WO2015058561A1 - 一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置 - Google Patents

一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置 Download PDF

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秦波涛
鲁义
李方磊
祝超
贾玉威
姜宁
申宏敏
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Abstract

一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置,包括集成主机(1)、自动添加式储液罐(5)、浆液搅拌系统(6)、喷注枪(9)及相应的管路连接系统,管路上设有相应的阀门、三通阀、压力表、流量计,集成主机(1)为双层机架结构,机架下层设有空气压缩机(3)、智能控制面板(38)、螺杆泵(2);机架上层设有发泡管(7)和混合管(8)。该装置产生的固化泡沫流体,泡沫均匀、细腻、发泡倍数高、泡沫稳定性能好;且该装置系统功能完善、浆液流通顺畅、操作简单、使用可靠、能够很好的适应于煤矿现场恶劣环境、能快速连续的产生固化泡沫流体,适用于煤矿现场堵漏隔氧防灭火,有效的保证了煤矿防灭火的安全性和功效性。

Description

一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置
技术领域
本发明涉及一种用于煤矿防灭火材料产生装置,具体涉及一种用于煤矿防灭火的固化泡 沫流体产生装置, 属于煤矿防灭火技术领域。
背景技术
煤炭自燃是我国煤矿安全生产面临的最主要灾害之一,严重威胁着井下工作人员的安全 以及工作面的正常回采,也会造成重大的经济损失。泡沫流体是一种前景很好的堵漏隔氧防 灭火材料, 但是该类材料的制备并没有成熟的产生装置, 煤矿现场多是采用将发泡剂、稳泡 剂、 调凝剂加入到水泥(黄泥、 粉煤灰)浆液中, 采用一般的搅拌池、 注浆泵进行压注, 其 起泡质量和稳泡质量都不理想。如: 公开号为 CN2721877的中国专利, 公开了一种矿用移动 式固化泡沫充填装置, 其能够实现凝胶、 泡沫、 泥浆等常用煤矿防灭火材料的压注, 但其发 泡和混泡过程不够理想, 且装置复杂, 产生的固化泡沫流体发泡倍数不高; 公开号为 CN1417451的中国专利, 公开了一种防治煤炭自燃的三相泡沫发生装置, 其采用障碍板、 文 丘里管、 射流调节器、 叶轮等结构能够产生发泡率高、 稳定细腻的三相泡沫, 但其原理是将 发泡和混泡两个泡沫流体形成的核心过程融为一体,发泡剂与浆液在注浆管路中混合后,再 流经发泡装置,这样以来发泡剂的起泡能力得到一定程度的限制, 同时因三相泡沫材料水灰 比、 黏度也远低于固化泡沫流体材料, 该装置不能对固化泡沫流体进行有效发泡。
发明内容
本发明的目的是提供一种系统功能完善、操作简单、使用可靠以及适应强的用于煤矿防 灭火的固化泡沫流体产生装置。
为了解决上述问题, 本发明采用的技术方案为: 一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体 产生装置, 包括集成主机、 自动添加式储液罐、 浆液搅拌系统和喷注枪; 所述集成主机由隔 板分成为上、 下双层机架结构, 机架上层设置有发泡管和混合管, 所述发泡管与混合管之间 的管道上依次设置有第一三通阀和第七阀门,所述第一三通阀上设置有第六阀门;机架下层 设置有空气压缩机、智能控制面板和螺杆泵,所述空气压缩机与发泡管以及自动添加式储液 罐之间的管道上分别设置有第一阀门、第二三通阀、第二压力表、第三阀门、第三三通阀门、 第一压力表和第四阀门,所述螺杆泵与混合管以及浆液搅拌系统之间的管道上分别设置有第 二流量计、第八阀门和第十阀门; 所述混合管与喷注枪之间的管道上设置有第九阀门, 所述 发泡管与自动添加式储液罐之间的管道上设置有第二阀门、第一流量计,且自动添加式储液 罐上还设置有第五阀门。
