CN103586981A - 一种矿用泡沫浆体混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用泡沫浆体混合器，包括混合器壳体（7）以及安装在混合器壳体（7）内部的中空螺旋杆（5）；混合器壳体（7）的前端设有气液两相泡沫入口（1），下端设有浆液入口（2），后端设有手动阀门（15）和泡沫浆体出口（16）；中空螺旋杆的前端设有前端轴承（3），后端设有后端轴承（13）；前端轴承和后端轴承分别通过支撑臂（14）固定在混合器壳体内侧；中空螺旋杆为空心杆，其上均匀焊接有若干个螺旋型叶片，且沿杆体均匀开有若干个导流口（8）；中空螺旋杆的前部、正对气液两相泡沫入口处安装有若干个动力叶片，动力叶片的安装角度为30-40°。本发明的破泡率低、混泡质量高、可连续生产大流量的泡沫浆液。

Description

一种矿用泡沫浆体混合器
技术领域
本发明涉及一种混合器，具体是一种矿用泡沫浆体混合器。
背景技术
煤炭自燃是我国煤矿安全生产面临的主要灾害之一，其严重威胁着井下工作人员的安全和工作面的正常回采，造成了重大的经济损失。泡沫浆体作为一种堵漏隔氧防灭火材料，因具有稳定性强、流动性好、能够避免单纯注黄泥（水泥、粉煤灰）浆液产生拉沟现象的功能，将成为煤矿注浆防灭火材料的新方向。
目前，煤矿现场还没有专门的泡沫浆体产生装置，而是利用传统的移动式注浆装置，将发泡剂和浆液一起进行搅拌混合，通过螺杆的搅拌将发泡和混合两个过程集成在一起，大大降低了泡沫的起泡能力，使得泡沫浆体的发泡倍数低且泡孔不均匀、稳定性差；传统建材领域虽有可以混合泡沫与浆液的搅拌机，但其并不适用于狭窄的井巷空间中；近年来，建材领域改进了预制泡沫、黄泥（水泥、粉煤灰）浆液的混合工艺，先将泡沫液和浆液两股高压流体通过三通混合后，然后经过静态混合器再次深入混合均匀，但是在混合过程中由于泡沫液是一次性添加的，其泡沫率过高，约达40%左右，也不适用于灭火。此外，矿用泡沫浆液因现场对材料性能的要求，需在较短时间内凝结固化，其黏度也远大于普通泡沫混凝土现浇工艺要求。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种矿用泡沫浆体混合器，其破泡率低、混泡质量高、可连续生产大流量的泡沫浆液。
为了实现上述目的，本发明一种矿用泡沫浆体混合器，包括混合器壳体以及安装在混合器壳体内部的中空螺旋杆；所述混合器壳体的前端设有气液两相泡沫入口，下端设有浆液入口，后端设有手动阀门和泡沫浆体出口；所述中空螺旋杆的前端设有前端轴承，后端设有后端轴承；所述前端轴承和后端轴承分别通过支撑臂固定在混合器壳体内侧；所述中空螺旋杆为空心杆，其上均匀焊接有若干个螺旋型叶片，且沿杆体均匀开有若干个导流口；中空螺旋杆的前部、正对气液两相泡沫入口处安装有若干个动力叶片，所述动力叶片的安装角度为30-40°。
进一步，还包括安装在中空螺旋杆和后端轴承之间的联轴器和实心轴，所述中空螺旋杆的后端通过联轴器与实心轴的前端连接；实心轴的后端与后端轴承连接；所述实心轴上焊接有搅拌桨。
优选地，所述搅拌桨具有呈圆周螺旋状布置的桨叶，每螺旋一周均匀焊接有四个桨叶，共焊有两周。
优选地，所述桨叶为L型桨叶。
优选地，所述动力叶片的安装角度为35°。
优选地，所述动力叶片的数量为三个或四个。
优选地，所述导流口的开口方向中心线不通过中空螺旋杆的中心线。
优选地，所述中空螺旋杆上均匀焊接有四周半螺旋型叶片，且沿杆体均匀开有五个导流口，相邻两个导流口间间隔72°。
