用于形成泡沫水泥浆的装置的制作方法

本发明涉及泡沫水泥浆形成技术领域，特别是涉及一种用于形成泡沫水泥浆的装置。

背景技术：

泡沫水泥浆通常由氮气和水泥浆充分混合形成。

现有的用于形成泡沫水泥浆的装置通常构造成流体在其中主要沿横向方向移动。这种装置需要在其中设置动力机构，以促使流体在其中移动。然而，动力机构(例如螺旋推动器等)需要在装置内进行移动或转动。使用时间一长，这些动力机构就容易卡在装置内，并因此而受损。维护和更换动力机构极大地增加了形成泡沫水泥浆的成本。另外，如果动力机构卡住或受损，那么水泥浆和氮气之间的混合将不够充分。这会严重影响所形成的泡沫水泥浆的品质。

因此，需要一种更加有利的用于形成泡沫水泥浆的装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出了一种更加有利的用于形成泡沫水泥浆的装置。

根据本发明提出了一种用于形成泡沫水泥浆的装置，其包括：圆柱形的腔体；水泥浆入口，所述水泥浆入口位于所述腔体的底部并与所述腔体连通；气体入口，所述气体入口位于所述腔体的下侧部并与所述腔体连通；以及泡沫水泥浆出口，所述泡沫水泥浆出口位于所述腔体的上侧部并与所述腔体连通。

通过上述装置能够在腔体的下部分中将气体和水泥浆引入到腔体内。水泥浆和气体会在腔体内混合而形成泡沫水泥浆。所形成的泡沫水泥浆相对来说具有较小的密度，因而在腔体内会向上移动并由位于腔体的上侧部的泡沫水泥浆出口处离开腔体。由此，能够在不设置动力机构的情况下，即形成泡沫水泥浆并将泡沫水泥浆排出到装置之外。在这种情况下，避免了由动力机构的损坏等而引起的对形成泡沫水泥浆的不利。因而，这种装置更有利于形成泡沫水泥浆。

在一个实施例中，所述气体入口的出气方向在水平方向上相对于所述腔体的径向方向朝向所述腔体的切线方向偏离。

在一个实施例中，所述装置还包括套设在所述腔体外的辅助环流腔，所述辅助环流腔与所述腔体通过所述气体入口相连通。

在一个实施例中，所述装置还包括位于所述腔体内并与所述水泥浆入口相对间隔开的遮挡件。

在一个实施例中，所述遮挡件的朝向所述水泥浆入口的表面构造为中间部分相对于边缘部分凸出的表面。

在一个实施例中，所述遮挡件的朝向所述水泥浆入口的表面构造为球形表面的一部分。

在一个实施例中，所述遮挡件与所述腔体的顶部相连，并向下延伸至与所述水泥浆入口相对间隔开。

在一个实施例中，所述腔体的与所述上侧部对应的上部分的直径比所述腔体的与所述下侧部对应的下部分的直径大。

在一个实施例中，所述遮挡件延伸至所述腔体的下部分内。

在一个实施例中，所述水泥浆出口的直径比所述气体入口的直径大。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过上述装置能够在腔体的下部分中将气体和水泥浆引入到腔体内。水泥浆和气体会在腔体内混合而形成泡沫水泥浆。所形成的泡沫水泥浆相对来说具有较小的密度，因而在腔体内会向上移动并由位于腔体的上侧部的泡沫水泥浆出口处离开腔体。由此，能够在不设置动力机构的情况下，即形成泡沫水泥浆并将泡沫水泥浆排出到装置之外。在这种情况下，避免了由动力机构的损坏等而引起的对形成泡沫水泥浆的不利。因而，这种装置更有利于形成泡沫水泥浆。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的用于形成泡沫水泥浆的装置的一个实施例的示意图；

图2显示了图1中的装置的俯视截面图；

图3显示了根据本发明的用于形成泡沫水泥浆的装置的另一个实施例的示意图。

图4至图11显示了根据本发明的用于形成泡沫水泥浆的装置的其他实施例的示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的用于形成泡沫水泥浆的装置(以下简称为“装置”)1的结构。装置1包括腔体，该腔体优选为圆柱形的。在图1所显示的实施例中，圆柱形的腔体的轴线沿纵向方向延伸。另外，在图1中，腔体可大体分为两部分，即相对位于下方的下部分11和相对位于上方的上部分12。装置1还包括位于腔体的底部111的水泥浆入口21、位于腔体的下侧部112(与腔体的下部分11相对应)的气体入口22，以及位于腔体的上侧部122(与腔体的上部分12相对应)的泡沫水泥浆出口24。