所述的浆液搅拌系统由电机、 链条传动、 螺旋结构搅拌叶片和过滤网组成, 所述电机 带动链条传动驱动螺旋结构搅拌叶片,位于所述螺旋结构搅拌叶片周边设置有过滤网,采用 链条传动低速,能够满足于因现场浆液水灰比较小而产生的重载、高温作业条件皮带传动容 易老化失效以及尘土大的工作环境, 而且过滤网能够对浆液进行初步过滤防止堵塞管路。
所述的发泡管依次由雾化喷嘴、 网式多孔填充材料段和叶轮组成, 其集成了雾化、 网 式发泡及叶轮剪切搅拌三种物理机械方式, 能够产生均匀细腻的预制泡沫体。
所述的混合管内置有单孔道左、 右扭转的螺旋片结构, 极大地促进了浆液和预制泡沫 体的对流扩散和紊动扩散, 使其混合均匀且破泡率低。
所述的喷注枪内置有网孔式挡板, 能够进行二次混合发泡, 弥补固化泡沫流体在管路 系统输送过程中的破泡现象。
所述的智能控制面板由阀门控制按钮模块和仪表指示模块组成, 将管路系统中的阀门 开关功能、 压力表、 流量计示数显示集成于智能控制面板, 通过调节阀门, 控制管路开关状 态、压力、流量等参数, 实现了发泡过程中的复合溶剂稀释液和压风智能可调以及混合过程 中的预制泡沫体和浆液的智能可调。
与现有技术相比:本专利的用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置,其产生的固化泡 沫流体, 泡沫均匀、 细腻、 发泡倍数高、 泡沫稳定性能好; 且该装置系统功能完善、 浆液流 通顺畅、 操作简单、 使用可靠、 能够很好的适应于煤矿现场恶劣环境、 能快速连续产生固化 泡沫流体, 适用于煤矿现场堵漏隔氧防灭火, 有效的保证了煤矿防灭火的安全性和功效性。 附图说明
图 1为本发明的系统结构图。
其中, 1、 集成主机, 2、 螺杆泵, 3、 空气压缩机, 4、 隔板, 5、 自动添加式储液罐, 6、 浆液搅拌系统, 7、 发泡管, 8、 混合管, 9、 喷注枪, 10、 链条传动, 11、 电机, 12、 过滤 网, 13、 螺旋结构搅拌叶片, 14、 网孔式挡板, 15、 叶轮, 16、 网式多孔填充材料段, 17、 雾化喷嘴, 18、 第一三通阀, 19、 第二三通阀, 20、 第一阀门, 21、 第二阀门, 22、 第三阀 门, 23、 第四阀门, 24、 第五阀门, 25、 第六阀门, 26、 第七阀门, 27、 第八阀门, 28、 第 九阀门, 29、 第十阀门, 30、 第一流量计, 31、 第二流量计, 32、 第一压力表, 33、 第二压 力表, 34、 仪表指示模块, 35、 阀门控制按钮模块, 36、 螺旋片结构, 37、 第三三通阀, 38、 智能控制面板。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和附图对本发明作进一步详述。
如图 1所示, 一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置, 包括集成主机 1、 自动 添加式储液罐 5、 浆液搅拌系统 6和喷注枪 9; 所述集成主机 1由隔板 4分成为上、 下双层 机架结构, 机架上层设置有发泡管 7和混合管 8, 所述发泡管 7与混合管 8之间的管道上依 次设置有第一三通阀 18和第七阀门 26, 所述第一三通阀 18上设置有第六阀门 25; 机架下 层设置有空气压缩机 3、智能控制面板 38和螺杆泵 2,所述空气压缩机 3与发泡管 7以及自 动添加式储液罐 5之间的管道上分别设置有第一阀门 20、 第二三通阀 19、 第二压力表 33、 第三阀门 22、 第三三通阀门 37、 第一压力表 32和第四阀门 23, 所述螺杆泵 2与混合管 8 以及浆液搅拌系统 6之间的管道上分别设置有第二流量计 31、 第八阀门 27和第十阀门 29; 所述混合管 8与喷注枪 9之间的管道上设置有第九阀门 28, 所述发泡管 7与自动添加式储 液罐 5之间的管道上设置有第二阀门 21、 第一流量计 30, 且自动添加式储液罐 5上还设置 有第五阀门 24。
