一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置

《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》是中國礦業大學於2013年10月22日申請的專利，該專利的申請號為2013105010984，公布號為CN103599607A，公布日為2014年2月26日，發明人是秦波濤、魯義、李方磊、祝超、賈玉威、姜寧、申宏敏，該專利屬於煤礦防滅火技術領域。

《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》包括集成主機、自動添加式儲液罐、漿液攪拌系統、噴注槍及相應的管路連線系統，管路上設有相應的閥門、三通閥、壓力表、流量計，集成主機為雙層機架結構，機架下層設有空氣壓縮機、智慧型控制臺、螺桿泵；機架上層設有發泡管和混合管。該裝置產生的固化泡沫流體，泡沫均勻、細膩、發泡倍數高、泡沫穩定性能好；且該裝置系統功能完善、漿液流通順暢、操作簡單、使用可靠、能夠很好的適應於煤礦現場惡劣環境、能快速連續的產生固化泡沫流體，適用於煤礦現場堵漏隔氧防滅火，有效的保證了煤礦防滅火的安全性和功效性。

2017年5月，《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》獲得第十屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

（概述圖為《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置
• 公布號：CN103599607A
• 公布日：2014年2月26日
• 申請號：2013105010984
• 申請日：2013年10月22日
• 申請人：中國礦業大學
• 地址：江蘇省徐州市徐州高新技術產業開發區大學路1號
• 發明人：秦波濤、魯義、李方磊、祝超、賈玉威、姜寧、申宏敏
• 分類號：A62C5/02（2006.01）I、E21F5/00（2006.01）I
• 代理機構：徐州支點智慧財產權代理事務所（普通合夥）
• 類別：發明專利
• 代理人：張榮亮

專利背景

煤炭自燃是中國煤礦安全生產面臨的最主要災害之一，嚴重威脅著井下工作人員的安全以及工作面的正常回採，也會造成重大的經濟損失。泡沫流體是一種前景很好的堵漏隔氧防滅火材料，但是該類材料的製備並沒有成熟的產生裝置，煤礦現場多是採用將發泡劑、穩泡劑、調凝劑加入到水泥（黃泥、粉煤灰）漿液中，採用一般的攪拌池、注漿泵進行壓注，其起泡質量和穩泡質量都不理想。如：公開號為CN2721877的中國專利，公開了一種礦用移動式固化泡沫充填裝置，其能夠實現凝膠、泡沫、泥漿等常用煤礦防滅火材料的壓注，但其發泡和混泡過程不夠理想，且裝置複雜，產生的固化泡沫流體發泡倍數不高；公開號為CN1417451的中國專利，公開了一種防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置，其採用障礙板、文丘里管、射流調節器、葉輪等結構能夠產生髮泡率高、穩定細膩的三相泡沫，但其原理是將發泡和混泡兩個泡沫流體形成的核心過程融為一體，發泡劑與漿液在注漿管路中混合後，再流經發泡裝置，這樣以來發泡劑的起泡能力得到一定程度的限制，同時因三相泡沫材料水灰比、黏度也遠低於固化泡沫流體材料，該裝置不能對固化泡沫流體進行有效發泡。

發明內容

專利目的

《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》的目的是提供一種系統功能完善、操作簡單、使用可靠以及適應強的用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置。

技術方案

《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》包括集成主機、自動添加式儲液罐、漿液攪拌系統和噴注槍；所述集成主機由隔板分成為上、下雙層機架結構，機架上層設定有發泡管和混合管，所述發泡管與混合管之間的管道上依次設定有第一三通閥和第七閥門，所述第一三通閥上設定有第六閥門；機架下層設定有空氣壓縮機、智慧型控制臺和螺桿泵，所述空氣壓縮機與發泡管以及自動添加式儲液罐之間的管道上分別設定有第一閥門、第二三通閥、第二壓力表、第三閥門、第三三通閥門、第一壓力表和第四閥門，所述螺桿泵與混合管以及漿液攪拌系統之間的管道上分別設定有第二流量計、第八閥門和第十閥門；所述混合管與噴注槍之間的管道上設定有第九閥門，所述發泡管與自動添加式儲液罐之間的管道上設定有第二閥門、第一流量計，且自動添加式儲液罐上還設定有第五閥門。

所述的漿液攪拌系統由電機、鏈條傳動、螺旋結構攪拌葉片和過濾網組成，所述電機帶動鏈條傳動驅動螺旋結構攪拌葉片，位於所述螺旋結構攪拌葉片周邊設定有過濾網，採用鏈條傳動低速，能夠滿足於因現場漿液水灰比較小而產生的重載、高溫作業條件皮帶傳動容易老化失效以及塵土大的工作環境，而且過濾網能夠對漿液進行初步過濾防止堵塞管路。

