专利名称：一种风动射流式比例发泡装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风动射流式比例发泡装置，尤其适用于煤矿井下泡沫降尘比例添加及高性能发泡的应用。
背景技术：
目前，制约泡沫降尘技术发展的关键在于装置添加及发泡环节的稳定性不足，最佳エ况点难易确定，因而要尽可能降低流体在装置内的压カ损失，提高出口端的背压，提升发泡装置的稳定与高效性。专利号为200920092287. X公开了ー种泡沫抑尘装置，装置包括泡沫发生器和喷嘴，泡沫发生器为上部混合段下部发泡段，泡沫喷头为实心锥形，其采用风水为源动力，通过压风驱动密闭储液罐内发泡剂进入发泡器混合段，并与高压水在混合段搅拌混合，形成 的混合液与压缩风流在发泡段強力混合，剪切发泡。该种添加方式采用正压驱动发泡剂，具有风压不稳，发泡剂添加量波动较大，系统稳定性差的特点，且添加量较大，系统运行成本极高，同时，正压方式对设备密封要求较高；此外，发泡器的发泡段仅采用叶片搅拌发泡，压风与混合液的混合突然，必然存在压カ分布不均，发泡失稳的问题。专利公告号为CN201888177U公开了ー种自动混药装置，装置由射流和螺旋部分组成，其利用水射流形成的强负压将药液吸入装置，实现了药液与水的快速混合，设备操作简便，可靠性较高，但该添加方式引起的能量、压カ损失都很大(50%-70%)，造成背压恢复不足，驱动不力，如若装置后配有二次附加设备，动力不足问题十分突出。专利公告号为CN201092982公开了ー种空气射流吸液装置，装置由收缩室、扩散室和膨胀室组成，装置利用压缩空气流经喷嘴吋，形成的高速射流，在吸收室产生的真空吸取液体。该吸液方式存在以下弊端以压风为动カ吸液，存在风压、风量波动较大，压风射流易膨胀耗散，形成的真空不稳，尚无法实现液体在小流量エ况下的稳定添加，系统可靠性不足。专利公告号为CN101251024公开了ー种煤矿除尘用泡沫发生装置，装置由筒体、文丘里管、扰流器、障碍板等部分组成，采用水压驱动的设计方式，气体经发泡器筒体侧面小孔进入，泡沫液经发泡器前端管路流入发泡器，经过扰流器和多个障碍板使气液充分混合，生成两相泡沫。该发泡方式要求驱动水压高，且装置采用在文丘里式结构扩散段打孔进风，而扩散段是文丘里结构速度、压カ分布波动最大的区段，风水压力在该区段相互制衡问题严重，必然存在发泡及成泡不稳的隐患。
发明内容
技术问题本发明的目的是针对煤矿井下泡沫降尘运行存在的添加不连续、发泡能力不足的问题，提供一种风动射流式比例发泡装置。技术方案本发明的风动射流式比例发泡装置，包括比例混合器、发泡器，在所述的发泡器进风ロ端连接有接头风管；发泡器的出口端连接有紊流器，发泡器的进液ロ经连接管与混合器并连；所述的比例混合器的入口端连接有接头水管，接头风管与接头水管上分别设有调节阀，比例混合器的吸液ロ经软管与发泡箱相连，软管上设有逆止阀；
所述的比例混合器由射流器喷嘴体和与射流器喷嘴体相配合的射流器混合室组成，射流器喷嘴体的前部呈锥体，射流器喷嘴体内开有形成比例混合器喷嘴腔A的第一变径孔，第一变径孔的收缩角为a i，射流器混合室内开有形成比例混合器负压腔B、比例混合器喉管腔C、比例混合器扩散腔D的第一大直孔、第一小直孔、第一扩散孔，第一扩散孔的扩散角为a 2，比例混合器负压腔B的下部开有发泡剂吸入ロ E，射流器喷嘴体的进ロ端外缘上开有外螺纹，射流器混合室的出口端外缘上开有外螺纹。所述的发泡器由发泡器喷嘴体和发泡器喷嘴体相配合的发泡器混合室组成，发泡器喷嘴体的前部呈锥体，发泡器喷嘴体内开有形成发泡器压风进口腔F的第二变径孔，第ニ变径孔的收缩角为Pェ，发泡器喷嘴体内开有形成比例发泡器低压腔H、发泡器喉管腔I、发泡器扩散腔J的第二大直孔、第二小直孔、第二扩散孔，第二扩散孔的扩散角为，发泡器低压腔H的下部开有发泡液进ロ G，发泡器喷嘴体的进ロ端外缘上开有外螺纹，发泡器混合室的出ロ端外缘上开有外螺纹；