所述的浆液搅拌系统 6由电机 11、 链条传动 10、 螺旋结构搅拌叶片 13和过滤网 12组 成, 所述电机 11带动链条传动 10驱动螺旋结构搅拌叶片 13, 位于所述螺旋结构搅拌叶片 13周边设置有过滤网 12, 采用链条传动低速, 能够满足于因现场浆液水灰比较小而产生的 重载、 高温作业条件皮带传动容易老化失效以及尘土大的工作环境, 而且过滤网 12能够对 浆液进行初步过滤防止堵塞管路。
所述的发泡管 7依次由雾化喷嘴 17、 网式多孔填充材料段 16和叶轮 15组成, 其集成 了雾化、 网式发泡及叶轮剪切搅拌三种物理机械方式, 能够产生均匀细腻的预制泡沫体。
所述的混合管 8内置有单孔道左、 右扭转的螺旋片结构 36, 极大地促进了浆液和预制 泡沫体的对流扩散和紊动扩散, 使其混合均匀且破泡率低。
所述的喷注枪 9内置有网孔式挡板 14, 能够进行二次混合发泡, 弥补固化泡沫流体在 管路系统输送过程中的破泡现象。
所述的智能控制面板 9由阀门控制按钮模块 35和仪表指示模块 34组成 ,将管路系统 中的阀门开关功能、 压力表、 流量计示数显示集成于智能控制面板, 通过调节阀门, 控制管 路开关状态、压力、流量等参数, 实现了发泡过程中的复合溶剂稀释液和压风智能可调以及 混合过程中的预制泡沫体和浆液的智能可调。
其工作过程是: 按 2 : 1的水灰比, 将水、 配制好的固化泡沫粉体注入浆液搅拌系统 6 中, 启动电机 11, 电机 11通过链条传动 10带动螺旋结构搅拌叶片 13转动, 搅拌浆液通过 过滤网 12进行再次过滤, 直至浆液搅拌充分后, 约 5-10分钟; 将配制好的复合溶剂, 即发 泡剂、稳泡剂和固化剂的稀释液加入到自动式添加储液罐 5中, 密封好注入口; 启动空气压 缩机 3, 通过智能控制面板 38上的阀门控制按钮模块 35打开管路控制阀门, 即第一阀门至 第四阀门 20、 21、 22、 23并调节, 使得仪表指示模块 34上的第一压力表 32、 第二压力表 33的示数匹配, 高压空气通过第二三通阀 19分别供给自动式添加储液罐 5和发泡管 7, 流 向自动式添加储液罐 5的高压空气,将复合溶剂稀释液从储液罐的底部出口压出,经过管道 系统和另一股高压空气混合宇第三三通阀 37处; 汇合后的含高压空气复合液体系经雾化喷 嘴 17进入发泡管 7中,在发泡管 7内首先经过网式多孔填充材料段 16进行发泡,产生大量 泡沫液, 同时叶轮 15受到高压泡沫流的作用产生高速自旋, 对泡沫液进行再次切割搅拌发 泡, 最终形成高倍、 细腻的预制泡沫体, 经发泡管 7出口流出, 关闭第七阀门 26, 打开第 六阀门 25, 预制泡沫体经过第一三通阀 18流出, 可以观察发泡管 7的发泡效果, 同时根据 发泡效果调节高压空气和复合溶剂的两者的配比,直至达到最佳发泡效果为止;达到最佳发 泡效果后, 关闭第六阀门 25, 打开第七阀门 26, 预制泡沫体进入到混合管 8中, 然后打开 第十阀门 29和第八阀门 27, 启动螺杆泵 2, 将浆液从浆液搅拌系统 6泵经管路系统泵送到 混合管 8中,高倍数预制泡沫体和浆液经过混合管 8中内置的单孔道左、右扭转的螺旋片结 构 36发生对流扩散和紊动扩散,混合均匀;打开第九阀门 28混合均匀后的固化泡沫流体经 管道系统进入喷注枪 9中, 经过其内置的网孔式挡板 14进行再次补充混合发泡, 最后喷注 于煤田地表裂隙及煤矿井下需要堵漏风处, 进行煤矿堵漏隔氧防灭火。
本专利的用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置,其产生的固化泡沫流体,泡沫均匀、 细腻、 发泡倍数高、 泡沫稳定性能好; 且该装置系统功能完善、 浆液流通顺畅、 操作简单、 使用可靠、 能够很好的适应于煤矿现场恶劣环境、 能快速连续产生固化泡沫流体, 适用于煤 矿现场堵漏隔氧防灭火, 有效的保证了煤矿防灭火的安全性和功效性。