所述的發泡管依次由霧化噴嘴、網式多孔填充材料段和葉輪組成，其集成了霧化、網式發泡及葉輪剪下攪拌三種物理機械方式，能夠產生均勻細膩的預製泡沫體。

所述的混合管內置有單孔道左、右扭轉的螺旋片結構，極大地促進了漿液和預製泡沫體的對流擴散和紊動擴散，使其混合均勻且破泡率低。

所述的噴注槍內置有網孔式擋板，能夠進行二次混合發泡，彌補固化泡沫流體在管路系統輸送過程中的破泡現象。

所述的智慧型控制臺由閥門控制按鈕模組和儀表指示模組組成，將管路系統中的閥門開關功能、壓力表、流量計示數顯示集成於智慧型控制臺，通過調節閥門，控制管路開關狀態、壓力、流量等參數，實現了發泡過程中的複合溶劑稀釋液和壓風智慧型可調以及混合過程中的預製泡沫體和漿液的智慧型可調。

改善效果

與2013年10月前已有技術相比：該專利的用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置，其產生的固化泡沫流體，泡沫均勻、細膩、發泡倍數高、泡沫穩定性能好；且該裝置系統功能完善、漿液流通順暢、操作簡單、使用可靠、能夠很好的適應於煤礦現場惡劣環境、能快速連續產生固化泡沫流體，適用於煤礦現場堵漏隔氧防滅火，有效的保證了煤礦防滅火的安全性和功效性。

附圖說明

圖1為《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》的系統結構圖。

其中，1、集成主機，2、螺桿泵，3、空氣壓縮機，4、隔板，5、自動添加式儲液罐，6、漿液攪拌系統，7、發泡管，8、混合管，9、噴注槍，10、鏈條傳動，11、電機，12、過濾網，13、螺旋結構攪拌葉片，14、網孔式擋板，15、葉輪，16、網式多孔填充材料段，17、霧化噴嘴，18、第一三通閥，19、第二三通閥，20、第一閥門，21、第二閥門，22、第三閥門，23、第四閥門，24、第五閥門，25、第六閥門，26、第七閥門，27、第八閥門，28、第九閥門，29、第十閥門，30、第一流量計，31、第二流量計，32、第一壓力表，33、第二壓力表，34、儀表指示模組，35、閥門控制按鈕模組，36、螺旋片結構，37、第三三通閥，38、智慧型控制臺。

圖1

權利要求

1.《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》其特徵在於：包括集成主機（1）、自動添加式儲液罐（5）、漿液攪拌系統（6）和噴注槍（9）；所述集成主機（1）由隔板（4）分成為上、下雙層機架結構，機架上層設定有發泡管（7）和混合管（8），所述發泡管（7）與混合管（8）之間的管道上依次設定有第一三通閥（18）和第七閥門（26），所述第一三通閥（18）上設定有第六閥門（25）；機架下層設定有空氣壓縮機（3）、智慧型控制臺（38）和螺桿泵（2），所述空氣壓縮機（3）與發泡管（7）以及自動添加式儲液罐（5）之間的管道上分別設定有第一閥門（20）、第二三通閥（19）、第二壓力表（33）、第三閥門（22）、第三三通閥門（37）、第一壓力表（32）和第四閥門（23），所述螺桿泵（2）與混合管（8）以及漿液攪拌系統（6）之間的管道上分別設定有第二流量計（31）、第八閥門（27）和第十閥門（29）；所述混合管（8）與噴注槍（9）之間的管道上設定有第九閥門（28），所述發泡管（7）與自動添加式儲液罐（5）之間的管道上設定有第二閥門（21）、第一流量計（30），且自動添加式儲液罐（5）上還設定有第五閥門（24）。

2.根據權利要求1所述的用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置，其特徵在於：所述的漿液攪拌系統（6）由電機（11）、鏈條傳動（10）、螺旋結構攪拌葉片（13）和過濾網（12）組成，所述電機（11）帶動鏈條傳動（10）驅動螺旋結構攪拌葉片（13），位於所述螺旋結構攪拌葉片（13）周邊設定有過濾網（12）。

3.根據權利要求1或2所述的用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置，其特徵在於：所述的發泡管（7）依次由霧化噴嘴（17）、網式多孔填充材料段（16）和葉輪（15）組成。

4.根據權利要求3所述的用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置，其特徵在於：所述的混合管（8）內置有單孔道左、右扭轉的螺旋片結構（36）。

5.根據權利要求4所述的用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置，其特徵在於：所述的噴注槍（9）內置有網孔式擋板（14）。

6.根據權利要求5所述的用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置，其特徵在於：所述的智慧型控制臺（38）由閥門控制按鈕模組（35）和儀表指示模組（34）組成。

實施方式

如圖1所示，《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》包括集成主機1、自動添加式儲液罐5、漿液攪拌系統6和噴注槍9；所述集成主機1由隔板4分成為上、下雙層機架結構，機架上層設定有發泡管7和混合管8，所述發泡管7與混合管8之間的管道上依次設定有第一三通閥18和第七閥門26，所述第一三通閥18上設定有第六閥門25；機架下層設定有空氣壓縮機3、智慧型控制臺38和螺桿泵2，所述空氣壓縮機3與發泡管7以及自動添加式儲液罐5之間的管道上分別設定有第一閥門20、第二三通閥19、第二壓力表33、第三閥門22、第三三通閥門37、第一壓力表32和第四閥門23，所述螺桿泵2與混合管8以及漿液攪拌系統6之間的管道上分別設定有第二流量計31、第八閥門27和第十閥門29；所述混合管8與噴注槍9之間的管道上設定有第九閥門28，所述發泡管7與自動添加式儲液罐5之間的管道上設定有第二閥門21、第一流量計30，且自動添加式儲液罐5上還設定有第五閥門24。

