CN110541725A - 智能气体驱动型螺带混合式发泡装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能气体驱动型螺带混合式发泡装置及其使用方法，该装置包括进气管、保护套、流量计a、气压调节器、控制器、拉伐尔喷管、发泡管、浆液管、发泡剂管和出料管，保护套的内部设有拉伐尔喷管和发泡管，拉伐尔喷管的前端接通有进气管，进气管的管体中装有流量计a和气压调节器，拉伐尔喷管的后端经发泡管接通有出料管；发泡管由第一管部、第二管部和第三管部构成，第一管部的前部分别连通有浆液管和发泡剂管，后部内腔中设有螺带混合机构，第二管部的内部固定有发泡芯，第三管部的壁体中嵌入固定有观察窗。本发明具有智能调节能力，自动化程度高，结构简单，适应性强，有利于煤矿井下复杂环境中火灾的高效预防和快速扑灭。

Description

智能气体驱动型螺带混合式发泡装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及气体驱动型发泡装置技术领域，尤其是涉及一种智能气体驱动型螺带混合式发泡装置及其使用方法。

背景技术

最近几十年，随着综采放顶煤技术的大力推广和应用，使得煤矿生产效率大幅提高，但是造成冒落高度加大、采空区遗留残煤增多、漏风增加，从而矿井煤炭自然发火更加频繁，且采空区煤自燃存在火源隐蔽、过火面积大、火区呈空间立体分布的特点。针对采空区煤自燃特点，传统的防灭火技术存在明显不足，如灌浆技术，浆液在采空区沿着地势低的地方流动、覆盖范围小、不能向高处堆积；惰气易随漏风逸散，降低灭火能力；阻化剂腐蚀井下设备和危害工人身心健康，防灭火效果也不是很理想。

凝胶泡沫灭火作为一种新型灭火技术，能够对大空间高位浮煤进行有效的覆盖和润湿，防复燃效果突出，被逐渐应用于采空区煤炭自燃防治。凝胶泡沫灭火关键技术之一是发泡装置。目前发泡装置种类很多，例如，涡轮式发泡器、挡板式发泡器、射流自吸式发泡器等，这些传统的发泡装置内部结构复杂，可靠性差，发泡过程中阻力损失大，导致产泡能力弱，发泡倍数较低，且煤矿现场条件较为复杂，水压和风压不稳定，严重影响发泡效率，从而进一步影响灭火效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种智能气体驱动型螺带混合式发泡装置及其使用方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，包括进气管、保护套、流量计a、气压调节器、控制器、拉伐尔喷管、发泡管、浆液管、发泡剂管和出料管，所述保护套的内部设有拉伐尔喷管和发泡管，所述拉伐尔喷管的前端接通有进气管，所述进气管的管体中装有流量计a和位于其后侧的气压调节器，所述拉伐尔喷管的后端经发泡管接通有出料管；

所述发泡管由第一管部、第二管部和第三管部构成，所述第二管部的两端分别通过法兰盘与第一管部、第三管部密封连接，所述第一管部与拉伐尔喷管后端接通，所述第一管部的前部外壁分别连通有浆液管和发泡剂管，所述第一管部的后部内腔中设有螺带混合机构，所述第二管部的内部固定有发泡芯，所述第三管部的壁体中嵌入固定有观察窗；

所述浆液管的管体由内端向外端依次设有过滤网Ⅰ、单向阀Ⅰ、流量计b和流量调节阀门Ⅰ，所述发泡剂管的管体由内端向外端依次设有过滤网Ⅱ、单向阀Ⅱ、流量计c和流量调节阀门Ⅱ；

所述控制器分别通过导线与流量计a、流量计b、流量计c及气压调节器连接。

进一步地，上述智能气体驱动型螺带混合式发泡装置中，所述进气管前侧的导气口与矿井井下通风管相连。

进一步地，上述智能气体驱动型螺带混合式发泡装置中，所述保护套前端板设有与进气管配合的进气口，后端板设有与出料管配合的出气口。

进一步地，上述智能气体驱动型螺带混合式发泡装置中，所述螺带混合机构包括支撑杆，所述支撑杆的两端设有能够为其提供转动支撑的支撑板，所述支撑板沿径向与所在管部内壁固定，所述支撑杆的外侧固定有上行内螺带和下行外螺带，所述下行外螺带套设在上行内螺带的外侧。

