煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置及其工作方法.pdf

1、10申请公布号CN102979552A43申请公布日20130320CN102979552ACN102979552A21申请号201210516368422申请日20121205E21F5/02200601B01F13/10200601B01F3/0420060171申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学72发明人展晓元陈连军王芳王敏74专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人段毅凡54发明名称煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置及其工作方法57摘要本发明公开了一种煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置和工作方法，它包括一个两端缩口的

2、筒状发泡壳体；发泡壳体的一端连接有压气管道，压气管道的一侧设有泡沫原液入口；发泡壳体的另一端连接有泡沫输出管道；发泡壳体内轴线的空心轴上间隔设有68组螺旋叶片，螺旋叶片之间设有出气孔，上述螺旋叶片的旋向与空心轴的轴向夹角为4560度，每一组螺旋叶片的旋向相同，相邻两组的旋向相反。本发明通过对混合物进行两次发泡，使发泡倍数短时间内迅速提高到50150倍，达到防治煤炭自燃和快速灭火的目的。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页1/1页21一种煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置，其特征在于，它包括一个两端缩口的筒

3、状发泡壳体；发泡壳体的一端连接有压气管道，压气管道的一侧设有泡沫原液入口，压气管道的直径大于泡沫原液入口的直径；发泡壳体的另一端连接有泡沫输出管道；发泡壳体内的轴线上设有空心轴，空心轴上间隔设有68组螺旋叶片，螺旋叶片之间设有出气孔，上述螺旋叶片的旋向与空心轴的轴向夹角为4560度，每一组螺旋叶片的旋向相同，相邻两组的旋向相反；发泡壳体的出口一端安装有发泡网。2如权利要求1所述的煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置，其特征在于，在发泡壳体一侧设有辅助压气管道，辅助压气管道与空心轴的一端连接。3如权利要求1所述的煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置，其特征在于，所述的发泡网的网孔径为052MM。4如

4、权利要求1所述的煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置，其特征在于，上述的螺旋叶片每组为三片，并呈三角布置。5如权利要求14任一所述的煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置的工作方法，其特征在于，在煤矿井下，将井下压缩气体供气管道连接在本发明装置的压气管道和辅助压气管道上，压缩气体进入发泡壳体内部，同时在泡沫原液入口处产生负压，吸入泡沫原液，初步混合，混合后的气、液流体在螺旋叶片处进一步混合，调节螺旋叶片的旋向，对压缩气体和泡沫原液混合物提供不同的阻力，不同旋向的叶片使搅拌作用进一步增强，并初步发泡，通过辅助压气管道调节输入压缩气体的量，改变泡沫原液在发泡网上发泡倍数，在发泡网上最终形成细腻、稳定的凝

5、胶泡沫，从泡沫输出管道排出；通过调节辅助压缩气体的进入量和选择发泡网的孔径，获得50150倍的凝胶泡沫发泡倍数。权利要求书CN102979552A1/3页3煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置及其工作方法技术领域0001本发明涉及用于防治煤炭自燃和快速灭火装置，尤其是用于煤矿井下的防治煤炭自燃和快速灭火装置背景技术0002煤矿井下采空区遗留煤炭在一定条件下易发生自燃火灾，有效的扑灭办法是喷射凝胶泡沫。0003目前采用的泡沫发生装置主要有消防用的网式发泡器，它由空气压缩机、压力容器、装有金属网格的发泡筒和气液管路组成，这种发泡器需要外接动力源，不适合于煤矿井下防灭火作业。0004专利号021484

6、112中国矿业大学申请的“防治煤炭自燃的三相泡沫发生装置”，它包括三相混合物（黄泥浆或粉煤灰浆和发泡剂）进料管、混合器和设有文丘里管的发泡器筒体，混合器内设有多块障碍版，发泡器筒体上设有注入文丘里管喉部的管道，文丘里管周边设有引入气体的空隙，文丘里管入口设有射流调节器，发泡器筒体尾部设有可调节集流器的滑道；它依赖物料在文丘里管产生的负压引入气体，从而产生三相混合物泡沫，用于煤矿防治煤炭自燃火灾。这种装置依靠发泡采用的黄泥浆、粉煤灰等混合物对煤炭进行保护，从而达到防治煤炭自燃的效果，其不足一是黄泥浆、粉煤灰等混合物产生的三相泡沫含有较大颗粒、粒度不均匀，无法用于灭火时无法彻底阻挡空气与煤炭的接触

7、；二是发泡倍数较低，仅有30倍左右，对防治井下煤炭自燃有一定的效果，不能实现煤矿井下快速灭火的要求；三是这种泡沫发生器要在混合器内设置障碍板，加工制造过程复杂，容易产生阻滞现象。0005专利号2011100679377西安西科煤矿安全通风防灭火研究所有限公司申请的“用于煤矿防灭火的泡沫发生器”，在混合器内设置安装在混合器中轴上的搅拌叶片，搅拌叶片为间隔套装于混合器中轴上的阻隔长片和阻隔短片，阻隔长片上设置流通孔，使混合器内形成非直线的流通通道，延长了混合浆液在混合器内搅拌混合的时间，使混合浆液可以充分混合均匀。其不足是与专利号021484112相比，将混合器内的障碍板换成了带有阻隔长片和阻隔短

