WO2015067065A1 - 一种矿用泡沫浆体混合器 - Google Patents

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Abstract

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°。该混合器破泡率低、混泡质量高、可连续生产大流量的泡沫浆液。

Description

一种矿用泡沬浆体混合器
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 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， 同时， 泡沫液由中空螺旋杆上的导流口喷出， 泡沫 射流的反作用力对中空螺旋杆形成动力矩，提高了中空螺旋杆的转速和稳定性； 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方向的剖视图； 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 ° 。 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， 同时， 泡沫液由中空螺旋杆 5上的导流 口 8喷出，泡沫射流的反作用力对中空螺旋杆 5形成动力矩，提高了中空螺旋杆 5的转速和 稳定性； 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，所述动力叶片 4的安装角度为叶片径向与中空螺旋杆轴向中心线的夹角，安装 角度为 30-40 ° ， 经过测试发现， 当动力叶片 4的安装角度为 35 ° 时， 其具有最佳的传力性 能。 优选地， 所述动力叶片 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，所述导流口 8的开口方向不通过中空螺旋杆 5的中心线，相比通过中空螺旋杆 5的中心线的， 当泡沫液由中空螺旋杆 5上的导流口 8喷出时， 泡沫射流的反作用力对中空 螺旋杆 5形成动力矩更大。 如图 1和图 2所示， 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间 的间隔为 72 ° 时， 混合效果最好。

Claims

权利要求书
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) 剖面圆心， 开口方向 （中心） 与半 径成一定的夹角， 产生动力矩。
8. 根据权利要求 7 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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