进一步地，上述智能气体驱动型螺带混合式发泡装置中，所述发泡芯由螺旋钢丝制成，且其两端分别与第二管部两侧的法兰盘固定。

进一步地，上述智能气体驱动型螺带混合式发泡装置中，所述观察窗为高强度钢化玻璃窗，所述保护套的套壁上设有位置对应的配合观察窗。

进一步地，上述智能气体驱动型螺带混合式发泡装置中，所述控制器为单片机控制器。

一种智能气体驱动型螺带混合式发泡装置的使用方法，包括如下步骤：

1)智能气体驱动型螺带混合式发泡装置通过进气管与矿井井下通风管相连；

2)启动气压调节器，根据凝胶泡沫需要的气体量，通过观察流量计a的流量设置气压调节器的进气量，打开流量调节阀门Ⅰ、流量调节阀门Ⅱ，根据流量计b、流量计c的流量设置气压调节器需要保持的气体压力，打开控制器；

3)煤自燃隐患消除后，先关闭控制器和流量调节阀门Ⅰ、流量调节阀门Ⅱ，继续通气一段时间后，关闭气源及各系统，即完成整个操作过程。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，可实现智能化控制进气量、进凝胶量、进发泡量，自动化程度高，确保发泡装置稳定发泡。

2、本发明提供的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，拉伐尔喷管能有效提高气体流速，在拉伐尔喷管出口处形成负压，保证了进凝胶量、进发泡量。

3、本发明提供的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，可实现轴向和径向气液混合，同时该设计较普通螺旋混合装置降低了气液发泡介质的流动阻力及能量损失，保证了气液混合强度，保证了泡沫出口能量。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明中螺带混合机构的结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-进气管，2-保护套，3-流量计a，4-气压调节器，5-控制器，6-拉伐尔喷管，7-发泡管，701-第一管部，702-第二管部，703-第三管部，704-法兰盘，705-螺带混合机构，7051-支撑杆，7052-支撑板，7053-上行内螺带，7054-下行外螺带，706-发泡芯，707-观察窗，8-浆液管，801-过滤网Ⅰ，802-单向阀Ⅰ，803-流量计b，804-流量调节阀门Ⅰ，9-发泡剂管，901-过滤网Ⅱ，902-单向阀Ⅱ，903-流量计c，904-流量调节阀门Ⅱ，10-出料管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2所示，本实施例为一种智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，包括进气管1、保护套2、流量计a3、气压调节器4、控制器5、拉伐尔喷管6、发泡管7、浆液管8、发泡剂管9和出料管10，保护套2的内部设有拉伐尔喷管6和发泡管7，拉伐尔喷管6的前端接通有进气管1，进气管1的管体中装有流量计a3和位于其后侧的气压调节器4，拉伐尔喷管6的后端经发泡管7接通有出料管10。

本实施例中，发泡管7由第一管部701、第二管部702和第三管部703构成，第二管部702的两端分别通过法兰盘704与第一管部701、第三管部703密封连接，第一管部与拉伐尔喷管6后端接通，第一管部701的前部外壁分别连通有浆液管9和发泡剂管9，第一管部701的后部内腔中设有螺带混合机构705，第二管部702的内部固定有发泡芯706，第三管部703的壁体中嵌入固定有观察窗707。

本实施例中，浆液管8的管体由内端向外端依次设有过滤网Ⅰ801、单向阀Ⅰ802、流量计b803和流量调节阀门Ⅰ804，发泡剂管9的管体由内端向外端依次设有过滤网Ⅱ901、单向阀Ⅱ902、流量计c903和流量调节阀门Ⅱ904。

本实施例中，控制器5为单片机控制器。控制器5分别通过导线与流量计a3、流量计b803、流量计c903及气压调节器3连接。

本实施例中，进气管1前侧的导气口与矿井井下通风管相连。保护套2前端板设有与进气管1配合的进气口，后端板设有与出料管10配合的出气口。

本实施例中，螺带混合机构705包括支撑杆7051，支撑杆的两端设有能够为其提供转动支撑的支撑板7052，支撑板7052沿径向与所在管部内壁固定，支撑杆7051的外侧固定有上行内螺带7053和下行外螺带7054，下行外螺带7054套设在上行内螺带7053的外侧。发泡芯706由螺旋钢丝制成，且其两端分别与第二管部702两侧的法兰盘704固定。

本实施例中，观察窗707为高强度钢化玻璃窗，保护套2的套壁上设有位置对应的配合观察窗。

本实施例还提供了智能气体驱动型螺带混合式发泡装置的使用方法，包括如下步骤：

1)智能气体驱动型螺带混合式发泡装置通过进气管1与矿井井下通风管相连；

2)启动气压调节器4，根据凝胶泡沫需要的气体量，通过观察流量计a3的流量设置气压调节器4的进气量，打开流量调节阀门Ⅰ804、流量调节阀门Ⅱ904，根据流量计b803、流量计c903的流量设置气压调节器4需要保持的气体压力，打开控制器5；

