CN103691351A - 一种射流自吸发泡剂并联发泡系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，包括比例混合器（5）、泡沫发生器（11）、进水接头（1）、进风接头（7）、压风管（9）、泡沫分配器（13）以及与比例混合器（5）连接的吸液管（15），泡沫发生器的数量不少于两个，并采用并联的形式连接；并联泡沫发生器的进口与比例混合器的出口连接，并联泡沫发生器的出口处设有泡沫观察孔（12），并与泡沫分配器连接；压风管的一端通过分流阀给各个泡沫发生器分流供风；压风管上、分流阀的前端设有逆止阀A；高压水管和压风管上分别设有水量调节阀和风量调节阀。本发明降低了系统压力损失，提高了系统稳定性，增大了泡沫出口的压力，增强驱动能力，适用于井下作业。

Description

一种射流自吸发泡剂并联发泡系统

技术领域

本发明涉及一种发泡系统，具体是一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，属于泡沫降尘等工程技术领域。 

背景技术

泡沫作为一种气液混合介质，兼有气体及液体的特质，既具有良好的冷却性能，又具有气体的膨胀特质，流动及堆积性能优良，是进行矿井防灭火的完美材料，无论是对井下采空区火灾还是巷道明火都具有非常显著的灭火效果，比常规的注氮、注浆及水雾灭火更有效。为此，国内外众多学者针对如何进行高效、稳定的泡沫制备，构建了不同类型的泡沫发生系统。 

目前，有关泡沫发生体统的专利有很多，如： 

1.2008年1月2-3日公开的中国专利“煤矿惰性气体泡沫灭火系统”（申请号：200610043170.3，公开号：101108271），由比例混合器及泡沫发生器组成，比例混合器采用文丘里结构负压吸取发泡剂，泡沫发生器为网式结构；该系统存在压力损失大，网式发泡器出口压力低，尤其是在井下进行长距离，高位点灌注泡沫时，时常出现压力不足的问题；而且单一文丘里吸液易出现喉管堵塞的情况，可靠性低。 

2.2009年9月30日公开的中国专利“车用压缩空气泡沫灭火系统”（申请号：200910131152.4，公开号：101543669），采用车载压力水与泡沫液预先混合，压缩风流再与泡沫混合液混合发泡方式，采用全自动控制方式，产生泡沫，该系统对发泡剂添加比例精度控制较好，可实现定量控制，但也存在系统的可靠性不足，发泡系统整体压力损失较大的缺点，同时该系统的适用性受到极大的限制，也不适合在复杂井下环境下工作，。 

3.1998年10月16日公开的美国专利“Apparatusandmethodforgeneratinghigh qualityfoamusinganaireductor”（申请号：173933，公开号：6010083），其以井下高压水为动力进行泡沫剂的添加，通过高压水产生的强大负压，将外部的大量空气引入，通过末端的充填介质（Packingmaterial）进行高效发泡，发泡过程无需压风，适用性更为 广泛，但由于装置出口压力过小，导致泡沫的喷射效果不佳，因而，其最终在出口加设了加压泵（Boosterpump），这无疑又增加了现场电器失爆的可能性。 

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，能够降低系统的压力损失，提高系统稳定性，增大泡沫出口的压力，增强驱动能力，适用于进行长距离、高位地点泡沫的灌注和高出口压力泡沫的喷射，即适用于井下作业。 

为了实现上述目的，本发明的一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，包括比例混合器、泡沫发生器、进水接头、进风接头、压风管以及与比例混合器连接的吸液管，进水接头通过高压水管与比例混合器连接，进风接头与压风管的一端连接，所述高压水管和压风管上分别设有过滤器B和过滤器C；还包括泡沫分配器；所述泡沫发生器的数量不少于两个，并采用并联的形式连接；所述并联泡沫发生器的进口与比例混合器的出口连接，并联泡沫发生器的出口处设有泡沫观察孔，并与泡沫分配器连接；所述压风管的另一端通过分流阀给各个泡沫发生器分流供风；所述压风管上、分流阀的前端设有逆止阀A；所述高压水管和压风管上分别设有水量调节阀和风量调节阀。 

