本发明涉及一种能够提高滚筒装煤率的方法和采煤机滚筒。
背景技术：
随着国内煤炭需求的增大和矿区优质煤炭资源的减少，薄煤层的开发工作得到了越来越多的重视。薄煤层储量占比约为20％，这具有重要的能源战略意义。由于薄煤层(煤层厚度在0.8-1.3米之间)的煤层厚度较小，使得薄煤层开采过程中使用的采煤机滚筒的直径通常要小于中厚煤层采煤机滚筒，滚筒上的叶片宽度也较小，导致滚筒装煤率低下，从而影响整机生产率的提高。此外与直径较大的滚筒相比，薄煤层滚筒的装载能力由于受到内外部参数的限制要低得多。装煤率低，会导致底板上堆积大量浮煤。由于薄煤层工作面支架推溜力小，浮煤太多则支架不容易推溜到位，从而影响采煤机截深，进而影响开采效率。因此，如何提高滚筒的装煤率是薄煤层采煤机滚筒亟待解决的问题。
传统的提高滚筒装煤率的方法主要是通过对叶片头数、螺旋升角、叶片深度、装煤口大小及滚筒转速等参数进行微调来提高装载率。使用该类方法从本质上来说还是利用提高叶片对煤的轴向作用力，降低对煤的径向作用力来达到提高滚筒装载效果的目的。但开采的煤质是多样的，导致优化的滞后性，且难以有统一的优化标准，因此该类方法研究具有局限性和滞后性，且通过该类方法优化装煤率提高到一定水平后很难再继续提高，其原因在于少量的浮煤较为松散，充填度低，无法有效甩出。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种扰流装煤方法和扰流装煤滚筒，通过改变煤流的滑移路径提高采煤机滚筒的装煤率。
本发明的主要技术方案有：
一种扰流装煤方法，在采煤机滚筒上煤流通道的出口处设置周向扰流元和径向扰流元，利用周向扰流元将煤流的沿螺旋叶片的侧立面的切向向外运动趋势改变成向滚筒的轴向后方偏转的运动趋势，利用径向扰流元将煤流的径向向外运动趋势改变成向滚筒的径向内侧、轴向的后方偏转的运动趋势。
所述周向扰流元和径向扰流元均固定连接在采煤机滚筒的筒体上。
所述周向扰流元和径向扰流元均位于采煤机滚筒的螺旋叶片的后端部，并相对相应螺旋叶片向后方悬伸。
每个螺旋叶片的后端部都对应设有一个周向扰流元和径向扰流元。
优选采用与螺旋叶片相同的材料制作所述周向扰流元和径向扰流元，并焊接固定。
所述周向扰流元和径向扰流元的主体均优选采用板状结构。
一种扰流装煤滚筒，包括滚筒体、螺旋叶片、周向扰流元和径向扰流元，所述螺旋叶片包绕并固定在滚筒体的外圆柱面上，滚筒体的径向外侧、相邻两个螺旋叶片之间形成一条开放的槽型煤流通道，煤流通道的最后端为相应煤流通道的出口，所述周向扰流元和径向扰流元固定在煤流通道的出口处，周向扰流元的设置方向是将煤流的沿螺旋叶片的侧立面的切向向外运动趋势改变成向滚筒的轴向后方偏转的运动趋势的方向，径向扰流元的设置方向是将煤流的径向向外运动趋势改变成向滚筒的径向内侧、轴向的后方偏转的运动趋势的方向。
所述周向扰流元和径向扰流元的主体均为板状结构，所述径向扰流元的主体优选为弧形板，设置在相应螺旋叶片的弧形的顶边边缘处，并与螺旋叶片的顶边边缘的弧形相适应，且所述径向扰流元相对相应螺旋叶片朝向后方悬伸。
所述周向扰流元设置在相应螺旋叶片的后端部边缘处，并沿滚筒体的径向延伸，所述周向扰流元的板面为平面与相应螺旋叶片的侧立面的切平面之间形成钝角；或者，所述周向扰流元的板面是内凹曲面。
每条煤流通道的出口处均对应设有一个周向扰流元和一个径向扰流元。