与现有技术相比，本发明通过气液两相泡沫入口和浆液入口将气-液两相泡沫和黄泥（水泥、粉煤灰）浆液分别送入该混合器，且气-液两相泡沫从中空螺旋杆的上的导流口进入混合器壳体内，相比一次性的泡沫添加，将泡沫通过不同的导流口进行分级添加，可以降低泡沫的破泡率，提高泡沫与浆液的混合均匀程度；由浆液入口喷出的浆液高速冲击中空螺旋杆前部的动力叶片，带动中空螺旋杆转动；中空螺旋杆的转动使泡沫和黄泥（水泥、粉煤灰）浆液螺旋向前运动，显著提高了泡沫与浆体的混合质量。此外，该混合器的结构简单，使用方便，能够将泡沫与浆液混合均匀，且可连续生产大流量泡沫浆液，满足用户的需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A-A方向剖视图中对应导流口和中空螺旋杆的结构示意图；
图3为图1中B-B方向的剖视图。
图中：1、气液两相泡沫入口，2、浆液入口，3、前端轴承，4、动力叶片，5、中空螺旋杆，6、螺旋型叶片，7、混合器壳体，8、导流口，9、联轴器，11、实心轴，12、搅拌桨，13、后端轴承，14、支撑臂，15、手动阀门，16、泡沫浆体出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图3所示，本矿用泡沫浆体混合器，包括混合器壳体7以及安装在混合器壳体7内部的中空螺旋杆5；所述混合器壳体7的前端设有气液两相泡沫入口1，下端设有浆液入口2，后端设有手动阀门15和泡沫浆体出口16；所述中空螺旋杆5的前端设有前端轴承3，后端设有后端轴承13；所述前端轴承3和后端轴承13分别通过支撑臂14固定在混合器壳体7内侧；所述中空螺旋杆5为空心杆，其上均匀焊接有若干个螺旋型叶片6，且沿杆体均匀开有若干个导流口8；中空螺旋杆5的前部、正对气液两相泡沫入口1处安装有若干个动力叶片4，动力叶片4的安装角度为30-40°，其中安装角度是动力叶片4径向与中空螺旋杆轴向中心线的夹角。
工作过程：气-液两相泡沫和黄泥（水泥、粉煤灰）浆液分别通过气液两相泡沫入口1和浆液入口2进入该混合器；其中，气-液两相泡沫从中空螺旋杆5上的导流口8进入混合器壳体7内，相比一次性的泡沫添加，将泡沫通过不同的导流口8进行分级添加，可以降低泡沫的破泡率，提高泡沫与浆液的混合均匀程度；由浆液入口2喷出的浆液高速冲击中空螺旋杆5前部的动力叶片4，带动中空螺旋杆5转动；中空螺旋杆5的转动使泡沫和黄泥（水泥、粉煤灰）浆液螺旋向前运动，显著提高了泡沫与浆体的混合质量。此外，该混合器的结构简单，使用方便，能够将泡沫与浆液混合均匀，且可连续生产大流量泡沫浆液，满足用户的需求。
作为本发明的一种改进方式，还可在中空螺旋杆5和后端轴承13之间安装联轴器9和实心轴11，所述中空螺旋杆5的后端通过联轴器9与实心轴11的前端连接；实心轴11的后端与后端轴承13连接；所述实心轴11上焊接有搅拌桨12；通过搅拌桨12的搅拌作用能够对经实心轴11转动混合后的泡沫浆液再次进行搅拌，避免了由中空螺旋杆5后端处导流口8喷出的泡沫未与浆液充分混合、直接从泡沫浆体出口16喷出的情况发生，进而进一步提高了泡沫与浆液的混合均匀程度。
优选地，上述搅拌桨12可以是呈圆周螺旋状布置的桨叶，每螺旋一周均匀焊接有四个桨叶，共焊有两周。虽然焊接桨叶的数量越多越能够将泡沫与浆液充分的混合，但随着数量的增加，其自身的阻力也会增大，不仅有碍于其与实心轴11的旋转，而且也不利于中空螺旋杆5的旋转，导致整个泡沫与浆液的混合都不理想；而当焊接有一周或两周的桨叶时，能够实现搅拌的同时，其所受阻力不大，对中空螺旋杆5和实心轴11的旋转影响不大，泡沫与浆液的混合也能达到要求。优选地，上述桨叶可以是L型桨叶，相比其他结构，L型桨叶的搅拌效果更好。
优选地，当动力叶片4的安装角度为35°，即动力叶片4的径向与中空螺旋杆轴向中心线的夹角为35°时，其具有最佳的传力性能。