8、片的中轴，虽然不易堵管，但是搅拌效果欠佳，泡沫的发泡倍数较低。发明内容0006鉴于已有技术的不足，本发明提供一种结构简单，发泡倍数高，能够用于防治煤炭自燃和快速灭火的装置。0007技术方案是，一种煤矿井下防治煤炭自燃和快速灭火装置，它包括一个两端缩口的筒状发泡壳体；发泡壳体的一端连接有压气管道，压气管道的一侧设有泡沫原液入口，压气管道的直径大于泡沫原液入口的直径；发泡壳体的另一端连接有泡沫输出管道；发泡壳体内的轴线上设有空心轴，空心轴上间隔设有68组螺旋叶片，螺旋叶片之间设有出气孔，上述螺旋叶片的旋向与空心轴的轴向夹角为4560度，每一组螺旋叶片的旋向相同，说明书CN102979552A2/3

9、页4相邻两组的旋向相反；发泡壳体的出口一端安装有发泡网。0008为了提高发泡倍数，在发泡壳体一侧设有辅助压气管道，辅助压气管道与空心轴的一端连接。0009上述发泡网的网孔径优选为052MM。0010上述每组螺旋叶片间隔距离优选为空心轴外表面到发泡壳体内表面的间距。0011上述的螺旋叶片每组最佳为三片，并呈三角布置。0012本发明工作原理是，在煤矿井下，将井下压缩气体供气管道连接在本发明装置的压气管道和辅助压气管道上，压缩气体进入发泡壳体内部，同时在泡沫原液入口处产生负压，吸入泡沫原液，初步混合，混合后的气、液流体在螺旋叶片处进一步混合，调节螺旋叶片的旋向，可以对压缩气体和泡沫原液混合物提供不同

10、的阻力，不同旋向的叶片使搅拌作用进一步增强，并初步发泡，通过辅助压气管道可以调节输入压缩气体的量，从而改变泡沫原液在发泡网上发泡倍数，在发泡网上最终形成细腻、稳定的凝胶泡沫，从泡沫输出管道排出。通过调节辅助压缩气体的进入量和选择发泡网的孔径，可以获得50150倍的凝胶泡沫发泡倍数。0013与现有技术相比，本发明的优点在于00141、由于压气管道的直径大于泡沫原液入口的直径，在泡沫原液入口处产生负压，在螺旋叶片的搅拌下使压缩气体和泡沫原液混合物在发泡壳体内初步发泡，用于防治煤炭自燃和实现灭火。00152、通过设置的辅助压气管道使辅助的压缩气体从设在空心轴上的出气孔喷出，对混合物进行二次发泡，使发

11、泡倍数短时间内迅速提高到50150倍，达到快速灭火的目的。00163、本发明没火装置不要专用动力，物料不易堵管，使用可靠，结构紧凑，维护方便，特别适用于煤矿灭火作业。附图说明0017图1是本发明的结构主视图；0018图2是图1中AA剖面放大图。0019图中1压气管道，2泡沫原液入口，3发泡壳体，4泡沫输出管道，5空心轴，6出气孔，7螺旋叶片，8发泡网，9辅助压气管道。具体实施方式0020下面结合附图和几个实施例对本发明的技术方案作进一步说明0021实施例一0022如图1和图2所示，一种煤矿防灭火凝胶泡沫发生装置，它包括一个两端缩口的筒状发泡壳体3；发泡壳体3的一端连接有压气管道1，压气管道1的

12、一侧设有泡沫原液入口2，压气管道1的直径大于泡沫原液入口2的直径；发泡壳体3的另一端连接有泡沫输出管道4；发泡壳体3内的轴线上设有空心轴5，空心轴5上间隔设有六组螺旋叶片7，间隔距离为空心轴5外表面到发泡壳体3内表面的间距。在螺旋叶片7之间设有出气孔6，实施例一螺旋叶片7的旋向与空心轴5的轴向夹角为45度，每一组螺旋叶片7的旋向相同，相邻两组螺旋叶片7的旋向相反；在发泡壳体3一侧设有辅助压气管道9，辅助压气管道9与空心说明书CN102979552A3/3页5轴5的一端连接；发泡壳体3的出口一端安装有发泡网8。发泡网8的网孔径为05MM。0023实施例中的螺旋叶片7每组为三片，并呈三角布置。00

13、24井下压缩气体供气管道连接在本发明装置的压气管道1和辅助压气管道9上压缩气体通过压气管道1进入发泡壳体3，通过辅助压气管道9的调节，使进入壳体3的压缩气体和凝胶泡沫原液的流量比为201，螺旋叶片7的旋向与空心轴5的轴向夹角为45度，使通过的气、液充分混合，经过6组螺旋叶片7搅拌，通过网孔径为05MM发泡网8后形成50倍的凝胶泡沫。0025实施例二0026实施例二和实施例一基本相同，不同的是螺旋叶片7的旋向与空心轴5的轴向夹角为60度。使用时，调节辅助压气管道9，使进入发泡壳体3的压缩气体和凝胶泡沫原液的流量比为251，发泡后形成80倍的凝胶泡沫。0027实施例三0028实施例三与实施例二基本相同，不同的是空心轴5上间隔设有八组螺旋叶片7，发泡网的网孔径为2MM。使用时，调节辅助压气管道9，使进入发泡壳体3的压缩气体和凝胶泡沫原液的流量比为301，发泡后形成120倍的凝胶泡沫。0029实施例四0030实施例四与实施例三基本相同，不同的是螺旋叶片7的旋向与空心轴5的轴向夹角为60度。使用时，调节辅助压气管道9，使进入发泡壳体3的压缩气体和凝胶泡沫原液的流量比为301，发泡后形成150倍的凝胶泡沫。说明书CN102979552A1/1页6图1图2说明书附图CN102979552A