磨削工具抑尘装置的研究与应用

张广利，李玉辰，洛淑芳，李红杰

（秦皇岛首创思泰意达环保科技有限公司，河北 秦皇岛 066000）

打磨、雕刻、切割和破碎等磨削工具在工作时会产生大量粉尘，粉尘飘散到大气中会污染环境，同时也会对操作者的身体健康造成伤害，但目前还没有一种能抑制磨削工具工作产生粉尘的装置，因此在磨削工具上安装抑尘装置是必然趋势。

磨削工具在工作中产生的粉尘主要集中在切片与被磨削工件的接触位置，由于磨削片高速旋转，粉尘具有起尘速度快、扩散迅速和很难抑制等特点，打磨、雕刻、切割和破碎岗位的总粉尘和吸入性粉尘浓度均超过职业接触限值，超限倍数范围分别为4.3～85倍和3.1～63.3倍，这些岗位的Ⅲ期矽肺为最高级风险水平[1]。高浓度的粉尘环境，不但降低了作业现场的能见度，且严重危害人体健康。数据显示，我国目前有72万人患有尘肺病，而这些患者几乎都是从事粉尘污染行业的工人[2]。

目前，工作地点固定磨削工具产生的粉尘主要采用除尘器降尘的方式。在磨削工具的工作位置上方加一个集尘罩，用除尘器进口管路连接到除尘罩上，其工作原理是将含尘空气经风机动力吸（压）入除尘器，通过布袋或滤筒过滤后排出。由于磨削工具工作时起尘速度快、扩散迅速，只有少量粉尘能通过集尘罩进入除尘器，因此这种除尘方式不能解决磨削工具粉尘污染的问题。目前还没有针对工作地点不固定磨削工具产生粉尘的抑尘装置。

1 磨削工具抑尘装置工作原理

针对磨削工具产生粉尘的特点，研发了一种磨削工具干雾抑制装置。微米级干粉抑尘技术的原理基于欧美科学家的研究理论：“水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结的机率最大”[3]。基于微米级干粉抑尘技术原理，国内企业开发研制出适用于磨削工具产生粉尘的抑尘装置。该抑尘装置主要由主机和喷嘴组成，喷嘴固定在磨削工具上，主机通过水气管路同喷嘴连接，给喷嘴提供压力和流量合适的气和水，气和水通过喷嘴转化成直径为1～10μm的水雾颗粒，喷向由磨削工具工作产生的粉尘，用水雾覆盖住粉尘，使水雾颗粒与粉尘颗粒相结合后沉降下来，不会再飘散到周围的大气中，从而起到抑尘作用。

2 磨削工具抑尘装置主要结构

该磨削工具抑尘装置主要由水雾喷射系统和主机组成。

（1）水雾喷射系统（如图1），由固定套、螺钉、固定架、喷嘴座a、喷嘴a、喷嘴b和喷嘴座b组成。

图1 喷嘴在磨削工具上安装示意图

磨削工具工作时，粉尘产生于磨削片与工件的接触点，沿磨削片外缘切线快速扩散，图2表示了磨削片与工件接触范围和磨削时产生粉尘的范围。喷嘴a固定在喷嘴座a上，通过固定架连接在磨削工具上，固定架能够围绕螺钉转动，保证喷嘴a喷出的水雾能覆盖住磨削工具产生的粉尘范围A内的粉尘。喷嘴b固定在喷嘴座b上，通过固定套连接在磨削工具上，喷嘴b喷出的水雾能够覆盖住磨削工具产生的粉尘范围B内的粉尘。

图2 磨削工具工作产生粉尘范围示意图

（2）主机为水雾喷嘴提供压力和流量合适的压缩空气和水，主机的出水口和出气口分别通过水气管路连接到喷嘴座的进水口和进气口。主机由气路系统和水路系统组成。

气路系统（如图3）， 由进气阀、三联件、电磁阀和出气阀组成。进气阀和出气阀用于调节系统供给喷嘴气量的多少，三联件能调节系统气压大小，并通过压力表显示出来，电磁阀用于打开和关闭管路系统，当磨削工具工作时，电磁阀得电，阀打开、管路供气；磨削工具停止工作时，电磁阀不得电，阀关闭、管路停止供气。

图3 主机气路系统结构示意图

水路系统（如图4）由进水阀、水前置过滤器、调压阀、电磁阀和出水阀组成。进水阀和出水阀用于调节系统供给喷嘴水量多少；水前置过滤器用于过滤水内的杂质，以保证喷嘴不被脏污堵塞；调压阀调节系统水压的大小，并通过压力表显示出来；电磁阀用于打开和关闭水管路系统，当磨削工具工作时，电磁阀得电，阀打开、管路供水；磨削工具停止工作时，电磁阀不得电，阀关闭、管路停止供水。

图4 主机水路系统结构示意

3 工业性试验

磨削工具抑尘装置主要技术参数和使用前后的效果对比见表1、表2。

表1 磨削工具抑尘装置主要技术参数

表2 磨削工具抑尘装置使用前后粉尘质量浓度对比

解决磨削粉尘的关健技术是利用抑尘装置达到降尘效果，经检测，使用该抑尘装置后，磨削现场的总粉尘质量浓度降低了99.41%，吸入性粉尘质量浓度下降到0.912mg/m3，吸入性粉尘除尘率达到99.62%。抑尘装置能方便地固定在磨削工具上，且不影响磨削操作。实践证明，磨削工具抑尘装置是实用、有效和成功的。

4 结语

通过现场应用可知，该磨削工具抑尘装置具有结构简单、操作方便、灵活可靠、便于管理和维护、节约用水等优点。同时，由于磨削工具上配套使用该抑尘装置，使现场粉尘浓度降低，对工人的身体健康起到了较好的保护作用，降低了尘肺病的发病率。该磨削工具抑尘装置已在雕刻之乡曲阳得到大范围推广应用，得到了广大用户的好评，并解决了环保难题，得到了当地政府的肯定和支持。该磨削工具抑尘装置填补了国内该类技术的空白，使工具抑尘技术提高到了新水平。

[1] 高子清.石材加工行业尘肺病危害风险评估研究[J].中国安全生产科学技术，2014（8）.

[2] 何岛.全国尘肺病报告人数超72万 警惕尘肺病早期症状[J/OL].中国青年网健康频道，2015（2）.

[3] 陈卓楷，陈凡植，周炜煌，祝光.超声雾化水雾在除尘试验中的应用[J].广东化工，2006（10）.