CN102182496B - 用于煤矿防灭火的泡沫发生器 - Google Patents

Abstract

用于煤矿防灭火的泡沫发生器，包括：进料管；与进料管出口端相连的混合器；与混合器出口端相连的发泡器筒体；设置于发泡器筒体前部筒壁上的气体进管；设置于发泡器筒体内入口端的文丘里管，在文丘里管后部管壁上设置有进气孔；设置于发泡器筒体内文丘里管出口端的集流器；设置于发泡器筒体内集流器后的固定杆，集流器安装于固定杆的前端；设置于固定杆中后部的叶轮；混合器内设置有沿其轴线设置的混合器中轴，混合器中轴上设置有搅拌叶片。本发明采用在混合器内设置搅拌叶片的形式，使混合浆液混合均匀，物料不易堵管，使用可靠，能对发生的火灾进行有效灭火，结构紧凑合理，便于维护，适用于煤矿井下快速扑灭和高效防治煤炭自燃火灾。

Description

用于煤矿防灭火的泡沫发生器

技术领域

本发明涉及一种泡沫发生器，特别是一种用于在煤矿井下快速扑灭和防治煤炭自燃火灾的防灭火泡沫发生器。

背景技术

煤炭自燃是我国矿井主要自然灾害之一，在我国国有重点煤矿中，煤炭自燃火灾引起的火灾约占矿井火灾总数的90％，我国的新疆、宁夏、内蒙古等省还存在着大面积的煤田火灾，每年烧损煤量达1000～1360万吨，经济损失超过200亿元。此外煤炭自燃还会产生大量的SO₂、CO、CO₂等有毒气体，严重污染环境，容易造成人员伤亡。为有效防治煤炭自燃，近年来采用了含气(氮气或者空气)、固、液三相泡沫进行防治煤炭自燃，取得了较好的效果。

目前常用的泡沫发生装置主要为网式发泡器，它由空气压缩机、压力容器、装有金属网格的发泡筒和气液管路等组成，但是这种网式发泡器比较适用于配制两相泡沫，或配制固料细腻、粒度均匀的三相泡沫，它能够产生较大发泡倍数的泡沫，但不适用于产生有较大颗粒、且粒度不均匀的三相泡沫。为了解决上述问题，专利号为02148411.2、发明名称为防治煤炭自燃的三相泡沫发生装置的发明专利公开了一种泡沫发生器，包括进料管和发泡器筒体，在发泡器筒体的前端设有与进料管相联接的混合器，在混合器内设置多块障碍板，发泡器筒体上设有注入文丘里管喉颈部位处气体的管道，文丘里管的周边上设有多个引入气体的孔隙，文丘里管的入口处设有射流调节器，发泡器筒体的尾部设有可前后调节集流器的滑道。该用于煤矿防灭火的泡沫发生器通过在混合器内设置按一定间距交错布置的多块障碍板，当混合物浆液通过混合器时，由于受到障碍板的交叉阻拦从而形成紊流状态进而搅拌均匀。但是这种泡沫发生器要在混合器内设置障碍板，不但加工制造过程复杂，而且黄泥浆、粉煤灰浆等混合物经过时容易产生阻滞现象，影响发泡效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计合理、结构简单、发泡效果好的用于煤矿防灭火的泡沫发生器。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

用于煤矿防灭火的泡沫发生器，包括：进料管；与进料管出口端相连的混合器；与混合器出口端相连的发泡器筒体；设置于发泡器筒体前部筒壁上的气体进管；设置于发泡器筒体内入口端的文丘里管，在文丘里管后部管壁上设置有进气孔；设置于发泡器筒体内文丘里管出口端的集流器；设置于发泡器筒体内集流器后的固定杆，集流器安装于固定杆的前端；设置于固定杆中后部的叶轮；混合器内设置有沿其轴线设置的混合器中轴，混合器中轴上设置有搅拌叶片。

