CN102182492B - 井下除尘用泡沫发生器及泡沫除尘设备 - Google Patents

Abstract

井下除尘用泡沫发生器及泡沫除尘设备，泡沫除尘设备包括：发泡剂储液罐；定量添加泵；通过进气管道与定量添加泵联通的空气压缩机；通过进气管道与空气压缩机联通的发生器；与发生器入口联通的进水管，进水管上设置有过滤器，定量添加泵与进水管联通；通过管道与发生器出口联接的泡沫喷头；该发生器包括：筒壁上设有进气管的筒体；设于筒体前端的输入管；设于筒体内的文丘里管，在文丘里管后部扩散段上设置有进气孔，进气孔的中心线与文丘里管扩散段相切；设置于筒体后的扰流筒，扰流筒内设有扰流筒中轴，扰流筒中轴上设有扰流长叶片和扰流短叶片，设置于扰流筒后端的输出管。本发明结构紧凑合理，设计合理。

Description

井下除尘用泡沫发生器及泡沫除尘设备

技术领域

本发明涉及一种泡沫除尘设备，特别涉及一种用于在井下采掘工作面等空间狭小地点粉尘灾害治理的泡沫除尘设备。

背景技术

煤矿井下作业的每道工序都伴有大量粉尘产生，工人在此环境中作业会吸入大量粉尘，严重危害工人的身心健康。目前我国煤矿行业的尘肺病患者约26万人，并且每年以5000人的速度递增，每年约有3000人死于尘肺病。为了有效的防治煤矿粉尘，煤矿井下普遍采用喷雾除尘和煤层注水等措施，但因除尘效率低。后来出现了泡沫除尘技术，泡沫除尘是将发生器安装在产尘点附近，依靠大量的泡沫随风流动覆盖尘源，但是这种方法存在以下两方面缺点：一是大量泡沫出现在工作现场，影响工人作业，二是发生器体积庞大，不易灵活安装在采煤机附近，无法对煤矿井下采掘工序的主要产尘根源进行有效治理。为了解决上述问题，专利号为200810023578.3、名称为一种用于煤矿井下的泡沫除尘***的发明专利公开了一种泡沫除尘***，该***包括发泡剂储液罐、发泡筒、泡沫喷头、空气压缩机、过滤器、定量添加泵以及设有多个泡沫喷头的泡沫分配器。定量添加泵将发泡剂从发泡剂储液罐抽出，注入发泡筒中，空气压缩机通过管道与发泡筒联通，气体与发泡剂及水在发泡筒中混合发泡，然后通过泡沫喷头喷出，覆盖尘源。但是这种发泡筒采用喷嘴将发泡液喷至发泡网上，由于井下水中常含有杂质，容易造成喷嘴堵塞；其次由于发泡使用的是压缩空气，气流压力和速度大，发泡网也容易损坏，影响发泡效果，需要经常维修更换。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计合理、结构简单、发泡效果好的矿用井下除尘用的泡沫发生器。

本发明的又一目的是提供一种设计合理、结构简单、发泡效果好的泡沫除尘设备。

为了实现上述第一目的，本发明采取如下的技术解决方案：

矿用井下除尘泡沫发生器，包括：筒壁上设有进气管的筒体；设于筒体前端的输入管；设于筒体内的文丘里管；设置于筒体后的扰流筒；设置于扰流筒后端的输出管；在文丘里管喉部前段上设置有进气孔；在扰流筒内设置有沿其轴线布置的扰流筒中轴，扰流筒中轴上交替间隔安装有扰流长叶片和扰流短叶片，扰流长叶片直径大于扰流短叶片直径，扰流长叶片上设有流通孔，相邻扰流长叶片上的流通孔相互错位布置。

为了实现上述第二目的，本发明采取如下的技术解决方案：

矿用井下泡沫除尘设备，包括：发泡剂储液罐；通过管道与发泡剂储液罐联通的定量添加泵；通过进气管道与定量添加泵联通的空气压缩机；通过进气管道与空气压缩机联通的泡沫发生器；与泡沫发生器入口联通的进水管，进水管上设置有过滤器，定量添加泵与进水管联通；通过管道与泡沫发生器出口联接的泡沫喷头；该泡沫发生器包括：筒壁上设有进气管的筒体；设于筒体前端的输入管；设于筒体内的文丘里管，在文丘里管后部扩散段上设置有进气孔，进气孔的中心线与文丘里管扩散段切线平行；设置于筒体后的扰流筒，扰流筒内设置有沿其轴线布置的扰流筒中轴，扰流筒中轴上交替间隔安装有扰流长叶片和扰流短叶片，扰流长叶片直径大于扰流短叶片直径，扰流长叶片上设有流通孔，相邻扰流长叶片上的流通孔相互错位布置；设置于扰流筒后端的输出管；设于筒体内的发泡段，发泡段内填充有不规则柱状介质。