所述发泡器喷嘴的第二收缩角、是比例混合器喷嘴体的第一收缩角Ci1的1.5 2倍，发泡器喷嘴的第二扩散角P 2是比例混合器喷嘴体的第一扩散角a 2的H5倍；
所述发泡器混合室喉管腔的直径是比例混合器喉管腔直径的4飞倍。所述第一变径孔的收缩角ai*8 10°、扩散角％为1(T15° ;所述比例混合器喉管腔C的直径为7 9mm ;所述的比例混合器、发泡器和软管的入口处均设有过滤器；所述的比例混合器喷嘴体和比例混合器混合室之间设有密封垫圈；所述的发泡器喷嘴体和发泡器混合室之间设有密封垫圈；所要述的紊流器包括紊流器筒体、固定在紊流器筒体上的紊流器轴，紊流器轴上分布有两两相对呈十字形交替排列的多组紊流器叶片，紊流器叶片为扇叶状，每组上下两个紊流器叶片与紊流器轴的夹角分别为上端倾角Y、下端倾角S，上端倾角Y为30 45°，下端倾角S为45 60°。有益效果本发明采用风压驱动的方式，充分利用了压缩风流具有的体积大、膨胀性好、利于成泡的优点，避开了比例混合器造成的压差损失大，背压恢复不足，驱动不力的致命缺陷，内部无运动部件，可靠性高，尤其适用于煤矿井下泡沫降尘比例添加及高性能发泡的应用。改变了传统的依靠水压驱动发泡的思路，装置借助水射流引射发泡剂，通过压风驱动发泡液高效发泡，一方面克服了比例混合器背压恢复不足，驱动不力的问题，保证了发泡剂在低比例(〈1%)エ况下的连续添加；另一方面充分利用上了压风所具有的体积量大、膨胀性好、添加稳定、高效发泡、利于成泡的优势，保证了装置在低压水(〈IMPa)エ况下，稳定高效发泡。充分利用了压缩风流具有的体积量大、膨胀性好、利于成泡的特点，而且采用风动形式，避开了比例混合器存在的压差损失大，背压恢复不足，驱动不力的致命缺点，具有比例混合添加与发泡的双重功能，尤其适用于煤矿井下泡沫降尘比例添加及高性能发泡的应用。其结构简单、操作简便、运行稳定、本质安全显著。
图I是本发明的风动射流式比例发泡装置；
图2是本发明的风动射流式比例发泡装置比例混合器结构剖面图；图3是本发明的风动射流式比例发泡装置发泡器结构剖面 图4是本发明的风动射流式比例发泡装置紊流器结构的主视 图5是本发明的风动射流式比例发泡装置紊流器结构的侧视图。图中1_接头风管；2_接头水管；3_过滤器；4_调节阀；5_比例混合器；6_发泡器；7_紊流器；8_吸液软管；9_逆止阀；10_连接管；5-1_比例混合器喷嘴体；5-2_密封垫圈；5-3_比例混合器混合室；6-1-发泡器喷嘴体；6-2_密封垫圈；6-3_发泡器混合室；7-1-紊流器叶片；7-2_紊流器轴；7-3_紊流器筒体。A-比例混合器喷嘴腔；B-比例混合器负压腔；C-比例混合器喉管腔；D-比例混合器扩散腔；E-发泡剂吸入ロ ；F-发泡器压风进口腔；G-发泡液进ロ ；H-发泡器低压腔；I-发泡器喉管腔J-发泡器扩散腔。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一个实施例作进ー步描述
如图I所示，本发明的风动射流式比例发泡装置，主要由过滤器3、调节阀4、比例混合器5、发泡器6、紊流器7、吸液软管8、逆止阀9组成。在所述的发泡器6进风ロ端连接有接头风管I ;发泡器6的出ロ端连接有紊流器7，发泡器6的进液ロ经连接管10与混合器5并连；所述的比例混合器5的入口端连接有接头水管2，接头风管I与接头水管2上分别设有调节阀4，比例混合器5的吸液ロ经软管8与发泡箱相连，软管8上设有逆止阀9 ;通过接头风管I和接头水管2安装在进风和进接头水管道上，比例混合器5出口与发泡器6通过弯头10相连，比例混合器5通过软管8吸取发泡剂，软管8上设有防止倒流的逆止阀9，软管末端设有过滤器2，通过调节阀4可以控制发泡器6进风与进水量，使形成的泡沫“干湿度”达到最佳。如图2所示，所述的比例混合器5由射流器喷嘴体5-1和与射流器喷嘴体5-1相配合的射流器混合室5-3组成，射流器喷嘴体5-1的前部呈锥体，射流器喷嘴体5-1内开有形成比例混合器喷嘴腔A的第一变径孔，第一变径孔的收缩角为a i，射流器混合室5-3内开有形成比例混合器负压腔B、比例混合器喉管腔C、比例混合器扩散腔D的第一大直孔、第一小直孔、第一扩散孔，第一扩散孔的扩散角为a 2，比例混合器负压腔B的下部开有发泡剂吸入ロ E，射流器喷嘴体5-1的进ロ端外缘上开有外螺纹，射流器混合室5-3的出ロ端外缘上开有外螺纹。