本发明涉及用于矿井除尘的泡沫发生装置，尤其涉及一种用于矿井除尘的电动添加式填充孔隙发泡装置及发泡方法。
背景技术：
我国是一个“富煤、缺油、少气”的国家，煤炭一直是我国重要的基础能源，在国民经济发展过程中有着不可替代的重要作用。近年来，煤炭采深不断增加，机械化、自动化程度开采水平逐步提高，随之而来的矿井生产自然灾害问题也愈发突出，尤其是井下作业区粉尘危害严重威胁了矿井的安全生产和矿工身心健康。煤矿采掘作业现场高浓度粉尘的危害主要有以下三点：(1)导致煤尘爆炸事故，(2)导致长期接尘人员患尘肺病，(3)粉尘能增加机械设备的磨损，减少机械设备使用寿命，从而增加煤炭生产成本。
目前，针对高浓度粉尘问题，主要采用湿式喷雾除尘、通风除尘、化学除尘等方法，但这些方法都只能在一定程度上降低粉尘浓度，并不能够从根本上解决高浓度粉尘问题。泡沫降尘技术是一种新兴的矿井粉尘防治技术，与水雾除尘技术相比，泡沫降尘技术能够无空隙的覆盖综掘机切割滚筒，使切割在泡沫体内完成，从而从根本上阻止粉尘向外扩散，降尘效果较现有除尘技术更佳。
作为泡沫除尘技术中最为关键的一部分，泡沫发生装置的好坏直接影响着泡沫除尘技术的效果。目前，针对泡沫除尘系统的研究主要集中在泡沫除尘剂溶液添加方法和发泡装置的发泡方式两个方面。其中，泡沫除尘剂溶液添加方法采用最多的是文丘里管负压添加，该添加方式的动力来源于井下水压，但缺点在于由于文丘里管产生负压的大小主要取决于井下水压，而井下水压受多重因素影响变化较大，从而导致文丘里管产生负压的大小并不稳定，最终导致泡沫除尘剂溶液添加量不稳定，因此，使用文丘里管进行添加时难以保证稳定的发泡效果。
国内外常用的泡沫发生装置主要有网式和扰流式两种结构，网式发泡器在具体实施时由于很难确保发泡液在网面上均匀分散，同时，泡沫受风流影响易变形，泡沫稳定性非常差以及易出现动力不足的问题应用较少。而目前的扰流式泡沫发生装置普遍存在稳定性差、能量损失大以及维修困难等问题，使得该类泡沫发生装置的实用性大大降低。因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于矿井除尘的电动添加式填充孔隙发泡装置及发泡方法，以提高泡沫发生装置产生泡沫量。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种用于矿井除尘的电动添加式填充孔隙发泡装置，其包括泡沫输入机构与泡沫发生机构，泡沫输入机构用于向泡沫发生机构输入泡沫降尘剂溶液，其中，泡沫发生机构包括第一筒体，第一筒体的一端设置有水管，该水管设置有竖直布置的泡沫降尘剂溶液添加管，该泡沫降尘剂溶液添加管用于与泡沫输入机构相连接，该第一筒体的另一端设置有喇叭口式出液管，该喇叭口式出液管与第二筒体相连通；第一筒体内布置有l型进风管，该l型进风管的水平段上均匀布置有多个旋转叶片，该l型进风管的水平段在与对应旋转叶片相应处设置有风流出口；第二筒体的中部均匀填充有多个玻璃球形成玻璃球填充空隙发泡段，第二筒体的末端为泡沫出口，位于玻璃球填充空隙发泡段前方的第二筒体为一次发泡段，喇叭口式出液管布置在该一次发泡段内；第二筒体在一次发泡段的对应处均匀设置有多个风流入口。
所述的电动添加式填充孔隙发泡装置，其中，上述泡沫输入机构包括储液罐，储液罐上设置有加液口、安全阀、泄压口与回流口，储液罐下部通过储液罐出液管与一电动添加泵相连通，电动添加泵通过储液罐回流管与回流口相连通，电动添加泵通过电动添加泵出液管与泡沫降尘剂溶液添加管相连通。
所述的电动添加式填充孔隙发泡装置，其中，上述泡沫降尘剂溶液添加管上布置有水管压力表、水管流量表与水管阀门。
所述的电动添加式填充孔隙发泡装置，其中，上述电动添加泵布置在一添加泵车架上，添加泵车架配置有一添加泵把手；电动添加泵配置有一防爆电机，电动添加泵上设置有流量调节阀与电动添加泵压力表。
所述的电动添加式填充孔隙发泡装置，其中，上述储液罐布置在一储罐车架上。