优选的，搅拌叶片螺旋状设置于所述混合器中轴外周壁上。

优选的，混合器内壁上设置有间隔均布的凸起部。

优选的，凸起部为半球形或圆柱形或棱柱形。

优选的，混合器内壁上设置有沿其轴线间隔布置的凸出于混合器内壁的导流圈。

优选的，搅拌叶片为间隔套装于混合器中轴上的阻隔长片和阻隔短片，阻隔长片上设置流通孔，阻隔长片的直径大于阻隔短片的直径。

优选的，阻隔长片和阻隔短片之间设置有定位套。

优选的，安装在混合器中轴的一片阻隔长片上的流通孔与相邻一片阻隔长片上流通孔相互错位布置。

优选的，一片阻隔长片上流通孔圆心和混合器中轴轴心间连线与相邻一片阻隔长片上流通孔圆心和混合器中轴轴心间连线之间的夹角为180°。

优选的，阻隔长片的直径与搅拌器筒体的内径相等。

本发明采用在混合器内设置安装在混合器中轴上的搅拌叶片的形式，使混合器内形成非直线的流通通道，延长了混合浆液在混合器内搅拌混合的时间，使混合浆液可以充分混合均匀，同时与现有技术相比，只需将安装了搅拌叶片的混合器中轴装入混合器中即可，安装方便，而且物料不易堵管，使用可靠，可以对易燃煤炭起到了很好的保护作用，并能对发生的火灾进行有效灭火，结构紧凑合理，便于维护，适用于煤矿井下快速扑灭和高效防治煤炭自燃火灾。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的结构示意图。

图3为本发明又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的用于煤矿防灭火的泡沫发生器包括进料管1、混合器2、发泡器筒体3、混合器中轴4、搅拌叶片5、凸起部6、文丘里管7、气体进管8、集流器9、叶轮10和固定杆11。为了便于描述，将进料管1的入口端定义为前。

进料管1通过螺纹紧固件与混合器2相连，黄泥浆或粉煤灰浆及发泡剂混合物从进料管1输送至用于煤矿防灭火的泡沫发生器中，在混合器2内沿其轴线安装有混合器中轴4，混合器中轴4通过轴承安装在混合器2内，混合器中轴4上设置有搅拌叶片5，本实施例中的搅拌叶片5沿混合器中轴4轴线螺旋状排列布置于混合器中轴4的外周壁上，在混合器2的内壁上间隔设置多个有凸出于混合器2内壁的凸起部6，本实施例中的凸起部6为半球形结构，此外凸起部6还可采用圆柱/台形结构或棱柱/台形结构。混合物浆液通过混合器2时，会受到混合器2内壁上的凸起部6和搅拌叶片5的综合作用，减慢了混合物浆液的流通速度，延长了混合物浆液在较短距离内的流通时间，使发泡剂可以在浆液中充分混合均匀，同时，在搅拌叶片5的导流作用下，也可避免混合物浆液发生阻滞现象。混合器2通过螺纹紧固件与发泡器筒体3相连，发泡器筒体3内入口端设置有文丘里管7，混合物浆液从混合器2流出后经文丘里管7流入发泡器筒体3中，发泡器筒体3前部筒壁上设置有气体进管8，文丘里管7后部侧壁上设置有多个进气孔a，外部气体经气体管道4进入发泡器筒体3后从进气孔a进入文丘里管7内。文丘里管7的出口端设置有集流器8，集流器8通过一固定杆11安装在发泡器筒体3内，本实施例的固定杆11为T形，集流器8位于固定杆11的前部，在固定杆11的中后部通过轴承安装有叶轮10，固定杆11的后部通过螺纹紧固件固定安装在发泡器筒体3上。叶轮10在混合物浆液流动动力推动下旋转，可增加泡沫的稳定性，使泡沫更加细腻、均匀。

本发明的工作过程如下：

将粉煤灰浆或黄泥浆从注浆站输送至进料管1，发泡剂通过定量添加装置同时加入进料管1，含有发泡剂的泥浆进入混合器2中充分混合均匀，然后进入变截面的文丘里管7中，根据文丘里管原理，浆液在通过文丘里管7，再受到集流器8阻力后，泥浆的流速增加、静压减少，形成负压区，使气体通过文丘里管7周边的多个进气孔a被引射到注浆管路中，从而产生较高倍数的防灭火泡沫；同时，在集流器8的集流区四周首先产生防灭火泡沫后，在泡沫泥浆的冲击下，叶轮10被推动旋转，使泡沫进一步细化和均匀，经发泡装置产生的含气体防灭火泡沫即可直接注入到火区或易发生煤炭自燃的采空区中。

