又要有噴射距離的要求，尤其無法應(yīng)用于隧道鉆爆消煙除塵等領(lǐng)域的問題，提供一種二流體低水壓雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器。

本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：二流體低水壓雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器，包括可移動安裝箱以及裝于可移動安裝箱內(nèi)的雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器，其中雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器結(jié)構(gòu)包含空心狀遠(yuǎn)射器管體，空心狀遠(yuǎn)射器管體一端開設(shè)前端口，另一端開設(shè)后端口，一側(cè)開設(shè)側(cè)端口，空心狀遠(yuǎn)射器管體內(nèi)部由前端口至后端口裝有中心貫通管；空心狀遠(yuǎn)射器管體的后端口通過對絲接頭連有多通路介質(zhì)分配器，多通路介質(zhì)分配器上開設(shè)前端直通接口、后端直通接口和側(cè)端直通接口，其內(nèi)部為介質(zhì)混合腔，對絲接頭連接中心貫通管的一端與空心狀遠(yuǎn)射器管體后端口活動密封連接，對絲接頭的另一端與多通路介質(zhì)分配器前端直通接口連接，多通路介質(zhì)分配器后端直通接口連有壓縮氣體噴嘴，側(cè)端直通接口連有低壓霧化噴嘴。

為了進(jìn)一步優(yōu)化該霧化遠(yuǎn)射器的結(jié)構(gòu)，完善其功能，提高其穩(wěn)定性，本實(shí)用新型還進(jìn)行了以下改進(jìn)：

所述的空心狀遠(yuǎn)射器管體為變徑結(jié)構(gòu)，前段為噴射管段，后段為連接后端口與側(cè)端口的連接管段，其中噴射管段內(nèi)徑與中心貫通管外徑比為(1.1-1.6):1, 噴射管段內(nèi)徑與長度比為1:（2-3），連接管段內(nèi)徑大于或等于噴射管段內(nèi)徑，側(cè)端口為單端口或多端口。上述噴射管段和中心貫通管的外徑比以及噴射管段內(nèi)徑長度比是申請人經(jīng)過多次試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得到的，可以保證第三、四級霧化的霧化效果和水霧噴射彌散距離。

所述的多通路介質(zhì)分配器后端直通接口和側(cè)端直通接口為單端口或多端口，端口的數(shù)量及設(shè)置位置，可根據(jù)安裝要求以及霧化所需壓力來確定。

所述的中心貫通管為薄壁管，與空心狀遠(yuǎn)射器管體同軸安裝，中心貫通管前端與空心狀遠(yuǎn)射器管體的前端口平齊，后端與對絲接頭內(nèi)管連接，中心貫通管與對絲接頭連接后形成的貫通部分與空心狀遠(yuǎn)射器管體內(nèi)腔隔絕。中心貫通管與空心狀遠(yuǎn)射器管體形成套管結(jié)構(gòu)，兩者之間的空腔作為第四級霧化所需壓縮氣體的輸送通道。

所述的可移動安裝箱包含鋼制密封殼體、安裝在鋼制密封殼體后部下方的行走輪，鋼制密封殼體前部設(shè)有可抽拉式拉桿，鋼制密封殼體前部間隔開設(shè)噴射管段固定孔；鋼制密封殼體后部設(shè)有監(jiān)測壓縮氣體噴嘴的氣壓表、監(jiān)測低壓霧化噴嘴水壓的水壓表、與壓縮霧化噴嘴連接的進(jìn)水管口以及與壓縮氣體噴嘴連接的進(jìn)氣管口，鋼制密封殼體后部還設(shè)有噴嘴水壓調(diào)壓閥和氣水膠管接頭快速卡接裝置。上述進(jìn)水管口和進(jìn)氣管口的孔徑可根據(jù)鋼制密封殼體內(nèi)安裝的雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器的數(shù)量來確定，以組成一扇形遠(yuǎn)射器，本實(shí)用新型將多個雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器集中安裝在鋼制密封殼體內(nèi)，形成一組扇形遠(yuǎn)射器，噴射管段在鋼制密封殼體前部伸出，整個安裝箱可根據(jù)需要隨意移動，操作簡單、方便。

所述的鋼制密封殼體外部增設(shè)橡膠防護(hù)板，爆破時對可移動安裝箱起到一定的防飛石撞擊緩沖防護(hù)作用。

所述的鋼制密封殼體下部四周設(shè)有支撐腿，以保證復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器在工作時的整體穩(wěn)定性。