压力水在喷嘴体11出ロ处，由于射流边界层的紊动扩散作用，对周围空气进行迅速卷吸，在腔体B内形成负压区，发泡剂在负压作用下，经过滤器3、软管8、逆止阀9，最后通过发泡剂进ロ E吸入腔体B，并在喉管C内与压力水进行混合，发生质量、动量及能量的交換，形成发泡液。所述比例混合器喉管腔C的直径为7 9mm ;所述的比例混合器喷嘴体5-1和比例混合器混合室5-3之间设有密封垫圈5-2 ;所述第一变径孔的收缩角%为8 10。、扩散角a2为10 15。。如图3的示，所述的发泡器6由发泡器喷嘴体6-1和发泡器喷嘴体6-1相配合的发泡器混合室6-3组成，发泡器喷嘴体6-1的前部呈锥体，发泡器喷嘴体6-1内开有形成发泡器压风进口腔F的第二变径孔，第二变径孔的收缩角为P1，发泡器喷嘴体6-1内开有形成比例发泡器低压腔H、发泡器喉管腔I、发泡器扩散腔J的第二大直孔、第二小直孔、第二扩散孔，第二扩散孔的扩散角为P2，发泡器低压腔H的下部开有发泡液进ロ G，发泡器喷嘴体6-1的进ロ端外缘上开有外螺纹，发泡器混合室6-3的出ロ端外缘上开有外螺纹；压缩风流沿主管道横向进入发泡器6，在喷嘴6-1处实现增速减压，并在腔体H处与有压发泡液实现“缓变式”混合，在压缩风流紊动、边界卷吸作用下，形成压风带动下的气液两相的伴随射流，在发泡器喉管腔I内，气液两相实现初次混合发泡，形成微小泡沫群。所述的发泡器喷嘴体6-1和发泡器混合室6-3之间设有密封垫圈6-2。所述发泡器喷嘴6-1的第二收缩角P :是比例混合器喷嘴体5-1的第一收缩角a !的I. 5^2倍，发泡器喷嘴6-1的第二扩散角P 2是比例混合器喷嘴体5-1的第一扩散角a 2的n. 5倍。所述发泡器混合室喉管腔I的直径是比例混合器喉管腔C直径的4飞倍；所述的比例混合器5、发泡器6和软管8的入口处均设有过滤器3。如图4所示，紊流器7由紊流器叶片7-1、紊流器轴7-2及紊流器筒体7-3组成，紊流器轴7-2固定在紊流器筒体7-3上，紊流器轴7-2上分布有两两相对呈十字形交替排 列的多组紊流器叶片7-1，紊流器叶片7-1为扇叶状，每组上下两个紊流器叶片7-1与紊流器轴7-2的夹角分别为上端倾角Y、下端倾角S，上端倾角Y为3(T45°，下端倾角8为45^60°。该结构方式可以延缓液体由于自身重力而滞留在筒体7-3下层，利用其斜向上的叶片7-1使液体向上部流动，同时，上端为斜向下的结构，可以将压风与发泡液的混合进行的更加充分；此外，由图5可以看出，叶片在周向的倾斜，使得紊流器7内的流体由ニ维流动变为三维流动，大大強化了发泡器内的混合力度。在紊流器7内，微小泡沫群在紊流叶片7-1的剪切、碰撞、搅拌扩散等多重作用下，大幅度提高了气液接触面积，提升了成泡率，最终形成了致密均匀的泡沫体。工作原理为当压力水进入比例混合器时，在射流器喷嘴出ロ处，由于射流边界层的紊动扩散作用，对周围空气进行迅速卷吸，形成负压，发泡剂在负压作用下被吸入腔体，与压力水形成伴随射流，在喉管内进行混合，发生质量、动量及能量的交換，并在扩散段混合液压カ逐渐恢复，形成均匀的有压发泡液。压缩风流经调节阀后进入发泡器，在喷嘴处实现增速减压，并在腔体处与有压发泡液混合，在压缩风流紊动、边界效应作用下，在发泡器喉管腔内，气液两相实现初次混合发泡，形成微小泡沫群，最后在紊流器内，微小泡沫群在紊流叶片的剪切、碰撞、搅拌扩散的多重作用下，大幅度提高了气液接触面积，提升了成泡率，最終形成了致密均匀的泡沫体。
权利要求
