专利名称：一种土压平衡盾构施工土体改良试验用泡沫发生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土压平衡盾构施工土体改良试验用泡沫发生装置，该装置可以小规模生产高质量泡沫，可应用于室内土体改良试验的泡沫生产，用于改良土体的塑性流动性，属于土工试验机械技术领域。
背景技术：
对地面施工空间狭小、环保要求较高的城市来说，土压平衡盾构已成为地铁隧道开挖的首选，几乎各种地层都有用土压平衡盾构施工的实例，但随着应用土压平衡盾构施工地层的拓展，施工中遇到了许多问题，根本的症结在于开挖土体常常不能满足盾构施工的要求，掌子面土压力值不满足土体稳定要求，从而造成一系列施工事故。目前有效的解决方法是对不同土层选择合适的添加剂种类及注入量进行土体改良，使开挖后渣土能满足盾构施工的要求。泡沫是应用最广泛的添加剂，但适用于室内土体改良试验的泡沫发生装置较少有报道，中国专利03221635. 1公布了 “一种土工实用的气泡发泡装置”，该装置能满足室内土体改良试验泡沫生产的要求，但只能生产大小相等的一类泡沫，还不能生产不同气泡大小的泡沫。
发明内容
本发明的目的在于研制一种土压平衡盾构施工土体改良试验用的泡沫发生装置， 此装置由两个系统组成，即气体系统和液体系统。气体系统中是压缩空气，液体系统是发泡液，可以控制各自系统的压强和流量，然后压缩空气和发泡液充分混合形成气液混合体，并通过发泡器生成泡沫。为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案。本发明包括发泡液容器、阀门、 液体流量计、气体流量计、液体压力计、气体压力计、混合器、增压泵、发泡器、空气压缩机。 其中气体系统中的压缩气体由空气压缩机提供，压缩气体由橡胶管输出，依次连接气体阀门、气体流量计和气体压力计，气体输出后连接混合器气体输入口。液体系统中的发泡液放在发泡液容器中，容器底部开口连接橡胶管，橡胶管连接一个阀门和液体增压泵，液体增压输出后依次连接阀门、液体流量计和液体压力计，液体输出后连接混合器的液体输入口。发泡液和压缩空气在混合器中充分混合，输出后与发泡器连接生成泡沫。各个元件之间都是橡胶管连接而成，发泡器由两端开口的容器组成，容器内设置若干层钢丝网，每层钢丝网有一定的间距，使得发泡液充分发泡，钢丝网是可拆卸的，可以更换不同网眼直径的钢丝网， 生成不同大小的气泡。本发明具有如下优点本发明可以满足室内土体改良试验对泡沫质量和生产速度的要求；具有专门研制的混合器，能充分混合发泡液和压缩空气；发泡器中的不锈钢丝网是可拆卸的，可以更换不同网眼直径的钢丝网，生成不同大小的气泡，用于不同种类土体改良；此装置设计简单可行，操作性强，完全可以满足室内土体改良试验对泡沫质量和生产速度的要求。
图1为本发明一种土压平衡盾构施工土体改良试验用泡沫发生装置的结构示意图；图2为本发明混合器结构示意图；图3为本发明发泡器结构示意图。图中1、发泡液容器，2、阀门，3、液体增压泵，4、液体流量计，5、液体压力计，6、空气压缩机，7、气体流量计，8、气体压力计，9、混合器，10、发泡器，12、液体输入口，13、气体输入口，14、混合物输出口，15、钢丝网，17、发泡器接口，18、容器，19液体阀门，20、气体阀门。
具体实施例方式下面结合附图1 图3对本发明作进一步详细说明。如图1所示，本发明所用的压缩气体由空气压缩机6提供，气体压强最大可以达到0. 8MPa，依次连接气体阀门20、气体流量计7和气体压力计8，其中通常气体流量变化范围是0 30L/min，压强变化范围为0 0. 6MPa,气体输出后连接混合器9的气体输入口 13。发泡液配置后注入发泡液容器1中，通过一个阀门2后进入液体增压泵3中，液体增压输出后依次连接液体阀门19、液体流量计4和液体压力计5，其中液体流量变化范围是0 600ml/min，压强变化范围为0 0.6MPa，液体输出后连接混合器9液体输入口 12。