优选的，所述扰流长叶片和扰流短叶片之间设置有定位套。

优选的，所述一片扰流长叶片上流通孔圆心和扰流筒中轴轴心间连线与相邻一片扰流长叶片上流通孔圆心和扰流筒中轴轴心间连线间的夹角为180°。

优选的，所述扰流长叶片的直径与所述筒体的内径相等。

优选的，所述筒体内文丘里管后设置有发泡段，所述发泡段内填充有不规则柱状介质。

本发明在文丘里管喉部前段设置进气孔，高压气体通过进气孔进入文丘里管后喷入发泡剂液体中，与发泡剂液体混合发泡，同时优选在泡沫发生器内设置填充不规则柱状介质的发泡段，代替现有技术中的喷头和发泡网，可以避免喷头易堵塞和发泡网易损坏的现象，具有结构简单、设计合理，发泡效果好的优点。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明泡沫发生器的结构示意图；

图3为本发明另一实施例的结构示意图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明的泡沫除尘设备包括发泡剂储液罐1、定量添加泵2、空气压缩机3、进水管4、泡沫发生器5、泡沫喷头6、过滤器7以及起联通作用的管道，在管道上根据需要设置有流量调节阀和止回阀(未图示)。其中，发泡剂储液罐1通过管道与定量添加泵2联通，发泡剂储液罐1内装有发泡剂，发泡剂储液罐1中发泡剂的输出量由定量添加泵2控制。空气压缩机3通过进气管道分别与定量添加泵2和泡沫发生器5相联通，本实施例中在进气管道上安装三通阀，由三通阀将进气管道的气流分成两个支路，一个支路的气流直接通入泡沫发生器5，另一支路气流通入定量添加泵2中，定量添加泵2的出口通过管道与进水管4联通，进水管4的出口与泡沫发生器5联通，进水管4上安装有过滤器7，过滤器7将从进水管4输入的液体进行过滤，由定量添加泵2泵出的发泡剂与由进水管4输入的液体混合后输入泡沫发生器5中。泡沫发生器5的出口通过管道与泡沫喷头6联通，输入泡沫发生器5中的气-液混合后产生泡沫，泡沫通过泡沫喷头6向外喷射。

如图2、图3所示，为本发明发生器的结构示意图。泡沫发生器5包括筒体5-1、扰流筒5-2、文丘里管5-3、进气管5-4、扰流长叶片5-5、扰流短叶片5-5’、输入管5-6、输出管5-7、扰流筒中轴5-9。为了便于描述，将泡沫发生器5的入口端定义为前。

