ШАХТНАЯ МЕШАЛКА ДЛЯ ПЕНИСТОЙ СУСПЕНЗИИ
MINE AGITATOR FOR FOAM SUSPENSION

I. Область применения
Настоящее изобретение относится к мешалке, в частности к шахтной мешалке для пенистой суспензии.
II. Предпосылки
Самовозгорание угля является одной из главных опасностей, которая ставит под серьезную угрозу безопасность работников на подземных участках и при работе на очистных забоях, и может привести к существенным экономическим потерям, поэтому приходится с этим бороться, чтобы обеспечить безопасность производства в угольных шахтах в Китае. В качестве средства остановки утечки, исключения поступления кислорода и материала для предупреждения и ликвидации пожаров на угольных шахтах пенистая суспензия станет новым направлением в сфере материалов для вбрызгивания для предотвращения и ликвидации пожаров на угольных шахтах, потому что она имеет высокую стабильность, высокую текучесть и не настолько подвержена явлению образования бороздчатости, которое может возникать когда вбрызгивается исключительно суспензия желтого бурового раствора (цемент, угольная зола).
В настоящее время нет специального генератора пенной суспензии на угольных шахтах; вместо этого обычные мобильные аппараты вбрызгивания используются для перемешивания и смешивания пенообразующего агента и суспензии, и процесс вспенивания, и процесс смешивания выполняется совместно путем перемешивания винтовым стержнем, в результате чего серьезно ослабевает пенообразующая способность пены; следовательно, кратность пены из пенистой суспензии низкая, и пузырьки неравномерные и имеют слабую стабильность; хотя перемешивающие устройства, которые предназначены для смешивания пены с суспензией, доступны в сфере традиционных строительных материалов, такие перемешивающие устройства неприменимы к узким пространствам выработок; в последние годы в сфере строительных материалов процесс смешивания пены и суспензии желтого бурового раствора (цемент, угольная зола) был улучшен: сначала две жидкости высокого давления (пенообразователь и суспензия) смешивают через трехходовой клапан, а затем смесь дополнительно смешивают до однородного состояния в статической мешалке. Тем не менее, в процессе смешивания, так как пенообразователь добавляют за одну операцию, степень вспенивания слишком высока, приблизительно 40%; поэтому смесь неприменима при тушении пожаров. Кроме того, пенистая суспензия для шахт должна затвердевать в течение короткого времени по требованиям, предъявляемым к свойствам материала на месте, и вязкость пенистой суспензии значительно выше, чем вязкость по требованиям, предъявляемым к бетонированию стандартным пенобетоном.
III. Сущность изобретения
Ввиду недостатков в предшествующем уровне техники настоящее изобретение предоставляет шахтную мешалку для пенной суспензии, которая может обеспечить достижение низкого уровня разрушения пены и высокого качества смешивания пены и может быть использована для получения пенной суспензии при массовом расходе непрерывно.
Для достижения указанной выше цели шахтная мешалка для пенной суспензии, предоставленная в настоящем изобретении, содержит корпус мешалки и полый винтовой стержень, установленный в корпусе мешалки; корпус мешалки оснащен входом для двухфазной газожидкостной пены, который находится на переднем конце мешалки, входом для суспензии на нижнем конце и ручным клапаном и выпускным отверстием для пенистой суспензии на заднем конце; полый винтовой стержень оснащен передним подшипником на переднем конце и задним подшипником на заднем конце; передний подшипник и задний подшипник фиксируются внутри корпуса мешалки с помощью опорного держателя соответственно; полый винтовой стержень представляет собой полый стержень, который имеет несколько спиральных лопастей, приваренных равномерно на нем, и несколько каналов направления потока, равномерно расположенных вдоль стержня; несколько приводных лопастей установлены на передней части полого винтового стержня прямо напротив входа для двухфазной газожидкостной пены, установочный угол приводных лопастей составляет 30-40°.
Кроме того, мешалка для пенистой суспензии дополнительно содержит муфту и сплошной вал между полым винтовым стержнем и задним подшипником, задний конец полого винтового стержня соединен с передним концом сплошного вала через муфту; задний конец сплошного вала соединен с задним подшипником; перемешивающие лопасти приварены на сплошном валу.
Предпочтительно, перемешивающие лопасти имеют гребные лопасти, расположенные спирально по окружности через два витка, по четыре гребных лопасти, равномерно расположенных на каждом витке.
Предпочтительно, гребные лопасти имеют Г-образную форму лопасти.
Предпочтительно, приводные лопасти установлены под углом 35°.
Предпочтительно, количество приводных лопастей составляет три или четыре лопасти.
Предпочтительно, направление отверстия каналов направления потока находится не на центральной линии полого винтового стержня.