可以通过调节液体、气体阀门控制液体、气体的流量和压强，发泡液和压缩空气在混合器9中的球形空腔里充分混合，输出后与发泡器10连接生成泡沫，各个元件之间都是由橡胶管连接而成。如图2所示，混合器9是一个三面有接口的长方体结构，其中接口与橡胶管相连接。其中液体输入口 12处于混合器的左端，气体输入口 13位于混合器的左上方，正对着气体输入口 13的是一个球形空腔，可以使得发泡液和压缩气体充分混合。如图3所示，发泡器10 是一个两端开口的容器18，所述的容器18设计成一个圆柱筒，并且切割成多个无底的圆柱筒；相邻的无底的圆柱筒之间通过法兰固定，钢丝网设置在法兰之间并固定在容器中。法兰与钢丝网15的接触面设置密封圈，钢丝网网眼直径在0. 045mm 0. 15mm之间变化，能根据要求更换发泡器10中的钢丝网15，生产不同直径大小的气泡。具体的操作步骤如下1)启动空气压缩机6，关闭气体阀门20和发泡液容器1的出口阀门2，按照发泡溶液浓度称取一定的水和发泡原液，将水和发泡原液注入发泡液容器并搅拌均勻；幻打开溶液罐的出口阀门2和液体阀门19，启动增压泵3 (保证液体充满增压泵内部)，调整液体阀门19使得液体流量和压强到设定值；幻待空气压缩机6的储气罐中气体达到0. SMPa时，打开气体阀门20，调整使得气体流量和压强为设定值，收集生产的泡沫。
权利要求
1.一种土压平衡盾构施工土体改良试验用泡沫发生装置，其特征在于此装置包括发泡液容器、阀门、液体流量计、气体流量计、液体压力计、气体压力计、混合器、增压泵、发泡器、空气压缩机；其中空气压缩机(6)通过橡胶管依次连接气体阀门(20)、气体流量计(7)和气体压力计(8)，然后连接混合器(9)的气体输入口(1 ；发泡液容器(1)通过橡胶管连接阀门(2)和液体增压泵(3)，然后依次连接液体阀门(19)、液体流量计G)、液体压力计( 和混合器(9)的液体输入口(1 ；混合物输出口(14)连接发泡器(10)，发泡器(10)是一个两端开口的容器(18)，容器(18)内设置钢丝网(15)使之分割成不同的空间，钢丝网网眼直径在 0. 045mm 0. 15mm 之间。
2.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构施工土体改良试验用的泡沫发生装置，其特征在于所述的混合器(9)的接口位置如下，液体输入口(1 处于混合器的左端，气体输入口(1 位于混合器的左上方，靠近液体输入口(12)，正对着气体输入口(1 的是一个球形空腔，右边是混合物输出口。
3.根据权利要求1所述的一种土压平衡盾构施工土体改良试验用的泡沫发生装置，其特征在于所述的容器(18)设计成一个圆柱筒，并且切割成多个无底的圆柱筒；相邻的无底的圆柱筒之间通过法兰固定，钢丝网设置在法兰之间并固定在容器中。
全文摘要
一种土压平衡盾构施工土体改良试验用泡沫发生装置，属于土工试验机械技术领域。此装置由两个系统组成，即气体系统和液体系统。气体系统由空气压缩机连接阀门、气体流量计、压力计组成，液体系统由发泡液容器、液体增压器、阀门、液体流量计和压力计组成，通过调节液体、气体阀门调整各自系统的压强和流量，压缩空气和发泡液在混合器中充分混合后进入发泡器生成泡沫。此装置设计简单可行，操作性强，完全可以满足室内土体改良试验对泡沫质量和生产速度的要求；本发明具有专门研制的混合器，能充分混合发泡液和压缩空气；发泡器中的不锈钢丝网是可拆卸的，可更换不同网眼直径的钢丝网，生成不同大小的气泡，用于不同土体的改良。
文档编号B01F3/04GK102198378SQ20111013699
公开日2011年9月28日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者周永攀, 姜厚停, 龚秋明 申请人:北京工业大学