所述的电动添加式填充孔隙发泡装置，其中，上述l型进风管上设置有进风阀门。
一种使用上述电动添加式填充孔隙发泡装置的发泡方法，其包括以下步骤：
泡沫输入机构向泡沫发生机构输入泡沫降尘剂溶液，多余的泡沫除尘剂溶液经过储液罐回流管回流到储液罐内；l型进风管进风，带动水平段上的旋转叶片转动，使水和泡沫除尘剂溶液的混合溶液充分混合并完成一次发泡过程，而后经过喇叭口式出液管进入到一次发泡段，在多个风流入口的作用下进行发泡，并在风流作用下进入玻璃球填充空隙发泡段进行再次发泡，完成二次发泡过程形成大量均匀的高倍数泡沫，泡沫从泡沫出口排出并经过泡沫喷头喷洒到尘源附近进行降尘。
本发明提供的一种用于矿井除尘的电动添加式填充孔隙发泡装置及发泡方法，泡沫除尘剂溶液存储于储液罐内，电动添加泵将储液罐内的泡沫除尘剂溶液吸出并添加到泡沫发生装置的水管内，添加流量可以在0-50l/min进行调节，添加压力在2mpa以上，一次泡沫发生装置主要由l型进风管和旋转叶片组成，其作用是将泡沫除尘剂溶液与水充分混合并通过搅拌完成一次发泡过程，经过一次发泡后的泡沫溶液在风流的作用下通过玻璃球填充孔隙发泡段完成二次发泡生成大量的泡沫，泡沫通过泡沫输出管道排出，最终由泡沫喷头喷出覆盖尘源起到降尘作用，提高同等条件下大幅增加泡沫产生量，比传统泡沫发生装置增加10％的泡沫产生量。
附图说明
图1为本发明中电动添加式填充孔隙发泡装置的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于矿井除尘的电动添加式填充孔隙发泡装置及发泡方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种用于矿井除尘的电动添加式填充孔隙发泡装置，如图1所示的，其包括泡沫输入机构与泡沫发生机构，泡沫输入机构用于向泡沫发生机构输入泡沫降尘剂溶液，其中，泡沫发生机构包括第一筒体，第一筒体的一端设置有水管18，该水管18设置有竖直布置的泡沫降尘剂溶液添加管14，该泡沫降尘剂溶液添加管14用于与泡沫输入机构相连接，该第一筒体的另一端设置有喇叭口式出液管24，该喇叭口式出液管24与第二筒体相连通；第一筒体内布置有l型进风管20，该l型进风管20的水平段上均匀布置有多个旋转叶片22，该l型进风管20的水平段在与对应旋转叶片22相应处设置有风流出口19；第二筒体的中部均匀填充有多个玻璃球形成玻璃球填充空隙发泡段25，第二筒体的末端为泡沫出口26，位于玻璃球填充空隙发泡段25前方的第二筒体为一次发泡段，喇叭口式出液管24布置在该一次发泡段内；第二筒体在一次发泡段的对应处均匀设置有多个风流入口23。
更进一步的，上述泡沫输入机构包括储液罐，储液罐上设置有加液口1、安全阀2、泄压口3与回流口4，储液罐下部通过储液罐出液管7与一电动添加泵相连通，电动添加泵通过储液罐回流管6与回流口4相连通，电动添加泵通过电动添加泵出液管13与泡沫降尘剂溶液添加管14相连通。而且上述泡沫降尘剂溶液添加管14上布置有水管压力表15、水管流量表16与水管阀门17。
更进一步的，上述电动添加泵布置在一添加泵车架12上，添加泵车架12配置有一添加泵把手10；电动添加泵配置有一防爆电机9，电动添加泵上设置有流量调节阀11与电动添加泵压力表8。并且上述储液罐布置在一储罐车架5上，上述l型进风管上设置有进风阀门21。
本发明还提供了一种使用上述电动添加式填充孔隙发泡装置的发泡方法，其包括以下步骤：
泡沫输入机构向泡沫发生机构输入泡沫降尘剂溶液，多余的泡沫除尘剂溶液经过储液罐回流管6回流到储液罐内；l型进风管20进风，带动水平段上的旋转叶片22转动，使水和泡沫除尘剂溶液的混合溶液充分混合并完成一次发泡过程，而后经过喇叭口式出液管24进入到一次发泡段，在多个风流入口23的作用下进行发泡，并在风流作用下进入玻璃球填充空隙发泡段25进行再次发泡，完成二次发泡过程形成大量均匀的高倍数泡沫，泡沫从泡沫出口26排出并经过泡沫喷头喷洒到尘源附近进行降尘。