本发明的有益效果是：
实施本发明可以显著提高滚筒的装煤率，在部分矿井可以实现装煤率95％以上。
实施本发明能够解决薄煤层自动化工作面中浮煤高、自动化工序无法正常实施的问题，促进了自动化、智能化工作面的推进。
实施本发明可以减少煤块的重复装载和二次破碎问题，提高块煤率，提高煤的售价，增加矿方的收益。
附图说明
图1为本发明的扰流装煤滚筒的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明的扰流装煤滚筒上某个煤颗粒运动分解示意图；
图3为f1方向扰流效果示意图；
图4为f2方向扰流效果示意图。
附图标记：
1.径向扰流元；2.周向扰流元；3.螺旋叶片；4.滚筒体。
具体实施方式
本发明公开了一种扰流装煤方法，如图1-4所示，具体是在采煤机滚筒上煤流通道的出口处设置周向扰流元2和径向扰流元1，利用周向扰流元将煤流原本沿螺旋叶片3的侧立面的切向向外运动趋势改变成向滚筒的轴向后方偏转的运动趋势，利用径向扰流元将煤流的径向向外运动趋势改变成向滚筒的径向内侧、轴向的后方偏转的运动趋势。
螺旋叶片间煤流的运动方向如图1中的箭头线所示，螺旋叶片的推力将煤流沿螺旋叶片的导程方向输出。如果用f代表某个煤颗粒的运动方向，f的指向是偏向后同时偏向外的方向。可以将f分解为f1和f2两个相互垂直方向的运动，其中f1与滚筒的滚筒体4的外圆柱面的一个切平面平行，且在该平面上f1指向滚筒的斜后方，f2的方向沿滚筒的径向指向外。将周向扰流元设置在阻挡f1分运动的位置上，迫使煤流在运动到螺旋叶片的尾部时被迫改变运动轨迹到f1＇，使煤流不会继续沿原f1方向泄漏到滚筒的一侧，而是将经过扰流后的煤流聚拢起来，提高煤流通道出口处的煤的填充度，使更多的煤从滚筒的轴向的后方被甩出并进入输送机槽，相应减少因泄漏到滚筒的一侧后在底板上形成浮煤。
将径向扰流元设置在阻挡f2分运动的位置上，滚筒旋转时f2方向的煤流因遇到径向扰流元会改变其原来的径向向外抛射的轨迹，转而向滚筒的径向内侧、轴向的后方偏转，参见图中的f2＇，从而减少径向向外抛射的煤流，同样起到减少浮煤、提高滚筒装煤率的作用。
所述周向扰流元和径向扰流元均固定连接在采煤机滚筒的筒体上。
所述周向扰流元和径向扰流元均位于采煤机滚筒的螺旋叶片的后端部(也可以称为尾部)，并相对相应螺旋叶片向后方悬伸。
每个螺旋叶片的后端部都对应设有一个周向扰流元和径向扰流元。
优选采用与螺旋叶片相同的材料制作所述周向扰流元和径向扰流元，空间布局需要时，并可将周向扰流元和径向扰流元与相应的螺旋叶片焊接固定。
所述周向扰流元和径向扰流元的主体均优选采用板状结构。板面的曲直和安装方向视希望煤流的偏转角度确定。
基于上述方法，本发明还公开了一种扰流装煤滚筒，如图1-4所示，包括滚筒体4、螺旋叶片5、周向扰流元2和径向扰流元1，所述螺旋叶片包绕并固定在滚筒体的外圆柱面上。滚筒体的径向外侧、相邻两个螺旋叶片之间形成一条开放的槽型煤流通道，煤流通道的最后端为相应煤流通道的出口。煤流方向沿着煤流通道的螺旋走向。由于叶片呈螺旋状，每条煤流通道的最后端总对应单侧的一个螺旋叶片。所述周向扰流元和径向扰流元固定在煤流通道的出口处，位于该单侧的一个螺旋叶片的尾部。周向扰流元的设置方向是将煤流的沿螺旋叶片的侧立面的切向向外运动趋势改变成向滚筒的轴向后方偏转的运动趋势的方向，径向扰流元的设置方向是将煤流的径向向外运动趋势改变成向滚筒的径向内侧、轴向的后方偏转的运动趋势的方向。