Предпочтительно, спиральные лопасти приварены равномерно на полом винтовом стержне через четыре с половиной витка, пять каналов направления потока расположены равномерно вдоль стержня, и прилегающие каналы направления потока расположены с углом смещения 72°.
По сравнению с предшествующим уровнем техники в настоящем изобретении двухфазную газожидкостную пену и суспензию желтого бурового раствора (цемент, угольная зола) подают в мешалку через вход двухфазной газожидкостной пены и вход для суспензии соответственно, и двухфазная газожидкостная пена направляется в корпус мешалки через каналы направления потока на полом винтовом стержне, по сравнению с разовым добавлением пены поэтапное добавление пены с помощью различных каналов направления потока может уменьшить коэффициент разрушения пены и улучшить однородность смешивания пены и суспензии; суспензия, вытекающая из входа для суспензии, воздействует на приводные лопасти, установленные на передней части полого винтового стержня при высокой скорости, тем самым активируя вращение полого винтового стержня, в то же время пенообразователь выпускается струей через каналы направления потока на полом винтовом стержне, сила противодействия струйного потока пены создает кинетический момент на полом винтовом стержне, и, следовательно, скорость вращения и стабильность полого винтового стержня улучшается; поскольку полый винтовой стержень вращается, пена и суспензия желтого бурового раствора (цемент, угольная зола) движутся вперед по спирали, и тем самым улучшается качество смешивания пены и суспензии. Кроме того, мешалка имеет несложную конструкцию и проста в использовании, она может смешивать пену с суспензией до однородного состояния и может производить пенистую суспензию в условиях непрерывного сильного потока, чтобы удовлетворить требованиям пользователей.
IV. Описание графических материалов
На фиг. 1 представлена принципиальная схема конструкции настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлено сечение А-А изображения, показанного на фиг. 1.
На фиг. 3 представлен вид в разрезе B-B изображения, показанного на фиг. 1.
Позиции на графических изображениях: 1 - вход для двухфазной газожидкостной пены, 2 - вход для суспензии, 3 - передний подшипник, 4 - приводная лопасть, 5 - полый винтовой стержень, 6 - спиральная лопасть, 7 - корпус мешалки, 8 - канал направления потока, 9 - муфта, 11 - сплошной вал, 12 - перемешивающая лопасть, 13 - задний подшипник, 14 - опорный держатель, 15 - ручной клапан, 16 - выход пенистой суспензии.
V. Варианты осуществления
Здесь далее настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на прилагаемые графические материалы.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 3, шахтная мешалка для пенистой суспензии, описанная в настоящем изобретении, содержит корпус 7 мешалки и полый винтовой стержень 5, установленный в корпусе 7 мешалки; корпус 7 мешалки оснащен входом 1 для двухфазной газожидкостной пены, который находится на переднем конце мешалки, входом 2 для суспензии на нижнем конце, ручным клапаном 15 и выпускным отверстием 16 для пенистой суспензии на заднем конце; полый винтовой стержень 5 оснащен передним подшипником 3 на переднем конце и задним подшипником 13 на заднем конце; передний подшипник 3 и задний подшипник 13 фиксируются внутри корпуса 7 мешалки с помощью опорного держателя 14 соответственно; полый винтовой стержень 5 представляет собой полый стержень, который имеет несколько спиральных лопастей 6, приваренных равномерно на нем, и несколько каналов 8 направления потока, равномерно расположенных вдоль стержня; несколько приводных лопастей 4 установлены на передней части полого винтового стержня 5 прямо напротив входа 1 для двухфазной газожидкостной пены, установочный угол составляет 30-40°.
Рабочий процесс: двухфазная газожидкостная пена и суспензия желтого бурового раствора (цемент, угольная зола) подается в мешалку через вход 1 для двухфазной газожидкостной пены и вход 2 для суспензии соответственно; при этом двухфазная газожидкостная пена направляется в корпус 7 мешалки через каналы 8 направления потока на полом винтовом стержне 5, по сравнению с разовым добавлением пены поэтапное добавление пены с помощью различных каналов 8 направления потока может уменьшить коэффициент разрушения пены и улучшить однородность смешивания пены и суспензии; суспензия, вытекающая из входа 2 для суспензии, воздействует на приводные лопасти 4, установленные на передней части полого винтового стержня, при высокой скорости, тем самым активируя вращение полого винтового стержня 5, в то же время пенообразователь выпускается струей через каналы 8 направления потока на полом винтовом стержне 5, сила противодействия струйного потока пены создает кинетический момент на полом винтовом стержне 5, и, следовательно, скорость и стабильность вращения полого винтового стержня улучшается; поскольку полый винтовой стержень вращается, пена и суспензия желтого бурового раствора (цемент, угольная зола) движется вперед по спирали, и тем самым улучшается качество смешивания пены и суспензии. Кроме того, мешалка имеет несложную конструкцию и проста в использовании, она может смешивать пену с суспензией до однородного состояния и может производить пенистую суспензию в условиях непрерывного сильного потока, чтобы удовлетворить требованиям пользователей.
