[發明專利]利用射流空化原理精準控制泡沫原液量的方法及射流空化發生器

在審

• 申請號: 201810170147.3
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108518365A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 陸新曉;朱紅青
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: F04F5/10
• 分類號: F04F5/10;F04F5/44;F04F5/46;F04F5/48
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 祁獻民

本發明公開了一種利用射流空化原理精準控制泡沫原液量的方法及射流空化器，涉及液體物料制備技術領域。所述方法包括：帶壓水流進入空化發生器噴射腔內形成高速水流噴出，進入負壓腔室；進入負壓腔室的水流壓力降低，儲料罐中的發泡劑開始被吸入負壓腔內；隨著在所述噴射腔內形成的高速水流流速的增加，進入負壓腔室內的水流壓力繼續降低；當負壓腔內的壓力降低到液體的空化壓力時，負壓腔室內部分區域出現空泡，空化發生器負壓腔內達到射流空化階段，空化發生器負壓腔內外壓差恒定，發泡劑被穩定的吸入負壓腔與發泡劑混合成泡沫液。本發明適用于各種化學、醫藥、混合物的制備工藝中。

技術領域

本發明涉及液體物料制備技術領域，尤其是涉及一種利用射流空化原理精準控制泡沫原液量的方法及射流空化發生器。

背景技術

泡沫是由液體薄膜隔離開的空泡聚集體，由于其具有密度小、粘度大、覆蓋面積廣、堆積性好的優點，在消防滅火及抑塵技術領域受到越來越多的關注。

泡沫滅火技術由來已久，其最先用于地面建筑及森林滅火領域，隨后在石油、化工、隧道等領域逐漸被用來滅火，礦山泡沫滅火最早起源于上世紀50年代，1956年，在第九屆國際煤礦安全研究所所長會議上，英國礦山安全研究所的H.S.伊斯納爾和P.B.史密斯提出了用高倍數泡沫撲滅井下巷道火災的試驗報告，泡沫用于我國煤礦滅火的試驗研究起于1959年，1964年煤炭部組織了高倍數泡沫裝備技術鑒定，幾十年來，這些裝置在處理井下火災事故中多有應用，其強大威力和良好的滅火效果愈來愈為人們所認識，被認為是撲滅大空間隱蔽火源的重要選擇。其次，泡沫抑塵作為礦井下一種高效的降塵措施，其通過泡沫的連續噴射將塵源覆蓋，并形成類封閉空間，之后利用泡沫良好的潤濕、粘附及包裹特性，有效抑制了粉塵的產生及擴散，抑塵效率可達85％-90％，是常規水噴霧效率的2-3倍，目前，泡沫抑塵正被國內外十多個國家科研機構研究，并在鑿巖裝運、轉載、掘進及采煤等井下作業點進行了應用。

但是，由于受制于泡沫制備系統復雜、操作繁瑣及發泡劑成本高，泡沫消防及抑塵在過去幾十年發展緩慢，始終未能在煤礦井下進行大規模推廣應用，制約其發展的關鍵是不能實現發泡劑的穩定添加。

泡沫由發泡劑、水和氣體組成，泡沫液制備方法有兩種，一種是將發泡劑與水預先混合，形成均勻泡沫液；另一種是利用專門的添加裝置，將發泡劑添加至有壓輸水管路中，在管路中混合形成預混泡沫液。第一種制備方法減少了添加發泡劑的環節，系統相對簡單，但需要較大的蓄液池或儲運槽車，適用性不強，第二種制備操作簡單，移動方便，是目前泡沫液制備的常用方法。

目前，發泡劑的添加主要可分為定量泵添加、正壓添加、負壓添加三種類型。現有的泡沫制備方法中，為實現穩定控制，最為普遍且較為精確的添加方式是采用采用定量泵添加，如專利號2007200396451公布了一種煤礦井下用三相泡沫發泡劑定量添加泵，該定量添加泵可以手動無級調速，達到對發泡劑添加的穩定控制；專利號2008100235783公布了一種用于煤礦井下的泡沫除塵系統，其用小流量定量添加泵把發泡劑添加至水管中，達到穩定添加發泡劑從而實現了降塵泡沫的制備。但隨著井下對帶電設備管理的提高，尤其是在瓦斯礦井中，定量泵的使用受到限制。此外，正壓添加是向發泡劑容器上方通入壓風，利用壓縮氣體的壓能將發泡劑添加到供水管路，該添加方式壓力損失小，但是添加比例偏大，氣量調節困難，也很難實現添加量的精準控制。對于負壓添加的方式，專利號2011101303671一種發泡劑自動添加裝置和文獻“Experimental investigations on the performanceof a new design of foaming agent adding device used for dust control inunderground coal mines”提出和研究了一種并聯射流式添加裝置，采用閥門與射流器并聯的方式，通過并聯截止閥實現粗調，針型閥實現微調，該添加方式控制繁瑣，而且高射流吸液過程受系統的壓力變化影響較大，抗干擾能力弱，很難實現穩定添加，不能夠對添加量精準控制。