水泥浆入口21的出水泥浆的方向大体为纵向向上的方向。气体入口22的出气方向大体上沿横向方向。当水泥浆经水泥浆入口21以一定速度进入到腔体(例如，下部分11)内时，其能与经气体入口22进入到腔体(例如，下部分11)内的气体(例如，氮气)混合，以形成泡沫水泥浆。泡沫水泥浆相对于水泥浆来说更轻，因此会被推动到腔体的上部分12中，并通过与该上部分12相连通的泡沫水泥浆出口24离开腔体。

优选地，如图1所示，泡沫水泥浆出口24沿横向方向延伸。由此，向上移动的泡沫水泥浆不会沿着向上移动的方向离开腔体，而是会在上部分12内转向约90°，然后再离开腔体。这种设置有利于给泡沫水泥浆加压，以使泡沫水泥浆更加细腻。

另外，还可如图1所示的那样，在水泥浆入口21的上方与其间隔开地设置遮挡件30。在水泥浆进入到腔体内之后，速度较大的水泥浆会继续向上移动并撞击到遮挡件30朝向水泥浆入口21的表面31上，并因此而不再继续向上移动。一方面，这能避免刚进入腔体而还未与气体混合形成泡沫水泥浆的水泥浆进入、或过多地进入到上部分12内。另一方面，这有利于使水泥浆在腔体内与气体更加充分地接触、混合，并由此能提高泡沫水泥浆的形成效率。

遮挡件30的表面31与水泥浆入口21之间的距离根据具体的需要而设置。优选地，表面31与水泥浆入口21之间的距离可调节。

在如图1所示的优选的实施例中，表面31的中间部分相对于边缘部分凸出。也就是说，表面31的中间部分与底部111之间的距离比表面31的边缘部分与底部111之间的距离小。例如，表面31可以是锥形表面、楔形表面、球形表面或椭球型表面的一部分。表面31最优选为球形表面。这种表面31能更加分散地反射水泥浆，以促使水泥浆在腔体内的分布更加均匀，并由此有利于气体与水泥浆的充分接触、混合。

遮挡件30例如可以与腔体的顶部121相连，并由腔体的顶部121向下延伸。遮挡件30的除了设置表面31的部分以外的部分具有基本上均匀的柱形截面。另外，可令下部分11的直径(即，下侧部112相对于腔体的轴线的距离)比上部分12的直径(即，上侧部122相对于腔体的轴线的距离)小。由此，能使得泡沫水泥浆向泡沫水泥浆出口24移动的路径更加曲折，以助于使经泡沫水泥浆出口24离开腔体的泡沫水泥浆的质地更加细腻。另外，遮挡件30优选地延伸到下部分11内。这样可以进一步避免未形成泡沫水泥浆的水泥浆进入到上部分12内。同时，还能在上部分12和下部分11的相连处形成较小的截面积(参见图1)。这有利于促使泡沫水泥浆进入到上部分12内，并有利于使移动中的泡沫水泥浆变得更加细腻。更加优选地，该相连处与表面31的边缘部分相对。由此，流经此处的截面积沿流体移动的方向逐渐减小，从而有利于确保流动的顺畅性。

另外，在一个优选的实施例中，泡沫水泥浆出口24的直径比气体入口22的最小直径大。例如，液体入口21的直径可以在25mm至76mm之间，优选地在25mm至50mm之间；气体入口22的直径可以在0.5mm至6mm之间，更优选地在0.5mm至2mm之间；泡沫水泥浆出口24的直径可以在25mm至127mm之间，更优选地在25.4mm至76.2mm之间。此外，泡沫水泥浆出口24的直径与气体入口22的最小直径(在设置有多个气体入口22的情况下，为所有的气体入口22的最小直径之和)和水泥浆入口21的最小直径之和的比例可以在0.3至4.7之间，更优选地在0.8至1.6之间。在这种情况下，从泡沫水泥浆出口24离开的泡沫水泥浆的质地相对更加均匀、细腻。

气体入口22可由喷嘴形成。例如在图2所示的实施例中，气体入口22的出气方向朝向腔体的切向方向偏离于腔体的径向方向。由此，进入到腔体的下部分11内的气体能够自发地旋流，以促使腔体内的气体与水泥浆之间的混合更加均匀。例如，可沿下部分11的周向均匀间隔开地设置多个(例如，4个)气体入口22。

另外，还可在腔体的下部分11的外侧设置环形的辅助环流腔13，该辅助环流腔13通过气体入口22与下部分11相连通。气体可在辅助环流腔13内沿周向运动。在辅助环流腔13内沿周向运动的气体本身就具有沿腔体的切线方向移动的一定的速度。在上述气体经上述相对于腔体的径向方向偏离的气体入口22进入到腔体的下部分11内之后，能使得气体具有更大的沿周向方向移动的速度。这有利于在腔体内形成旋流。