优选地，还包括内部为旋转结构的扰流器，所述扰流器连接在比例混合器出口和并联泡沫发生器进口之间。 

优选地，所述的扰流器由扰流筒、固定在扰流筒内壁上的旋转轴以及固定在旋转轴上的旋转叶轮组成；所述旋转叶轮包括3-6个旋转叶片，旋转叶片上开有小孔。 

优选地，所述比例混合器的主体结构为射流，由混合室、安装在混合室两端的高压接头以及安装在混合室前端内侧的喷嘴体组成；混合室内、喷嘴体的右侧分别设有负压腔、喉管腔和扩散腔；所述负压腔呈收缩圆锥状；混合室上、正对负压腔处设有倾斜状的进液口。 

优选地，所述泡沫发生器包括起泡筒、发泡筒以及设置在起泡筒和发泡筒之间的固定孔板；所述起泡筒内安装有文丘里管，文丘里管的喉部及扩散部前端开有多排小孔；所述起泡筒上、正对文丘里管收缩段处开有圧风进口；所述固定孔板上安装有抛面网，抛面网位于起泡筒内、文丘里管的后侧，其顶端朝向喉管，结构为多层网；所述发泡筒内设有安装在固定孔板上的轴以及安装在轴上的网面螺旋。 

优选地，所述泡沫分配器包括泡沫筒体，所述泡沫筒体内侧底部为斜面；泡沫筒体下部开有泡沫进口，上部开有多个泡沫分配出口，泡沫进口和泡沫分配出口均为切向。 

优选地，所述吸液管上设有逆止阀B、微量调节阀和过滤器A。 

与现有技术相比，本发明通过采用多个泡沫发生器，且多个泡沫发生器之间并联接，借助其的分流作用，降低了系统的压力损失，提高了系统稳定性，对作业点水动力及风动力要求也随之降低，泡沫出口的压力增大，驱动能力增强，非常适用于进行长距离、高位地点泡沫的灌注和高出口压力泡沫的喷射，即适用于井下作业；同时，该系统无需电源驱动，具有本质安全性。此外，采用并联泡沫发生器的方式，还可以减小泡沫发生器中的风流速度，使得风速在最佳风速下发泡，从而提高发泡倍数，增大发泡量。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为本发明比例混合器的主体结构剖视图； 

图3为本发明扰流器的结构示意图； 

图4为本发明泡沫发生器的结构示意图； 

图5为泡沫分配器的俯视图； 

图6为图5中A-A向的剖视图。 

图中：1、进水接头，2-1、过滤器A，2-2、过滤器B，2-3、过滤器C，3、水量调节阀，4、高压水管，5、比例混合器，5-1、高压接头，5-2、喷嘴体，5-3、混合室，6、扰流器，6-1、扰流筒，6-2、旋转叶轮，6-3、旋转轴，7、进风接头，8、风量调节阀，9、压风管，10-1、逆止阀Ａ，10-2、逆止阀B，11、泡沫发生器，11-1、泡沫液进口，11-2、文丘里管，11-3、压风进口，11-4、小孔，11-5、抛面网，11-6、法兰，11-7、固定孔板，11-8、螺旋网，11-9、发泡筒，11-10、泡沫出口，11-11、起泡筒，12、泡沫观察孔，13、泡沫分配器，13-1、泡沫进口，13-2、泡沫筒，13-3、泡沫分配出口，14、微量调节阀，15、吸液管，A、喷射腔，B、负压腔，C、喉管腔，D、扩散腔，E、吸液腔，F、泡沫分配腔。 

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所示，本发明的一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，包括比例混合器5、泡沫发生器11、进水接头1、进风接头7、压风管9、泡沫分配器13以及与比例混合器5连接的吸液管15，进水接头1通过高压水管4与比例混合器5连接，进风接头7与压风管9的一端连接，所述高压水管4和压风管9上分别设有过滤器B2-2和过滤器C2-3；所述泡沫发生器11的数量不少于两个，并采用并联的形式连接；所述并联泡沫发生器11的进口与比例混合器5的出口连接，并联泡沫发生器11的出口处设有泡沫观察孔12，并与泡沫分配器13连接；所述压风管9的另一端通过分流阀给各个泡沫发生器11分流供风；所述压风管9上、分流阀的前端设有逆止阀A10-1；所述高压水管4和压风管9上分别设有水量调节阀3和风量调节阀8。 