所述的漿液攪拌系統6由電機11、鏈條傳動10、螺旋結構攪拌葉片13和過濾網12組成，所述電機11帶動鏈條傳動10驅動螺旋結構攪拌葉片13，位於所述螺旋結構攪拌葉片13周邊設定有過濾網12，採用鏈條傳動低速，能夠滿足於因現場漿液水灰比較小而產生的重載、高溫作業條件皮帶傳動容易老化失效以及塵土大的工作環境，而且過濾網12能夠對漿液進行初步過濾防止堵塞管路。

所述的發泡管7依次由霧化噴嘴17、網式多孔填充材料段16和葉輪15組成，其集成了霧化、網式發泡及葉輪剪下攪拌三種物理機械方式，能夠產生均勻細膩的預製泡沫體。

所述的混合管8內置有單孔道左、右扭轉的螺旋片結構36，極大地促進了漿液和預製泡沫體的對流擴散和紊動擴散，使其混合均勻且破泡率低。

所述的噴注槍9內置有網孔式擋板14，能夠進行二次混合發泡，彌補固化泡沫流體在管路系統輸送過程中的破泡現象。。

所述的智慧型控制臺38由閥門控制按鈕模組35和儀表指示模組34組成，將管路系統中的閥門開關功能、壓力表、流量計示數顯示集成於智慧型控制臺，通過調節閥門，控制管路開關狀態、壓力、流量等參數，實現了發泡過程中的複合溶劑稀釋液和壓風智慧型可調以及混合過程中的預製泡沫體和漿液的智慧型可調。

其工作過程是：按2:1的水灰比，將水、配製好的固化泡沫粉體注入漿液攪拌系統6中，啟動電機11，電機11通過鏈條傳動10帶動螺旋結構攪拌葉片13轉動，攪拌漿液通過過濾網12進行再次過濾，直至漿液攪拌充分後，約5-10分鐘；將配製好的複合溶劑，即發泡劑、穩泡劑和固化劑的稀釋液加入到自動式添加儲液罐5中，密封好注入口；啟動空氣壓縮機3，通過智慧型控制臺38上的閥門控制按鈕模組35打開管路控制閥門，即第一閥門至第四閥門20、21、22、23並調節，使得儀表指示模組34上的第一壓力表32、第二壓力表33的示數匹配，高壓空氣通過第二三通閥19分別供給自動式添加儲液罐5和發泡管7，流向自動式添加儲液罐5的高壓空氣，將複合溶劑稀釋液從儲液罐的底部出口壓出，經過管道系統和另一股高壓空氣混合宇第三三通閥37處；匯合後的含高壓空氣複合液體系經霧化噴嘴17進入發泡管7中，在發泡管7內首先經過網式多孔填充材料段16進行發泡，產生大量泡沫液，同時葉輪15受到高壓泡沫流的作用產生高速自旋，對泡沫液進行再次切割攪拌發泡，最終形成高倍、細膩的預製泡沫體，經發泡管7出口流出，關閉第七閥門26，打開第六閥門25，預製泡沫體經過第一三通閥18流出，可以觀察發泡管7的發泡效果，同時根據發泡效果調節高壓空氣和複合溶劑的兩者的配比，直至達到最佳發泡效果為止；達到最佳發泡效果後，關閉第六閥門25，打開第七閥門26，預製泡沫體進入到混合管8中，然後打開第十閥門29和第八閥門27，啟動螺桿泵2，將漿液從漿液攪拌系統6泵經管路系統泵送到混合管8中，高倍數預製泡沫體和漿液經過混合管8中內置的單孔道左、右扭轉的螺旋片結構36發生對流擴散和紊動擴散，混合均勻；打開第九閥門28混合均勻後的固化泡沫流體經管道系統進入噴注槍9中，經過其內置的網孔式擋板14進行再次補充混合發泡，最後噴注於煤田地表裂隙及煤礦井下需要堵漏風處，進行煤礦堵漏隔氧防滅火。

該專利的用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置，其產生的固化泡沫流體，泡沫均勻、細膩、發泡倍數高、泡沫穩定性能好；且該裝置系統功能完善、漿液流通順暢、操作簡單、使用可靠、能夠很好的適應於煤礦現場惡劣環境、能快速連續的產生固化泡沫流體，適用於煤礦現場堵漏隔氧防滅火，有效的保證了煤礦防滅火的安全性和功效性。

榮譽表彰

2017年5月，《一種用於煤礦防滅火的固化泡沫流體產生裝置》獲得第十屆江蘇省專利項目獎優秀獎。