另外，装置1还可包括与辅助环流腔13相连通的气体流入通道23，气体可经由气体流入通道23进入到辅助环流腔13内。气体流入通道23优选地沿辅助环流腔13的切向设置。在上述设置的情况下，从气体流入通道23进入到辅助环流腔13内的气体的速度可以相对较低。也就是说，由外界泵送至装置1内的气体的速度可以相对较低。这非常有利于节省装置1运行所需耗费的能量。

在图1所示的实施例中，装置1包括外壳体，在该外壳体内形成腔体。另外，辅助环流腔13(如果有的话)也形成在该外壳体内，并与腔体的下部分11通过环形的隔板间隔开，该隔板的上下两端分别卡接在外壳体上的凹槽内。外壳体可包括上壳体41和下壳体42。腔体的上部分12和下部分11分别形成于该上壳体41和下壳体42内。

上壳体41的下端构造有径向向内延伸的延伸部411。下壳体42的上端也可构造有径向向内延伸的延伸部421。上述延伸部411和421可相对接触，并固定连接在一起。另外，隔板的上端即可卡接到延伸部421下表面处的凹槽内。

在装置1中，通过一个或多个气体入口22进入到腔体内的气体的流量在5m³/min至50m³/min之间，更优选地，在15m³/min至30m³/min之间。

优选地，如图3所示，在下部分11内设置有流动干涉件50，例如为狭长的杆状、棒状或丝状。该流动干涉件50可以延伸至与腔体的侧壁固定相连。例如，流动干涉件50可以大体上沿腔体的径向方向或与该方向基本上平行的方向延伸。由此，在气体和水泥浆在下部分11内进行旋转运动时，上述流动干涉件50有利于在下部分11内产生局部湍流，并有利于将气体打散，将形成的气泡打碎。这有利于使气体和水泥浆接触得更加均匀，并因此有利于使形成的气体水泥浆的质地更加均匀、细腻。

更优选地，在流动干涉件50上构造有大体上沿流体的流动方向设置的通孔。以腔体的纵向轴线所在位置为圆心位置，在设置通孔的位置作圆，则通孔的延伸方向大体上沿圆在该处的切线方向。另外，通孔可相对于水平方向倾斜地延伸，其中通孔的出口端比入口端高。由此，在气体和水泥浆沿从入口端到出口端的方向穿过该通孔后，气体和水泥浆向上移动的趋势增大，由此有利于流体的螺旋上升。这有利于为形成的泡沫水泥浆向泡沫水泥浆出口24流动提供更大的促动力。

另外，例如可沿着流动干扰件50设置多个通孔，其中靠近腔体的纵向轴线的部分上的通孔之间的距离较近，而远离腔体的纵向轴线的部分上的通孔之间的距离较远。

上述流动干扰件50也可构造有同时沿腔体的径向方向和纵向方向延伸的扁平构件，在该扁平构件上构造有相应的一个或多个通孔。优选地，该扁平构件可以是网状的。

干扰件50可以与气体入口22在纵向方向上错开地设置(参见图3)，也可以在纵向方向上与气体入口22对应地设置(参见图4和图5)。干扰件50可从腔体的下侧壁112处径向向内延伸，并与水泥浆入口21间隔开。可设置有多个干扰件50，这些干扰件50在腔体的下部分11内沿周向均匀间隔开排布。在图5中，在与各个气体入口22对应的位置上均设置有干扰件50。

另外，也可在腔体的上部分12内设置相应的干扰件50’。图6和图7为腔体的上部分12处的俯视截面图，其中显示了干扰件50’从遮挡件30处径向向外延伸。可设置有多个干扰件50’(例如，2个、4个)，这些干扰件50围绕遮挡件30均匀间隔开分布。

图8至图11分别显示了根据本发明的装置1的实施例的示意图。图8和图10显示了仅在下部分11内设置有干扰件50的情况，其中干扰件50从下侧壁112的未设置气体入口22的部分处沿径向向中间延伸。图9和图11显示了在下部分11内设置有干扰件50，且在上部分12内设置有干扰件50’的情况，其中干扰件50从下侧壁112的未设置气体入口22的部分处沿径向向中间延伸，而干扰件50’从遮挡件30处沿径向向外延伸。图8和图9显示了扁平的网状结构的干扰件50和干扰件50’，而图10和图11显示了杆状的干扰件50和干扰件50’。然而应当理解的是，在一个实施例中，也可以干扰件50和干扰件50’中的一个为扁平的网状结构，而干扰件50和干扰件50’中的另一个为杆状的。

通过上述装置1所形成的、并经泡沫水泥浆出口24离开装置1的泡沫水泥浆包含更小、更均匀的气泡，具有较好的流动性。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。