优选地，上述动力叶片4的数量为三个或四个。当动力叶片4的数量过多时，不仅会增加自身的重量，使得转动时遇到的阻力增大；而且相邻两个动力叶片4间的间隙会比较小，由浆液入口2喷出的浆液很容易冲击到动力叶片4的边缘上，而不是直接冲击动力叶片4，使其不能够转动，进而无法带动中空螺旋杆5转动，无法实现泡沫与浆液的混合。而当动力叶片4的数量很少时，动力叶片4从浆液冲击中获得的动力会减少，也不利于其的转动。经过测试发现，当动力叶片4的数量为三个或四个时，其各方面的效果最佳，当然，相邻两个动力叶片4的间隙要大于浆液入口2的出口截面，这样可以减少浆液冲击到动力叶片边缘的情况。
优选地，上述导流口8的开口方向中心线不通过中空螺旋杆5的中心线，即导流口8的开口方向中心线与中空螺旋杆5的中心线是两条异面直线时，泡沫液由中空螺旋杆5上的导流口8喷出的同时，泡沫射流的反作用力对中空螺旋杆5形成动力矩，给中空螺旋杆5旋转提供了一定的动力，进一步提高了中空螺旋杆5的转速和稳定性。
如图1和图2所示，可在所述中空螺旋杆5上均匀焊接有四周半螺旋型叶片6，即四个半螺旋型叶片6，且沿杆体均匀开有五个导流口8作为气-液两相泡沫的出口，相邻两个导流口间间隔72°，此时的混合器在能够实现泡沫与浆液混合的同时，可适用于狭窄的井巷空间中；且当相邻两个导流口8间的间隔为72°，即相邻两个导流口8的开口方向（中心线）沿中空螺旋杆5的轴线方向看形成的夹角为72°时，混合效果最好。

Claims (8)

1.一种矿用泡沫浆体混合器，其特征在于，包括混合器壳体（7）以及安装在混合器壳体（7）内部的中空螺旋杆（5）；
所述混合器壳体（7）的前端设有气液两相泡沫入口（1），下端设有浆液入口（2），后端设有手动阀门（15）和泡沫浆体出口（16）；
所述中空螺旋杆（5）的前端设有前端轴承（3），后端设有后端轴承（13）；所述前端轴承（3）和后端轴承（13）分别通过支撑臂（14）固定在混合器壳体（7）内侧；
所述中空螺旋杆（5）为空心杆，其上均匀焊接有若干个螺旋型叶片（6），且沿杆体均匀开有若干个导流口（8）；中空螺旋杆（5）的前部、正对气液两相泡沫入口（1）处安装有若干个动力叶片（4），动力叶片（4）的安装角度为30-40°。
2.根据权利要求1所述的一种矿用泡沫浆体混合器，其特征在于，还包括安装在中空螺旋杆（5）和后端轴承（13）之间的联轴器（9）和实心轴（11），所述中空螺旋杆（5）的后端通过联轴器（9）与实心轴（11）的前端连接；实心轴（11）的后端与后端轴承（13）连接；所述实心轴（11）上焊接有搅拌桨（12）。
3.根据权利要求2所述的一种矿用泡沫浆体混合器，其特征在于，所述搅拌桨（12）具有呈圆周螺旋状布置的桨叶，每螺旋一周均匀焊接有四个桨叶，共焊有两周。
4.根据权利要求3所述的一种矿用泡沫浆体混合器，其特征在于，所述桨叶为L型桨叶。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种矿用泡沫浆体混合器，其特征在于，所述动力叶片（4）的安装角度为35°。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种矿用泡沫浆体混合器，其特征在于，所述动力叶片（4）的数量为三个或四个。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的一种矿用泡沫浆体混合器，其特征在于，所述导流口（8）的开口方向中心线不通过中空螺旋杆（5）的中心线。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的一种矿用泡沫浆体混合器，其特征在于，所述中空螺旋杆（5）上均匀焊接有四周半螺旋型叶片（6），且沿杆体均匀开有五个导流口（8），相邻两个导流口间间隔72°。
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