В качестве усовершенствования в настоящем изобретении муфта 9 и сплошной вал 11 могут быть смонтированы между полым винтовым стержнем 5 и задним подшипником 13, задний конец полого винтового стержня 5 соединен с передним концом сплошного вала 11 с помощью муфты 9; задний конец сплошного вала 11 соединен с задним подшипником 13; перемешивающие лопасти12 приварены на сплошном валу; и пенистая суспензия, которая была смешана за счет вращения сплошного вала 11, перемешивается снова за счет действия перемешивания перемешивающих лопастей 12, и, таким образом, происходит процесс, при котором пена выпускается струей через каналы 8 направления потока на заднем конце полого винтового стержня 5, непосредственно выходит в виде струи из выпускного отверстия 16 для пенистой суспензии без интенсивного смешивания с суспензией, которого можно избежать, и с улучшенной однородностью смешивания пены и суспензии.
Предпочтительно, перемешивающие лопасти 12 могут быть гребными лопастями, расположенными спирально по окружности по четыре гребных лопасти, равномерно расположенных на каждом витке, и приваренных через два витка. Хотя пену и суспензию можно смешивать более интенсивно с большим количеством приваренных гребных лопастей, при этом самосопротивление гребных лопастей увеличится, поскольку увеличится число гребных лопастей, что препятствует вращению гребных лопастей и сплошного вала 11 и является неблагоприятным для вращения полого винтового стержня 5, и, следовательно, общее смешивание пены и суспензии будет неудовлетворительным; если используются гребные лопасти, приваренные через один виток или два витка, сопротивление не будет высоким, а также влияние на вращение полого винтового стержня 5 и сплошного вала 11 не будет существенным, в то же время будет достигнуто удовлетворительное перемешивание и эффект смешивания пены и суспензии. Предпочтительно, лопасти могут иметь Г-образную форму лопасти. По сравнению с другими конструкциями Г-образные лопасти могут обеспечить достижение лучшего эффекта перемешивания.
Предпочтительно, установочный угол приводных лопастей 4 включает угол между радиальным направлением лопасти и осевой центральной линией полого винтового стержня и составляет 30-40°, опытным путем доказано, что приводные лопасти 4 могут обеспечить достижение оптимального эффекта передачи усилия, если они установлены под углом 35°.
Предпочтительно, количество приводных лопастей 4 составляет три или четыре лопасти. Если предусмотрено слишком много приводных лопастей 4, с одной стороны, будет увеличен собственный вес, и будет увеличено сопротивление вращению; с другой стороны, зазор между соседними приводными лопастями 4 будет уменьшен, и суспензия, выпускаемая струей из входа 2 для суспензии, может воздействовать на кромки приводных лопастей 4 вместо воздействия непосредственно на приводные лопасти 4; следовательно, приводные лопасти не могут вращаться и не могут приводить в движение полый винтовой стержень 5, чтобы активировать его вращение. В результате пена и суспензия не могут быть смешаны. Если приводных лопастей слишком мало, то мощность, полученная с помощью приводных лопастей 4 от воздействия суспензии, будет слишком низкой, и она будет неудовлетворительной для надлежащего вращения приводных лопастей 4. Опытным путем доказано, что оптимальный общий эффект можно получить при использовании трех или четырех приводных лопастей 4. Конечно, зазор между соседними приводными лопастями 4 должен быть больше, чем площадь сечения патрубка на стороне впуска 2 для суспензии, с тем чтобы смягчить эффект воздействия суспензии на кромки приводных лопастей.
Предпочтительно, направление отверстия канала 8 направления потока находится не на центральной линии полого винтового стержня 5, по сравнению со схемой, в которой направление отверстия канала 8 направления потока находится на центральной линии полого винтового стержня 5, когда пенообразователь выпускается струей через канал 8 направления потока на полом винтовом стержне 5, спиральная сила противодействия струйного потока пены создает кинетический момент на полом винтовом стержне 5.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, спиральные лопасти 6 приварены равномерно на полом винтовом стержне 5 через четыре с половиной витка, пять каналов 8 направления потока расположены равномерно вдоль стержня, поскольку выходы для двухфазной газожидкостной пены, с прилегающими каналами направления потока расположены c углом смещения 72°. В такой конфигурации мешалка может быть использована в узких пространствах выработок, при этом она выполняет смешивание пены и суспензии; кроме того, эффект смешивания является оптимальным, если соседние каналы направления потока расположены с углом смещения 72°.