工作过程：当井下压力水由进水接头1经高压水管4进入该系统后，首先由比例混合器5根据水量大小定比例吸取发泡剂，发泡剂经过滤器2由吸液管15被吸入，并与发泡剂在比例混合器5进行混合成泡沫液，泡沫液由高压水管4输送至各个泡沫发生器11的进口；同时，压缩风流由进风接头7进入压风管9，经风量调节阀8调节后，由分流阀分别进入每个泡沫发生器11，在泡沫发生器11内，发泡液与压缩风流进行充分的混合、并发泡，产生的泡沫由管路输送至泡沫分配器13内，最后经泡沫分配器13进行泡沫的分配，输送至泡沫使用地点；其中，泡沫效果的调试及考察可以通过泡沫观察孔12进行。由于采用了多个泡沫发生器，且多个泡沫发生器之间并联接，降低了系统的压力损失，提高了系统稳定性，对作业点水动力及风动力要求降低，泡沫出口的压力增大，驱动能力增强，非常适用于进行长距离、高位地点泡沫的灌注和高出口压力泡沫的喷射，即适用于井下作业；同时，该系统无需电源驱动，具有本质安全性。此外，研究表明风速为3至10m/s时，发泡效果最佳，而目前井下供风量及风压普遍较大，部分地点风量可达1000m3/h以上，单一泡沫发生器难以实现在最佳风速下发泡，采用并联泡沫发生器的方式，还可以减小泡沫发生器中的风流速度，使得风速在最佳风速下发泡，从而提高发泡倍数，增大发泡量。 

做为本发明的一种改进方式，还包括内部为旋转结构的扰流器6，所述扰流器6连接在比例混合器5出口和并联泡沫发生器11进口之间，借助扰流器6的搅拌作用，可对压力水与发泡剂的混合液进一步进行搅拌，使其形成更均匀的泡沫液。 

优选地，如图3所示，所述的扰流器6由扰流筒6-1、固定在扰流筒6-1内壁上的旋转轴6-3以及固定在旋转轴6-3上的旋转叶轮6-2组成；所述旋转叶轮6-2包括3-6个旋转叶片，旋转叶片上开有小孔。当压力水与发泡剂的混合液进入扰流器6内时，液体压力带 动旋转叶轮6-2绕旋转轴6-3旋转，旋转产生的涡流，可将压力水与发泡剂混合的更充分，产生成分均匀的泡沫液。 

优选地，如图2所示，所述比例混合器5的主体结构为射流，由混合室5-3、安装在混合室5-3两端的高压接头5-1以及安装在混合室5-3前端内侧的喷嘴体5-2组成；混合室5-3内、喷嘴体5-2的右侧分别设有负压腔B、喉管腔C和扩散腔D；所述负压腔B呈收缩圆锥状；混合室5-3上、正对负压腔B处设有倾斜状的进液口。当压力水经过比例混合器5中的喷嘴体5-2时，在喷射腔A中实现了速度增加，压力降低，高速水流卷吸喷嘴出口处的空气，并在负压腔B中形成负压，在外界大气压的作用下，发泡剂通过吸液软管15沿倾斜方向进入比例混合器5的负压腔B，减小了混合过程的损失；之后压力水与发泡剂一同进入喉管腔C中，经过充分混合后到达扩散腔D，同时动压减小，静压恢复，最后流入输送管路。 

优选地，如图4所示，所述泡沫发生器11包括起泡筒11-11、发泡筒11-9以及设置在起泡筒11-11和发泡筒11-9之间的固定孔板11-7；所述起泡筒11-11内安装有文丘里管11-2，文丘里管11-2的喉部及扩散部前端开有多排小孔11-4；所述起泡筒11-11上、正对文丘里管11-2收缩段处开有圧风进口11-3；所述固定孔板11-7上安装有抛面网11-5，抛面网11-5位于起泡筒11-11内、文丘里管11-2的后侧，其顶端朝向喉管，结构为多层网；所述发泡筒11-9内设有安装在固定孔板11-7上的轴以及安装在轴上的网面螺旋11-8。此时，当泡沫液由泡沫液进口11-1进入泡沫发生器11之后，在文丘里管11-2收缩段将逐渐增速减压，并在文丘里管11-2中喉管及扩散管的前端形成低压区，产生的泡沫液射流经喉管喷出、喷射至抛面网11-5上，形成液膜；同时，压缩风流由压风进口11-3进入泡沫发生器11，经设置在文丘里管11-2喉管及扩散管前端的多排小孔11-4顺利进入扩散部，对抛面网11-5上的液膜进行鼓吹，形成泡沫；由于小孔11-4的分散作用，压缩风与泡沫液的混合很充分，发泡效果很好；最后，再经发泡筒11-9内的螺旋网11-8，借助螺旋网11-8的旋转，气液将发生更强烈的挤压、碰撞、剪切及涡流效应，形成高性能泡沫，并由泡沫出口11-10流出。此外，由于井下风压相对较大，因而，抛面网11-5为多层结构，以3至5层为宜，网孔以3至4mm为宜，网孔沿抛物面方向逐渐增大，起泡效果更好。此外，螺旋网11-8上可开有通孔，更利于高性能泡沫的产生。 