Claims

权利要求书
1.一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置, 其特征在于: 包括集成主机 (1 )、 自动添加式储液罐 (5)、 浆液搅拌系统 (6) 和喷注枪 (9); 所述集成主机 (1 ) 由隔板
(4) 分成为上、 下双层机架结构, 机架上层设置有发泡管 (7) 和混合管 (8), 所述发泡管
( 7) 与混合管 (8) 之间的管道上依次设置有第一三通阀 (18) 和第七阀门 (26), 所述第 一三通阀 (18) 上设置有第六阀门 (25); 机架下层设置有空气压缩机 (3)、 智能控制面板
( 38) 和螺杆泵 (2), 所述空气压缩机 (3) 与发泡管 (7) 以及自动添加式储液罐 (5) 之 间的管道上分别设置有第一阀门 (20)、 第二三通阀 (19)、 第二压力表 (33)、 第三阀门
( 22)、 第三三通阀门 (37)、 第一压力表 (32) 和第四阀门 (23), 所述螺杆泵 (2) 与混合 管 (8) 以及浆液搅拌系统 (6) 之间的管道上分别设置有第二流量计 (31 )、 第八阀门
( 27) 和第十阀门 (29); 所述混合管 (8) 与喷注枪 (9) 之间的管道上设置有第九阀门
( 28), 所述发泡管 (7) 与自动添加式储液罐 (5) 之间的管道上设置有第二阀门 (21 )、 第 一流量计 (30), 且自动添加式储液罐 (5) 上还设置有第五阀门 (24)。
2. 根据权利要求 1 所述的用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置, 其特征在于: 所 述的浆液搅拌系统 (6 ) 由电机 (11 )、 链条传动 (10 )、 螺旋结构搅拌叶片 (13 ) 和过滤网
( 12 ) 组成, 所述电机 (11 ) 带动链条传动 (10 ) 驱动螺旋结构搅拌叶片 (13 ), 位于所述 螺旋结构搅拌叶片 (13) 周边设置有过滤网 (12)。
3. 根据权利要求 1 或 2 所述的用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置, 其特征在 于: 所述的发泡管 (7) 依次由雾化喷嘴 (17 )、 网式多孔填充材料段 (16) 和叶轮 (15) 组 成。
4. 根据权利要求 3所述的用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置, 其特征在于: 所 述的混合管 (8) 内置有单孔道左、 右扭转的螺旋片结构 (36)。
5. 根据权利要求 4所述的用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置, 其特征在于: 所 述的喷注枪 (9) 内置有网孔式挡板 (14)。
6. 根据权利要求 5 所述的一种用于煤矿防灭火的固化泡沫流体产生装置, 其特征在 于: 所述的智能控制面板 (9) 由阀门控制按钮模块 (35) 和仪表指示模块 (34) 组成。
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