防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置

《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》是中國礦業大學於2002年12月2日申請的專利，該專利的申請號為021484112，公布號為CN1417451，公布日為2003年5月14日，發明人是王德明、張仁貴、李增華、梁曉渝、秦波濤。

《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》適用於煤礦井下快速撲滅和高效防治煤炭自燃火災。採用在黃泥輪或粉煤灰漿、發泡劑混合物的進料管和裝有文丘里管的發泡器筒體之間設定裝有多塊障礙板的混合器，發泡器筒體上設有注入氣體的管道和進入文丘里管內的氣孔，發泡器筒體內喉頸口處設有集流器，集流器可調節。利用物料流動衝擊的壓力，筒體內的葉輪在流動物料的推動下自行轉動，使產生的三相泡沫細膩、穩定，其結構緊湊合理，物料通暢不易堵管，便於維護，使用可靠，具有廣泛的實用性。

2005年，《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》獲得第四屆江蘇省專利項目獎銅獎。

（概述圖為《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置
• 公布號：CN1417451
• 公布日：2003年5月14日
• 申請號：021484112
• 申請日：2002年12月2日
• 申請人：中國礦業大學
• 地址：江蘇省徐州市中國礦業大學科技處
• 發明人：王德明、張仁貴、李增華、梁曉渝、秦波濤
• 分類號：E21F5/08
• 代理機構：南京經緯專利代理有限責任公司
• 類別：發明專利
• 代理人：張聯群

專利背景

2002年12月前常採用的泡沫發生裝置主要為網式發泡器，它由空氣壓縮機、壓力容器、裝有金屬格線的發泡筒和氣液管路等組成，這種網式發泡器比較適用於配製兩相泡沫，或配製固料細膩、粒度均勻的三相泡沫，它能夠產生較大發泡倍數的泡沫，但不適用於產生有較大顆粒、且粒度不均勻的三相泡沫。另外還有使用回採巷道冒落空洞處理用的礦用泡沫水泥充填機及建築行業用的泡沫混凝土泡沫發生器，礦用泡沫水泥充填機利用螺桿泵的吸空特性來引入大量空氣發泡；泡沫混凝土發泡器有高速攪拌葉片和壓縮空氣制泡兩種類型，這些種類的泡沫發生器發泡倍數較低（一般為3～8倍），使用成本高，不能滿足防滅火的需要。

發明內容

專利目的

鑒於2002年12月前已有技術的不足之處，《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》目的是提供一種結構簡單，發泡率高，能適應不同固體顆粒粒徑漿液材料的防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置。

技術方案

《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置，它包括輸送黃泥漿或粉煤灰漿、發泡劑混合物的進料管和設有文丘里管的發泡器筒體，所述發泡器筒體的前端設有與料管相聯接的混合器，混合器內設有多塊障礙板，對應文丘里管喉頸部位的發泡器筒體上設有注入氣體的氣體管道，文丘里管的周邊上設有多個引入氣體的孔隙，其喉頸口處設有射流調節器，發泡器筒體的尾部設有可前後移動調節集流器的滑道。

該發明防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置，在混合器內設定的多塊障礙板按一定間距交叉布置，射流調節器包括連線軸和由設在連線軸上的集流器、葉輪和調節桿組成，連線軸設定在與其垂直設定的調節桿中部，設在連線軸上的葉輪設在靠調節桿一端，與連線軸動配合。

改善效果

《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置，最適用於煤礦井下快速撲滅和高效防治煤炭自燃火災。採用在黃泥漿或粉煤灰漿、發泡劑混合物的進料管和設有文丘里管的發泡器筒體之間設定裝有多塊障礙板的混合器，發泡器筒體上裝有注入氣體的氣體管道，筒體內喉頸口處設有射流調節器，利用物料流動衝擊的壓力，筒體內的葉輪在流動物料的推動下自行轉動，產生的三相泡沫細膩、穩定，與2002年12月前已有技術相比，泡沫發生裝置不需專用動力，物料不易堵管，使用可靠，適應不同固體顆粒粒徑的漿液材料，經現場實驗，當粉煤灰漿或黃泥漿的灰水質量比為1:3時，發泡倍數為30倍，泡沫穩定時間達12小時以上，對易燃煤炭起到了很好的保護作用，並能對發生的火災進行有效滅火，其結構緊湊合理，便於維護，具有廣泛的實用性。