如图2所示，为本发明的另一实施例，本实施例与前一实施例不同的地方在于：搅拌叶片为安装在混合器中轴4上的多片阻隔长片2-3和阻隔短片2-4，阻隔长片2-3与阻隔短片2-4间隔交替安装在混合器中轴4上，本实施例的阻隔长片2-3和阻隔短片2-4均为圆形片，阻隔长片2-3的直径与混合器2内径相等，阻隔短片2-4的直径小于混合器2的内径，作为优选的方案，阻隔长片2-3和阻隔短片2-4之间设置有套装在混合器中轴4上的定位套2-5，定位套2-5用于使得阻隔长片2-3和阻隔短片2-4之间保持有固定的距离，使得阻隔长片2-3与阻隔短片2-4等距地安装在混合器中轴4上，安装方便。此外，阻隔长片2-3与阻隔短片2-4也可以等距直接焊接安装在混合器中轴4上，或在混合器中轴4上等距设置用于安装阻隔长片2-3与阻隔短片2-4的卡槽。在阻隔长片2-3上加工有流通孔b，安装在混合器中轴4的一片阻隔长片2-3上的流通孔b与相邻一片阻隔长片2-3上流通孔b相互错位布置，即一片阻隔长片2-3上流通孔b的圆心与相邻一片阻隔长片2-3上流通孔b的圆心不在同一直线上，优选的方案为，一片阻隔长片2-3上流通孔b的圆心和混合器中轴4轴心间的连线与相邻一片阻隔长片2-3上流通孔b圆心和混合器中轴4轴心间的连线之间的夹角为180°，即两片阻隔长片2-3上的流通孔b相对于混合器中轴4对称设置。由于阻隔长片2-3的直径与混合器2的内径相等，阻隔长片2-3安装于混合器2内时，混合物浆液只能从阻隔长片2-3上的流通孔b通过，同时由于阻隔短片2-4的直径小于混合器2的内径，混合物浆液流经阻隔长片2-3后可从阻隔短片2-4与混合器2内壁之间的空隙继续流通。混合物浆液在混合器2内沿S形通道流动混合，使得混合物浆液得到充分混合。

此外，如图3所示，混合器2内壁上的凸起部还可以为多个间隔布置的导流圈6’，混合器2内的搅拌叶片5与导流圈6’共同起到搅拌混合物浆液和导流的作用。

当然，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (5)

1.用于煤矿防灭火的泡沫发生器，包括：

进料管(1)；

与所述进料管(1)出口端相连的混合器(2)；

与所述混合器(2)出口端相连的发泡器筒体(3)；

设置于所述发泡器筒体(3)前部筒壁上的气体进管(8)；

设置于所述发泡器筒体(3)内入口端的文丘里管(7)，在所述文丘里管(7)后部管壁上设置有进气孔(a)；

设于所述发泡器筒体(3)内位于文丘里管(7)出口端的集流器(9)；

设置于所述发泡器筒体(3)内位于所述集流器(9)后的固定杆(11)，所述集流器(9)安装于所述固定杆(11)的前端；

设置于所述固定杆(11)中后部上的叶轮(10)；

所述混合器(2)内设置有沿其轴线设置的混合器中轴(4)，所述混合器中轴(4)上设置有搅拌叶片(5)；

其特征在于：

所述混合器(2)为一体式中空圆筒，所述搅拌叶片为交替间隔安装于所述混合器中轴(4)上的阻隔长片(2-3)和阻隔短片(2-4)，所述阻隔长片(2-3)和所述阻隔短片(2-4)通过混合器中轴(4)设置于所述混合器(2)内，且所述阻隔长片(2-3)和所述阻隔短片(2-4)和所述混合器(2)为分体式结构；

所述阻隔长片(2-3)上设置流通孔(b)，所述阻隔长片(2-3)的直径大于所述阻隔短片(2-4)的直径，且所述阻隔长片(2-3)的直径与混合器(2)内径相等，相邻两片阻隔长片(2-3)之间设置一片阻隔短片(2-4)，所述阻隔短片(2-4)的径向外边缘与所述混合器(2)内壁之间具有空隙。

2.根据权利要求1所述的用于煤矿防灭火的泡沫发生器，其特征在于：所述阻隔长片(2-3)和阻隔短片(2-4)之间设置有定位套(2-5)。

3.根据权利要求1所述的用于煤矿防灭火的泡沫发生器，其特征在于：所述一片阻隔长片(2-3)上的流通孔(b)与相邻一片阻隔长片(2-3)上的流通孔(b)相互错位布置。

4.根据权利要求1所述的用于煤矿防灭火的泡沫发生器，其特征在于：所述一片阻隔长片(2-3)上流通孔(b)圆心和混合器中轴(4)轴心间连线与相邻一片阻隔长片(2-3)上流通孔(b)圆心和混合器中轴(4)轴心间连线之间的夹角为180°。

5.根据权利要求1所述的用于煤矿防灭火的泡沫发生器，其特征在于：所述阻隔长片(2-3)的直径与所述混合器(2)的内径相等。

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