优选地，如图5和图6所示，所述泡沫分配器13包括泡沫筒体13-2，所述泡沫筒体13-2内侧底部为斜面；泡沫筒体13-2下部开有泡沫进口13-1，上部开有多个泡沫分配出 口13-3，其数量可根据需要设定；泡沫进口13-1和泡沫分配出口13-3均为切向，此时泡沫经过筒体自下而上的堆积流出，使其泡沫混合输出效果更好。 

优选地，上述吸液管15上可设有逆止阀B10-2、微量调节阀14和过滤器A2-1，可防止发泡剂倒流，并对发泡剂进行过滤和吸量控制，提高发泡剂的质量，进一步提高泡沫性能。 

Claims (7)

1.一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，包括比例混合器（5）、泡沫发生器（11）、进水接头（1）、进风接头（7）、压风管（9）以及与比例混合器（5）连接的吸液管（15），进水接头（1）通过高压水管（4）与比例混合器（5）连接，进风接头（7）与压风管（9）的一端连接，所述高压水管（4）和压风管（9）上分别设有过滤器B（2-2）和过滤器C（2-3）；

其特征在于，还包括泡沫分配器（13）；所述泡沫发生器（11）的数量不少于两个，并采用并联的形式连接；所述并联泡沫发生器（11）的进口与比例混合器（5）的出口连接，并联泡沫发生器（11）的出口处设有泡沫观察孔（12），并与泡沫分配器（13）连接；所述压风管（9）的另一端通过分流阀给各个泡沫发生器（11）分流供风；所述压风管（9）上、分流阀的前端设有逆止阀A（10-1）；所述高压水管（4）和压风管（9）上分别设有水量调节阀（3）和风量调节阀（8）。

2.根据权利要求1所述的一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，其特征在于，还包括内部为旋转结构的扰流器（6），所述扰流器（6）连接在比例混合器（5）出口和并联泡沫发生器（11）进口之间。

3.根据权利要求2所述的一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，其特征在于，所述的扰流器（6）由扰流筒（6-1）、固定在扰流筒（6-1）内壁上的旋转轴（6-3）以及固定在旋转轴（6-3）上的旋转叶轮（6-2）组成；所述旋转叶轮（6-2）包括3-6个旋转叶片，旋转叶片上开有小孔。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，其特征在于，所述比例混合器（5）的主体结构为射流，由混合室（5-3）、安装在混合室（5-3）两端的高压接头（5-1）以及安装在混合室（5-3）前端内侧的喷嘴体（5-2）组成；混合室（5-3）内、喷嘴体（5-2）的右侧分别设有负压腔（B）、喉管腔（C）和扩散腔（D）；所述负压腔（B）呈收缩圆锥状；混合室（5-3）上、正对负压腔（B）处设有倾斜状的进液口。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，其特征在于，所述泡沫发生器（11）包括起泡筒（11-11）、发泡筒（11-9）以及设置在起泡筒（11-11）和发泡筒（11-9）之间的固定孔板（11-7）；所述起泡筒（11-11）内安装有文丘里管（11-2），文丘里管（11-2）的喉部及扩散部前端开有多排小孔（11-4）；所述起泡筒（11-11）上、正对文丘里管（11-2）收缩段处开有圧风进口（11-3）；所述固定孔板（11-7）上安装有抛面网（11-5），抛面网（11-5）位于起泡筒（11-11）内、文丘里管（11-2）的后侧，其顶端朝向喉管，结构为多层网；所述发泡筒（11-9）内设有安装在固定孔板（11-7）上的轴以及安装在轴上的网面螺旋（11-8）。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，其特征在于，所述泡沫分配器（13）包括泡沫筒体（13-2），所述泡沫筒体（13-2）内侧底部为斜面；泡沫筒体（13-2）下部开有泡沫进口（13-1），上部开有多个泡沫分配出口（13-3），泡沫进口（13-1）和泡沫分配出口（13-3）均为切向。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种射流自吸发泡剂并联发泡系统，其特征在于，所述吸液管（15）上设有逆止阀B（10-2）、微量调节阀（14）和过滤器A（2-1）。

Images