采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，二流體低水壓雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器的多通路介質(zhì)分配器側(cè)端直通接口安裝低壓霧化噴嘴，噴嘴的入口端接一閘閥，用以調(diào)節(jié)噴嘴流量，閘閥另一端接入水壓超過0.5kg以上的輸水管上，當(dāng)打開閘閥時霧化水滴噴入多通路介質(zhì)分配器的介質(zhì)混合腔內(nèi)，此次霧化是粗滴粒，為初級霧化；多通路介質(zhì)分配器后端直通接口安裝壓縮氣體噴嘴，并接入壓縮氣體輸送管上（通常工作氣壓為7kg,如：隧道鉆爆），當(dāng)打開氣管開關(guān)時，初級霧化水滴在介質(zhì)混合腔內(nèi)受到壓縮氣體的撞擊、擠壓、混合而進(jìn)一步破碎，此次為第二級霧化，這兩次霧化均為內(nèi)部霧化；經(jīng)過二次內(nèi)部霧化后的氣水混合體經(jīng)中心貫通管至管口噴出，由于壓縮氣體的瞬間膨脹，引起水滴粒的爆裂解體，此次為第三級霧化，也是第一次外部霧化；在水滴粒爆裂霧化的同時，空心狀遠(yuǎn)射器管體側(cè)口端接入的壓縮氣體在噴射管段與中心貫通管形成的間隙噴出，由于壓縮氣體與中心貫通管噴出的氣水混合體存在較大壓差，霧粒再次被剪切、摩擦、破碎和推送，霧粒進(jìn)一步被細(xì)化，此次為第四級霧化，也是第二次外部霧化，通過兩次內(nèi)部霧化和兩次外部霧化，此時，霧束徑向力增大，再加上合理的噴射管段徑長比，能夠?qū)娚浣嵌瓤s小到15o，集束性更強(qiáng)，霧束保持時間長，霧粒持續(xù)受力，行程更遠(yuǎn)，末尾呈現(xiàn)出水霧懸浮漂移狀，并向遠(yuǎn)處彌散。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)越的性能主要表現(xiàn)為：

1、霧化效果好，經(jīng)過四級霧化，霧粒細(xì)微，成懸浮狀；

2、噴射距離遠(yuǎn)，水霧噴射彌散距離遠(yuǎn)，覆蓋范圍廣，霧粒在空中滯留時間長，與塵埃碰撞幾率高，降塵效果好。用于隧道鉆爆除塵更能發(fā)揮和凸顯其遠(yuǎn)距離噴射水霧的優(yōu)勢；

3、0.5kg以上低水壓即可穩(wěn)定工作；

4、結(jié)構(gòu)簡單，容易組裝和拆卸；

5、不堵賽，維護(hù)方便，經(jīng)久耐用；

6、成本低廉。

將本實(shí)用新型應(yīng)用在隧道鉆爆施工中時，具有以下有益效果：

1、從爆破污染源頭消除煙塵，二流體低水壓雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器在隧道內(nèi)氣壓7kg，水壓0.5kg以上時水霧噴射加彌散距離達(dá)50m～60m，在爆破前將其置于距掌子面50m～60m的隧道中間位置，噴射出的扇形水霧能夠覆蓋拱頂下部至掌子面的全部空間，啟爆前半分鐘打開氣水開關(guān)，爆破后3～5min關(guān)閉，能夠從污染源頭上徹底消除爆破煙塵；

2、顯著的節(jié)能作用，從污染源頭上消除了粉塵煙霧，避免了粉塵、有毒有害煙氣彌漫擴(kuò)散，從而減輕了通風(fēng)降除煙塵的強(qiáng)度，將隧道通風(fēng)措施轉(zhuǎn)變成了主要用在向隧道內(nèi)供氧方面，通風(fēng)量可大為減少，比原通風(fēng)降塵能耗顯著下降；

3、本裝置節(jié)能，二流體低水壓雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器組成的扇形遠(yuǎn)射器，一個作業(yè)循環(huán)只開啟1次，用時3～5min，能耗低，效果好；

4、提高功效，爆破后3～5 min施工人員即可進(jìn)洞作業(yè)，與以往爆破后通風(fēng)30 min作業(yè)人員才能進(jìn)場相比，每一循環(huán)縮短20 min以上；

5、提高施工安全性，隧道內(nèi)能見度提高，有效減少安全事故發(fā)生；

6、提高機(jī)械效率，降低維修費(fèi)用，由于空氣中含塵量減少，機(jī)械磨損度減小，機(jī)械效率提高，維修費(fèi)用降低；

7、使用安全可靠，不用電，只用壓縮氣體和水，安全穩(wěn)定；

8、體積小，操作簡單靈活，拉桿箱式結(jié)構(gòu)，小巧靈活，占用空間小，噴射器無堵塞，能夠在隧道施工環(huán)境中穩(wěn)定工作，而且能夠轉(zhuǎn)場繼續(xù)使用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型可移動安裝箱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的后視圖；

圖中：1-前端口；2-后端口；3-側(cè)端口；4-中心貫通管；5-對絲接頭；6-多通路介質(zhì)分配器；7-前端直通接口；8-后端直通接口；9-側(cè)端直通接口；10-介質(zhì)混合腔；11-壓縮氣體噴嘴；12-低壓霧化噴嘴；13-噴射管段；14-連接管段；15-鋼制密封殼體；16-行走輪；17-可抽拉式拉桿；18-噴射管固定孔；19-氣壓表；20-水壓表；21-進(jìn)氣管口；22-進(jìn)水管口；23-水壓調(diào)壓閥孔；24-氣水膠管接頭快速卡接裝置；25-橡膠防護(hù)板；26-支撐腿。