3)煤自燃隐患消除后，先关闭控制器5和流量调节阀门Ⅰ804、流量调节阀门Ⅱ904，继续通气一段时间后，关闭气源及各系统，即完成整个操作过程。

本实施例的一个具体应用为：本实施例提供的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，可实现智能化控制进气量、进凝胶量、进发泡量，自动化程度高，确保发泡装置稳定发泡。拉伐尔喷管6能有效提高气体流速，在拉伐尔喷管6出口处形成负压，保证了进凝胶量、进发泡量。螺带混合机构705可实现轴向和径向气液混合，同时该设计较普通螺旋混合装置降低了气液发泡介质的流动阻力及能量损失，保证了气液混合强度，保证了泡沫出口能量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，其特征在于：包括进气管(1)、保护套(2)、流量计a(3)、气压调节器(4)、控制器(5)、拉伐尔喷管(6)、发泡管(7)、浆液管(8)、发泡剂管(9)和出料管(10)，所述保护套(2)的内部设有拉伐尔喷管(6)和发泡管(7)，所述拉伐尔喷管(6)的前端接通有进气管(1)，所述进气管(1)的管体中装有流量计a(3)和位于其后侧的气压调节器(4)，所述拉伐尔喷管(6)的后端经发泡管(7)接通有出料管(10)；

所述发泡管(7)由第一管部(701)、第二管部(702)和第三管部(703)构成，所述第二管部(702)的两端分别通过法兰盘(704)与第一管部(701)、第三管部(703)密封连接，所述第一管部与拉伐尔喷管(6)后端接通，所述第一管部(701)的前部外壁分别连通有浆液管(9)和发泡剂管(9)，所述第一管部(701)的后部内腔中设有螺带混合机构(705)，所述第二管部(702)的内部固定有发泡芯(706)，所述第三管部(703)的壁体中嵌入固定有观察窗(707)；

所述浆液管(8)的管体由内端向外端依次设有过滤网Ⅰ(801)、单向阀Ⅰ(802)、流量计b(803)和流量调节阀门Ⅰ(804)，所述发泡剂管(9)的管体由内端向外端依次设有过滤网Ⅱ(901)、单向阀Ⅱ(902)、流量计c(903)和流量调节阀门Ⅱ(904)；

所述控制器(5)分别通过导线与流量计a(3)、流量计b(803)、流量计c(903)及气压调节器(3)连接。

2.根据权利要求1所述的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，其特征在于：所述进气管(1)前侧的导气口与矿井井下通风管相连。

3.根据权利要求1所述的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，其特征在于：所述保护套(2)前端板设有与进气管(1)配合的进气口，后端板设有与出料管(10)配合的出气口。

4.根据权利要求1所述的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，其特征在于：所述螺带混合机构(705)包括支撑杆(7051)，所述支撑杆的两端设有能够为其提供转动支撑的支撑板(7052)，所述支撑板(7052)沿径向与所在管部内壁固定，所述支撑杆(7051)的外侧固定有上行内螺带(7053)和下行外螺带(7054)，所述下行外螺带(7054)套设在上行内螺带(7053)的外侧。

5.根据权利要求1所述的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，其特征在于：所述发泡芯(706)由螺旋钢丝制成，且其两端分别与第二管部(702)两侧的法兰盘(704)固定。

6.根据权利要求1所述的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，其特征在于：所述观察窗(707)为高强度钢化玻璃窗，所述保护套(2)的套壁上设有位置对应的配合观察窗。

7.根据权利要求1所述的智能气体驱动型螺带混合式发泡装置，其特征在于：所述控制器(5)为单片机控制器。

8.根据权利要求1-7任一项所述智能气体驱动型螺带混合式发泡装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)智能气体驱动型螺带混合式发泡装置通过进气管(1)与矿井井下通风管相连；

2)启动气压调节器(4)，根据凝胶泡沫需要的气体量，通过观察流量计a(3)的流量设置气压调节器(4)的进气量，打开流量调节阀门Ⅰ(804)、流量调节阀门Ⅱ(904)，根据流量计b(803)、流量计c(903)的流量设置气压调节器(4)需要保持的气体压力，打开控制器(5)；

3)煤自燃隐患消除后，先关闭控制器(5)和流量调节阀门Ⅰ(804)、流量调节阀门Ⅱ(904)，继续通气一段时间后，关闭气源及各系统，即完成整个操作过程。