输入管5-6设置于筒体5-1的前端，发泡剂液体从输入管5-6进入泡沫发生器5中，文丘里管5-3通过螺纹紧固件或焊接的方式设置筒体5-1内前部，筒体5-1后端通过螺纹紧固件与扰流筒5-2联接，输出管5-7设置于扰流筒5-2后端，泡沫从输出管5-7输出。筒体5-1筒壁上设置有进气管5-4，空气压缩机3产生的高压气体从进气管5-4进入筒体5-1中。在文丘里管5-3喉部前段上设置有多个进气孔a，进气孔a沿文丘里管5-3喉部前段周向间隔均布设置，沿进气方向看进气孔a中心线与文丘里管5-3管壁间的夹角不超过90°，高压气体从进气孔a进入文丘里管5-3后喷入发泡剂内部，进行气液混合，由于文丘里管5-3喉部前段呈收敛形结构、后段为扩散形结构，因此高压气体进入文丘里管5-3前段后受阻压力很大，当气体与发泡剂通过文丘里管5-3喉部后，由于文丘里管5-3喉部后段空间较喉部前段的空间大，气体压力迅速释放，高压气体和发泡剂喷射出去产生发泡效果。扰流筒5-2内设置有沿其轴线布置的扰流筒中轴5-9，扰流筒中轴5-9上间隔安装有多片扰流长叶片5-5和扰流短叶片5-5’，一片扰流长叶片5-5与一片扰流短叶片5-5’交替安装在扰流筒中轴5-9上，本实施例的扰流长叶片5-5和扰流短叶片5-5’均为圆形片，扰流长叶片5-5的直径与扰流筒5-2内径相等，扰流短叶片5-5’的直径小于扰流筒5-2的内径，作为优选的方案，扰流长叶片5-5和扰流短叶片5-5’之间设置有套装在扰流筒中轴5-9上的定位套5-10，定位套5-10用于使得扰流长叶片5-5和扰流短叶片5-5’之间保持有固定的距离，使得扰流长叶片5-5与扰流短叶片5-5’等距地安装在扰流筒中轴5-9上，安装方便。此外，扰流长叶片5-5与扰流短叶片5-5’也可以等距直接焊接安装在扰流筒中轴5-9上，或在扰流筒中轴5-9上等距设置用于安装扰流长叶片5-5与扰流短叶片5-5’的卡槽，扰流长叶片5-5与扰流短叶片5-5’安装在卡槽里。扰流长叶片5-5上加工有流通孔b，安装在扰流筒中轴5-9的一片扰流长叶片5-5上的流通孔b与相邻一片扰流长叶片5-5上流通孔b相互错位布置，即一片扰流长叶片5-5上流通孔b的圆心与相邻一片扰流长叶片5-5上流通孔b的圆心不在同一直线上，优选的方案为，一片扰流长叶片5-5上流通孔b圆心和扰流筒中轴5-9轴心间的连线与相邻一片扰流长叶片5-5上流通孔b圆心和扰流筒中轴5-9轴心间的连线之间的夹角为180°，即两片扰流长叶片5-5上的流通孔b相对于扰流筒中轴5-9对称设置。由于扰流长叶片5-5的直径与绕流筒5-2的内径相等，扰流长叶片5-5安装于扰流筒5-2内时，混合物浆液只能从扰流长叶片5-5上的流通孔a通过，由于扰流短叶片5-5’的直径小于扰流筒5-2的内径，发泡剂液流经扰流长叶片5-5后从扰流短叶片5-5’与扰流筒5-2内壁之间的空隙继续流通。发泡剂液在扰流筒5-2内沿S形通道流动，使混合更充分。

工作时，空气压缩机3为定量添加泵2提供动力，带动定量添加泵2将发泡剂储液罐1中的发泡剂泵入与泡沫发生器5联通的进水管4中，经由进水管4进入泡沫发生器5内，同时，空气压缩机3的另一支路气流从进气管道通入泡沫发生器5的文丘里管中，高压气体从泡沫发生器5文丘里管的进气孔吹入发泡剂液体内部，进行混合发泡，然后进入泡沫发生器5的扰流段混合均匀，最后泡沫从泡沫发生器5排出后通过管道由泡沫喷头6喷射出去，覆盖尘源。

如图3所示，为本发明另一实施例的发泡筒的结构示意图，该实施例与前一实施例不同的地方在于，在筒体5-1内文丘里管5-3后端安装有发泡段5-8，发泡段5-8内填充有不规则柱状介质，高压气体和发泡剂液体喷向发泡段5-8经过发泡段5-8后发泡。采用填充不规则柱状介质的发泡段，可以增加泡沫壁厚，使泡沫具有更好的稳定性和承受压力的能力。

当然，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (8)

1.一种井下除尘用泡沫发生器，包括： 

筒壁上设有进气管(5-4)的筒体(5-1)； 

设于所述筒体(5-1)前端的输入管(5-6)； 

设于所述筒体(5-1)内的文丘里管(5-3)； 

设置于所述筒体(5-1)后的扰流筒(5-2)； 

设置于所述扰流筒(5-2)后端的输出管(5-7)； 

其特征在于： 

在所述文丘里管(5-3)喉部前段上设置有进气孔(a)； 

所述扰流筒(5-2)为一体式中空圆筒，在所述扰流筒(5-2)内设置有沿其轴线布置的扰流筒中轴(5-9)，所述扰流筒中轴(5-9)上交替间隔安装有扰流长叶片(5-5)和扰流短叶片(5-5’)，所述扰流长叶片(5-5)和所述扰流短叶片(5-5’)通过扰流筒中轴(5-9)设置于所述扰流筒(5-2)内，且所述扰流长叶片(5-5)及所述扰流短叶片(5-5’)和所述扰流筒(5-2)为分体结构； 