附圖說明

附圖1是《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》的主視結構示意圖。

圖1

附圖2是該發明的俯視結構示意圖。

圖2

權利要求

1.《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》包括輸送黃泥漿或粉煤灰漿、發泡劑混合物的進料管（1）和設有文丘里管（5）的發泡器筒體（7），其征在於：在所述發泡器筒體（7）的前端設有與進料管（1）相聯接的混合器（2），混合器（2）內設有多塊障礙板（3），發泡器筒體（7）上設有注入文丘里管（5）的周邊上設有注入文丘里管（5）喉頸部位處氣體的管道（4），文丘里管（5）的周邊上設有多個引入氣體的孔隙（6），文丘里管（5）的入口處設有射流調節器，發泡器筒體（7）的尾部設有可前後調節集流器（8）的滑道（11）。

2.根據權利要求1所述的防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置，其特徵在於：所述混合器（2）內設定的多塊障礙板（3）按一定間距交錯布置。

3.根據權利要求1所述的防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置，其特徵在於：所述的射流調節器由一個連線軸（9）上的集流器（8）和葉輪（10）構成，連線軸（9）的尾端固定在與其垂直設定的調節桿（12）中部。

4.根據權利要求3所述的防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置，其特徵在於：所述設在連線軸（9）上的葉輪（10）設在靠調節桿（12）一端，調節桿（12）與連線軸（9）動配合。

實施方式

《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》主要由黃泥漿或粉煤灰漿、發泡劑混合物的進料管1，混合器2和發泡器組成，發泡器筒體7與混合器2的聯接處裝有文丘里管5，混合器2設在發泡器筒體7與進料管1之間，在混合器2內焊接多塊矩形障礙板3，障礙板3按一定間距交叉布置，如同迷宮結構。當混合物的漿液通過混合器2時，受到通道中障礙板3的交叉阻攔，運動中形成紊流狀態，在較短的距離內，使發泡劑在漿液中混合均勻。對應文丘里管5喉頸部位的發泡器筒體7上設有注入氣體的氣體管道4，文丘里管5的周邊上設有多個引入氣體的孔隙6，其喉頸口處設有射流調節器，射流調節器包括連線軸9和由設在連線軸9上的集流器8、葉輪10、調節桿12組成，連線軸9設定在與其垂直設定的調節桿12中部，連線軸9上的葉輪10設在靠調節桿12一端，與連線軸9動配合，葉輪10上的葉片設一定的傾角，靠漿液流動動力推動旋轉，可增加泡沫的穩定性，並使泡沫更加細膩、均勻。當含有發泡劑的漿液進入文丘里管5結構形式的發泡器筒體7中，漿液在通過文丘里管5，再受到集流器8阻力後，泥漿的流速增加、靜壓減少，形成負壓區，使氣體通過文丘里管5周邊的多個氣體孔隙6被引射到注漿管路中，從而產生較高倍數的三相泡沫13。為適應不同固體顆粒粒徑的漿液材料，發泡器筒體7的尾部設有可前後移動調節集流器8的滑道11。

其工作過程：將粉煤灰漿或黃泥漿從注漿站輸送至進料管1；定量發泡劑通過定量添加裝置同時加入進料管1，含有發泡劑的泥漿進入設有障礙板3的迷宮結構混合器2中，混合器中的障礙板3使流體出現完全紊流，從而使發泡劑與泥漿在較短的距離內充分混合均勻，然後進入變截面的文丘里管5中，根據文丘里管原理，漿液在通過喉頸部位時，速壓達到最高，靜壓降到最低，在發泡器內形成負壓區，氣體從氣體管道4進入到文丘里管5的外部，然後通過其周邊的孔隙6進入到漿液中。為產生連續的高流速和低靜壓力區，設定了射流調節器，在集流器8的集流區四周首先產生出三相泡沫13，在泡沫泥漿的衝擊下，推動葉輪10旋轉，使泡沫進一步細化和均勻。為適應不同固體顆粒粒徑的漿液材料和便於檢修發泡裝置，在發泡器筒體7的出口處設定了一個可移動調節集流器8的滑動槽11，經發泡裝置產生的含氣體三相泡沫13即可直接注入到火區或易發生煤炭自燃的採空區中。

榮譽表彰

2005年，《防治煤炭自燃的三相泡沫發生裝置》獲得第四屆江蘇省專利項目獎銅獎。