具體實(shí)施方式

二流體低水壓雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器，如圖1所示，包括可移動安裝箱以及裝于可移動安裝箱內(nèi)的雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器，其中雙層噴管復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器結(jié)構(gòu)包含空心狀遠(yuǎn)射器管體，空心狀遠(yuǎn)射器管體一端開設(shè)前端口1，另一端開設(shè)后端口2，一側(cè)開設(shè)側(cè)端口3，空心狀遠(yuǎn)射器管體內(nèi)部由前端口至后端口裝有中心貫通管4；空心狀遠(yuǎn)射器管體的后端口通過對絲接頭5連有多通路介質(zhì)分配器6，多通路介質(zhì)分配器上開設(shè)前端直通接口7、后端直通接口8和側(cè)端直通接口9，其內(nèi)部為介質(zhì)混合腔10，對絲接頭連接中心貫通管的一端與空心狀遠(yuǎn)射器管體后端口活動密封連接，對絲接頭內(nèi)孔與中心貫通管連接后的通徑等于或大于中心貫通管內(nèi)徑，對絲接頭的另一端與多通路介質(zhì)分配器前端直通接口連接，多通路介質(zhì)分配器后端直通接口連有壓縮氣體噴嘴11，側(cè)端直通接口連有低壓霧化噴嘴12。

如圖1所示，空心狀遠(yuǎn)射器管體為變徑結(jié)構(gòu)，前段為噴射管段13，后段為連接后端口與側(cè)端口的連接管段14，其中噴射管段內(nèi)徑與中心貫通管外徑比為(1.1-1.6):1, 噴射管段內(nèi)徑與長度比為1:（2-3），連接管段內(nèi)徑大于或等于噴射管段內(nèi)徑，側(cè)端口3為單端口或多端口，多通路介質(zhì)分配器后端直通接口8和側(cè)端直通接口9為單端口或多端口。

中心貫通管4為薄壁管，與空心狀遠(yuǎn)射器管體同軸安裝，中心貫通管前端與空心狀遠(yuǎn)射器管體的前端口平齊，后端與對絲接頭內(nèi)管連通，中心貫通管與對絲接頭連接后形成的貫通部分與空心狀遠(yuǎn)射器管體內(nèi)腔隔絕。

如圖2、3所示，可移動安裝箱包含鋼制密封殼體15、安裝在鋼制密封殼體后部下方的行走輪16，鋼制密封殼體前部設(shè)有可抽拉式拉桿17，鋼制密封殼體前部間隔開設(shè)噴射管段固定孔18；鋼制密封殼體后部設(shè)有監(jiān)測壓縮氣體噴嘴的氣壓表19、監(jiān)測低壓霧化噴嘴水壓的水壓表20、與壓縮霧化噴嘴連接的進(jìn)水管口22以及與壓縮氣體噴嘴連接的進(jìn)氣管口21，鋼制密封殼體后部還設(shè)有噴嘴水壓調(diào)壓閥23和氣水膠管接頭快速卡接裝置24。鋼制密封殼體15外部增設(shè)橡膠防護(hù)板25，下部四周設(shè)有支撐腿26。

為了進(jìn)一步證明本實(shí)用新型的使用效果，申請人進(jìn)行了以下試驗(yàn)：

2016年1月3日至1月26日，在太原市古交至太原供熱主管線隧道工程3標(biāo)段進(jìn)行了試用，本標(biāo)段設(shè)計(jì)隧道共1座，里程為K4+450—K10+400，主要工程項(xiàng)目有：路基長50m、涵洞1座，長26.84m、隧道1座，單洞長5950米（其中III級圍巖長4093米，IV級圍巖長510米，V級圍巖長1347米）。應(yīng)用從3號隧道里程K9+800處進(jìn)行，該段III級圍巖，實(shí)施全斷面爆破，硝銨炸藥一次用量250Kg。

爆破前洞口壓風(fēng)機(jī)停止向洞內(nèi)送風(fēng)，將本實(shí)用新型所述的拉桿箱樣式扇形復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器拉到距掌子面50m～60m的隧道中間位置，噴口對準(zhǔn)掌子面，將風(fēng)鉆用的壓縮氣體輸送膠管和供水膠管卡接在扇形水霧遠(yuǎn)射器的壓縮氣體入口和低壓霧化噴嘴入口，啟爆前半分鐘打開氣水開關(guān)，在氣壓7kg，水壓0.5kg以上時（隧道風(fēng)管氣壓7kg,水壓3kg）水霧噴射加彌散距離達(dá)50m～60m，噴射出的扇形水霧能夠覆蓋拱頂下部至掌子面的全部空間，持續(xù)噴射的水霧將爆破粉塵消除在了距掌子面50m以內(nèi)，爆破后3～5min關(guān)閉，在等待5～8分鐘水霧降落后，能見度即能恢復(fù)到爆破前，空氣清新。通過爆破前開啟復(fù)式霧化遠(yuǎn)射器與未開啟的測試數(shù)據(jù)比較，總塵和呼塵降除率均在90%以上，其他有害氣體也有很大不同程度的消除。