为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。
其由泡沫除尘剂溶液添加部分、一次发泡部分和二次发泡部分三部分组成。泡沫除尘剂溶液添加部分主要包括储液罐和电动添加泵，储液罐上方设置有加液口1、安全阀2、泄压口3和回流阀4，泡沫除尘剂溶液由加液口1加入到储液罐内部，加液口1为喇叭口型，有利于溶液的快速准确加入。安全阀2在储液罐内部压力急剧升高时可以开启泄压，保证储液罐的安全，泄压口3用于向储液罐内添加泡沫除尘剂溶液时储液罐内部空气的排出，回流口4可以保证添加泵内的泡沫除尘剂溶液没能完全加入水管内时回流到储液罐内，此外，为了方便储液罐的移动，在储液罐上安设有储罐车架5。电动添加泵上设置有电动添加泵压力表8，用于监测电动添加泵出口压力的大小，流量调节阀11用于调节添加流量的大小，储液罐内的泡沫除尘剂溶液经过储液罐出液管7进入到电动添加泵，加压后通过电动添加泵出液管13加入到水管18内部，多余的泡沫除尘剂溶液经过储液罐回流管6回流到储液罐内。电动添加泵上安设有防爆电机9，电机的工作电压为660/1140v，为了移动方便，电动添加泵上还安装有添加泵车架12。一次发泡部分主要包括风管18，旋转叶片22，风流出口19以及喇叭口式出液管24，水管18上面有泡沫除尘剂溶液添加管14，泡沫除尘剂溶液添加管14上安装有水管压力表15、水管流量表15与水管阀门17，旋转叶片22安装在该l型进风管20的水平段上，该l型进风管20上设置有进风阀门21，该l型进风管20内的风流经过风流出口19吹出，带动旋转叶片22转动，从而使水和泡沫除尘剂溶液的混合溶液充分混合并完成一次发泡过程，而后经过喇叭口式出液管24进入到二次发泡部分，二次发泡部分主要包括风流入口23、玻璃球填充孔隙发泡段25和泡沫出口26，一次发泡后形成的泡沫溶液经过喇叭口式出液管24进入到二次发泡部分后与风流入口23进入的风流充分混合而后一起进入到玻璃球填充孔隙发泡段25，完成二次发泡过程形成大量均匀的高倍数泡沫，泡沫从泡沫出口26排出并经过泡沫喷头喷洒到尘源附近起到降尘的作用。
更进一步的，泡沫除尘剂溶液添加部分主要包括储液罐和电动添加泵两部分组成，储液罐由厚度为2cm的铁皮制成，形状为圆筒体形，直径为0.5m，容积为75l，上方设置有加液口1、安全阀2、泄压口3和回流口4，下方设置有泡沫除尘剂溶液出口，与泡沫除尘剂溶液出液管相连接。
电动添加泵主要包括电动添加泵压力表8，防爆电机9，流量调节阀11，添加泵车架12，同时设置有泡沫除尘剂溶液进口、泡沫除尘剂溶液出口和泡沫除尘剂溶液回流口，分别与储液罐出液管7、电动添加泵出液管13和储液灌液体回流管6相连接，上述管路均为高压胶管，可承受的压力需在2mpa以上。
更进一步的，一次发泡部分主要包括水管18、该l型进风管20、旋转叶片22以及喇叭口式出液管24四部分，水管18直径为15cm，该l型进风管20直径为3cm，该l型进风管20上设置有风流出口19，风流出口19的直径为0.5cm，旋转叶片22厚度为0.2cm，材料为不锈钢，采用喇叭口式出液管24以保证一次泡沫溶液在进入二次发泡部分后能均匀充满整个管道，以保证其发泡效果。
更进一步的，二次发泡部分主要包括风流入口23、玻璃球填充孔隙发泡段25以及泡沫出口26，风流入口23沿二次发泡部分筒体均匀布置以保证二次发泡部分筒体内风流的稳定性，玻璃球填充孔隙发泡段25主要是由若干个玻璃球在筒体内填充构成，玻璃球直径大小为0.1cm～0.5cm之间，通过改变玻璃球直径的大小可以改变其产生泡沫的直径大小，以适应不同的降尘需要，产生的泡沫经过泡沫出口26排出并通过泡沫喷嘴达到尘源，起到降尘的作用。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。