所述周向扰流元和径向扰流元的主体均为板状结构，所述径向扰流元的主体优选为弧形板，设置在相应螺旋叶片的弧形的顶边边缘处，并与螺旋叶片的顶边边缘的弧形相适应，即弧度相吻合，且所述径向扰流元相对相应螺旋叶片朝向后方悬伸。
所述周向扰流元设置在相应螺旋叶片的后端部边缘处，并沿滚筒体的径向延伸。
所述周向扰流元的板面(指直接接触煤流的一侧面)优选与相应螺旋叶片的侧立面的切平面之间形成钝角。或者，所述周向扰流元的板面也可以是曲面，通常设置成凹曲面。如果是弧形面，弧形的中心优选为倾斜指向滚筒的轴线。
每条煤流通道的出口处均对应设有一个周向扰流元和一个径向扰流元。
本文所称的前后方向是沿着滚筒的轴线方向，其中前方是采煤机工作时靠近煤壁的方向，后方是远离煤壁的方向，内外方向是沿着滚筒的径向方向，其中外是远离滚筒的方向，内是指向滚筒芯部的方向。
1.一种扰流装煤方法，其特征在于：在采煤机滚筒上煤流通道的出口处设置周向扰流元和径向扰流元，利用周向扰流元将煤流的沿螺旋叶片的侧立面的切向向外运动趋势改变成向滚筒的轴向后方偏转的运动趋势，利用径向扰流元将煤流的径向向外运动趋势改变成向滚筒的径向内侧、轴向的后方偏转的运动趋势。
2.如权利要求1所述的扰流装煤方法，其特征在于：所述周向扰流元和径向扰流元均固定连接在采煤机滚筒的筒体上。
3.如权利要求2所述的扰流装煤方法，其特征在于：所述周向扰流元和径向扰流元均位于采煤机滚筒的螺旋叶片的后端部，并相对相应螺旋叶片向后方悬伸。
4.如权利要求3所述的扰流装煤方法，其特征在于：每个螺旋叶片的后端部都对应设有一个周向扰流元和径向扰流元。
5.如权利要求1、2、3或4所述的扰流装煤方法，其特征在于：采用与螺旋叶片相同的材料制作所述周向扰流元和径向扰流元，并焊接固定。
6.如权利要求5所述的扰流装煤方法，其特征在于：所述周向扰流元和径向扰流元的主体均采用板状结构。
7.一种扰流装煤滚筒，其特征在于：包括滚筒体、螺旋叶片、周向扰流元和径向扰流元，所述螺旋叶片包绕并固定在滚筒体的外圆柱面上，滚筒体的径向外侧、相邻两个螺旋叶片之间形成一条开放的槽型煤流通道，煤流通道的最后端为相应煤流通道的出口，所述周向扰流元和径向扰流元固定在煤流通道的出口处，周向扰流元的设置方向是将煤流的沿螺旋叶片的侧立面的切向向外运动趋势改变成向滚筒的轴向后方偏转的运动趋势的方向，径向扰流元的设置方向是将煤流的径向向外运动趋势改变成向滚筒的径向内侧、轴向的后方偏转的运动趋势的方向。
8.如权利要求7所述的扰流装煤滚筒，其特征在于：所述周向扰流元和径向扰流元的主体均为板状结构，所述径向扰流元的主体为弧形板，设置在相应螺旋叶片的弧形的顶边边缘处，并与螺旋叶片的顶边边缘的弧形相适应，且所述径向扰流元相对相应螺旋叶片朝向后方悬伸。
9.如权利要求8所述的扰流装煤滚筒，其特征在于：所述周向扰流元设置在相应螺旋叶片的后端部边缘处，并沿滚筒体的径向延伸，所述周向扰流元的板面为平面与相应螺旋叶片的侧立面的切平面之间形成钝角；或者，所述周向扰流元的板面是内凹曲面。
10.如权利要求9所述的扰流装煤滚筒，其特征在于：每条煤流通道的出口处均对应设有一个周向扰流元和一个径向扰流元。
技术总结