扰流长叶片(5-5)直径大于扰流短叶片(5-5’)直径，所述扰流长叶片(5-5)上设有流通孔(b)，相邻扰流长叶片(5-5)上的流通孔(b)相互错位布置； 

所述扰流长叶片(5-5)的直径与所述扰流筒(5-2)的内径相等，相邻两片扰流长叶片(5-5)之间设置一片扰流短叶片(5-5’)，所述扰流短叶片(5-5’)的径向外边缘与所述扰流筒(5-2)内壁之间具有空隙。 

2.根据权利要求1所述的井下除尘用泡沫发生器，其特征在于：所述扰流长叶片(5-5)和扰流短叶片(5-5’)之间设置有定位套(5-10)。 

3.根据权利要求1所述的井下除尘用泡沫发生器，其特征在于：一片扰流长叶片(5-5)上流通孔(b)圆心和扰流筒中轴(5-9)轴心间连线与相邻一片扰流长叶片(5-5)上流通孔(b)圆心和扰流筒中轴(5-9)轴心间连线之间的夹角为180°。 

4.根据权利要求1所述的井下除尘用泡沫发生器，其特征在于：所述筒体(5-1)内文丘里管(5-3)后设置有发泡段(5-8)，所述发泡段(5-8)内填充有不规则柱状介质。 

5.一种泡沫除尘设备，包括： 

发泡剂储液罐(1)； 

通过管道与所述发泡剂储液罐(1)联通的定量添加泵(2)； 

通过进气管道与所述定量添加泵(2)联通的空气压缩机(3)； 

通过进气管道与所述空气压缩机(3)联通的泡沫发生器(5)； 

与所述发生器(5)入口联通的进水管(4)，所述进水管(4)上设置有过滤器(7)，所述定量添加泵(2)与所述进水管(4)联通； 

通过管道与所述泡沫发生器(5)出口联接的泡沫喷头(6)； 

其特征在于，所述泡沫发生器(5)包括： 

筒壁上设有进气管(5-4)的筒体(5-1)； 

设于所述筒体(5-1)前端的输入管(5-6)； 

设于所述筒体(5-1)内的文丘里管(5-3)，在所述文丘里管(5-3)喉部前段上设置有进气孔(a)； 

设置于所述筒体(5-1)后的扰流筒(5-2)，所述扰流筒(5-2)为一体式中空圆筒，扰流筒(5-2)内设置有沿其轴线布置的扰流筒中轴(5-9)，扰流筒中轴(5-9)上交替间隔安装有扰流长叶片(5-5)和扰流短叶片(5-5’)，所述扰流长叶片(5-5)和所述扰流短叶片(5-5’)通过扰流筒中轴(5-9)设置于所述扰流筒(5-2)内，且所述扰流长叶片(5-5)及所述扰流短叶片(5-5’)和所述扰流筒(5-2)为分体结构；扰流长叶片(5-5)直径大于扰流短叶片(5-5’)直径，所述扰流长叶片(5-5)上设有流通孔(b)，相邻扰流长叶片(5-5)上的流通孔(b)相互错位布置；所述扰流长叶片(5-5)的直径与所述扰流筒(5-2)的内径相等，相邻两片扰流长叶片(5-5)之间设置一片扰流短叶片(5-5’)，所述扰流短叶片(5-5’)的径向外边缘与所述扰流筒(5-2)内壁之间具有空隙； 

设置于所述扰流筒(5-2)后端的输出管(5-7)。 

6.根据权利要求5所述的泡沫除尘设备，其特征在于：所述扰流长叶片(5-5)和扰流短叶片(5-5’)之间设置有定位套(5-10)。 

7.根据权利要求5所述的泡沫除尘设备，其特征在于：一片扰流长叶片(5-5)上流通孔(b)圆心和扰流筒中轴(5-9)轴心间连线与相邻一片扰流长叶片(5-5)上流通孔(b)圆心和扰流筒中轴(5-9)轴心间连线之间的夹角为180°。 

8.根据权利要求5所述的泡沫除尘设备，其特征在于：所述筒体(5-1)内文丘里管(5-3)后设置有发泡段(5-8)，所述发泡段(5-8)内填充有不规则柱状介质。

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