1.一种风动射流式比例发泡装置，包括比例混合器(5)、发泡器(6)，其特征在于在所述的发泡器(6 )进风口端连接有接头风管(I);发泡器(6 )的出口端连接有紊流器(7 )，发泡器(6)的进液口经连接管(10)与混合器(5)并连；所述的比例混合器(5)的入口端连接有接头水管(2)，接头风管(I)与接头水管(2)上分别设有调节阀(4)，比例混合器(5)的吸液口经软管(8 )与发泡箱相连，软管(8 )上设有逆止阀(9 ); 所述的比例混合器(5)由射流器喷嘴体(5-1)和与射流器喷嘴体(5-1)相配合的射流器混合室(5-3)组成，射流器喷嘴体(5-1)的前部呈锥体，射流器喷嘴体(5-1)内开有形成比例混合器喷嘴腔A的第一变径孔，第一变径孔的收缩角为Ci1，射流器混合室(5-3)内开有形成比例混合器负压腔B、比例混合器喉管腔C、比例混合器扩散腔D的第一大直孔、第一小直孔、第一扩散孔，第一扩散孔的扩散角为α 2，比例混合器负压腔B的下部开有发泡剂吸入口 E，射流器喷嘴体(5-1)的进口端外缘上开有外螺纹，射流器混合室(5-3)的出口端外缘上开有外螺纹； 所述的发泡器(6)由发泡器喷嘴体(6-1)和发泡器喷嘴体(6-1)相配合的发泡器混合室(6-3)组成，发泡器喷嘴体(6-1)的前部呈锥体，发泡器喷嘴体(6-1)内开有形成发泡器·压风进口腔F的第二变径孔，第二变径孔的收缩角为P1，发泡器喷嘴体(6-1)内开有形成比例发泡器低压腔H、发泡器喉管腔I、发泡器扩散腔J的第二大直孔、第二小直孔、第二扩散孔，第二扩散孔的扩散角为β2，发泡器低压腔(H)的下部开有发泡液进口 G，发泡器喷嘴体(6-1)的进口端外缘上开有外螺纹，发泡器混合室(6-3)的出口端外缘上开有外螺纹； 所述发泡器喷嘴(6-1)的第二收缩角P1是比例混合器喷嘴体(5-1)的第一收缩角Ci1的I. 5 2倍，发泡器喷嘴(6-1)的第二扩散角β2是比例混合器喷嘴体(5-1)的第一扩散角α 2的2 2. 5倍； 所述发泡器混合室喉管腔I的直径是比例混合器喉管腔C直径的4飞倍。
2.根据权利要求I所述的风动射流式比例发泡装置，其特征在于所述第一变径孔的收缩角Ci1为8 10°、扩散角％为10 15°。
3.根据权利要求I所述的风动射流式比例发泡装置，其特征在于所述比例混合器喉管腔C的直径为7 9mm。
4.根据权利要求I所述的风动射流式比例发泡装置，其特征在于所述的比例混合器(5)、发泡器(6)和软管(8)的入口处均设有过滤器(3)。
5.根据权利要求I所述的风动射流式比例发泡装置，其特征在于所述的比例混合器喷嘴体(5-1)和比例混合器混合室(5-3 )之间设有密封垫圈(5-2 )。
6.根据权利要求I所述的风动射流式比例发泡装置，其特征在于所述的发泡器喷嘴体(6-1)和发泡器混合室(6-3)之间设有密封垫圈(6-2)。
7.根据权利要求I所述的风动射流式比例发泡装置，其特征在于所要述的紊流器(7)包括紊流器筒体(7-3 )、固定在紊流器筒体(7-3 )上的紊流器轴(7-2 )，紊流器轴(7-2 )上分布有两两相对呈十字形交替排列的多组紊流器叶片(7-1 )，紊流器叶片(7-1)为扇叶状，每组上下两个紊流器叶片(7-1)与紊流器轴(7-2)的夹角分别为上端倾角Y、下端倾角δ，上端倾角Y为30 45°，下端倾角δ为45 60°。
全文摘要
一种风动射流式比例发泡装置，包括比例混合器、发泡器，在所述的发泡器进风口端连接有接头风管；发泡器的出口端连接有紊流器，发泡器的进液口经连接管与混合器并连；比例混合器的入口端连接有接头水管，接头风管与接头水管上分别设有调节阀，比例混合器的吸液口经软管与发泡箱相连，软管上设有逆止阀；充分利用了压缩风流具有的体积量大、膨胀性好、利于成泡的特点，而且采用风动形式，避开了比例混合器存在的压差损失大，背压恢复不足，驱动不力的致命缺点，具有比例混合添加与发泡的双重功能，尤其适用于煤矿井下泡沫降尘比例添加及高性能发泡的应用。其结构简单、操作简便、运行稳定、本质安全显著。
文档编号B01F3/04GK102847476SQ20121037634
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者王德明, 陆新晓, 王和堂, 胡方坤 申请人:中国矿业大学