Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕКУЧЕЙ ТВЕРДЕЮЩЕЙ ПЕНЫ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В УГОЛЬНОЙ ШАХТЕ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для создания материала для предотвращения и тушения пожара, применяемому в угольных шахтах, в частности к устройству для создания текучей твердеющей пены для предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах, и относится к технической области предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах.

Уровень техники

Самопроизвольное возгорание угля является одной из наибольших опасностей, встречающихся в безопасных производствах на угольных шахтах в Китае, и оно серьезно угрожает безопасности рабочих в подземных зонах и обычным работам по выемке руды в очистных забоях и может привести к значительным экономическим убыткам. Текучие пены представляют собой вид материалов для остановки утечек, изоляции кислорода и предотвращения и тушения пожара, обладающих хорошей перспективой. Тем не менее, не существует проверенного образующего устройства для приготовления таких материалов. В угольных шахтах вспенивающий агент, пеностабилизирующий агент и агент, регулирующий коагуляцию, обычно добавляют в цементный раствор (раствор желтого шлама или угольной пыли), и обычная емкость для приготовления раствора и цементационный насос используются для впрыскивания под давлением. В таких случаях вспенивающее действие и пеностабилизирующее действие являются неудовлетворительными. Например, в опубликованном патенте КНР № CN2721877 описан передвижной аппарат для заполнения твердеющей пеной для использования в шахтах, который может осуществлять впрыскивание под давлением материалов для предотвращения и тушения пожара, обычно применяемых в угольных шахтах, таких как гель, пена или раствор и т.д., но процесс вспенивания и процесс смешивания пены являются неудовлетворительными, и приспособление является сложным и коэффициент пенообразования образованной текучей пены не высокий; в опубликованном патенте КНР № CN1417451 описано устройство для образования трехфазной пены, способное предотвращать и контролировать самопроизвольное возгорание угля, и оно использует такие конструкции как балочная пластина, трубка Вентури, регулятор струи и лопастное колесо для создания устойчивых и мелких трехфазных пузырьков, обладающих высоким коэффициентом пенообразования, но принцип устройства для образования трехфазной пены заключается в следующем: оно объединяет два ключевых процесса создания текучей пены, т.е. вспенивание и перемешивание пены, и вспенивающий агент смешивается с раствором в трубопроводе для впрыска раствора и затем смесь течет сквозь устройство для образования пены; следовательно, пенообразующая способность вспенивающего агента в некоторой степени ограничена; тем временем, поскольку соотношение воды и цемента и вязкость материала трехфазной пены значительно меньше аналогичного соотношения и вязкости материалов текучей твердеющей пены, приспособление не может реализовать эффективное вспенивание текучих твердеющих пен.

Описание изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении устройства для создания текучей твердеющей пены для предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах, обладающего идеальными системными функциями, простой работой и надежным использованием, а также высокой приспосабливаемостью.

Для решения вышеописанной проблемы, настоящее изобретение использует следующую техническую схему: устройство для создания текучей твердеющей пены для предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах, содержащее основную агрегатную машину, автоматически пополняемый резервуар для хранения раствора, система перемешивания раствора, и инжекционный пистолет, при этом основная агрегатная машина разделена разделительной перегородкой на двухъярусную структуру каркаса машины с верхним ярусом и нижним ярусом, верхний ярус каркаса машины оснащен вспенивающей трубкой и смешивающей трубкой, трубопровод между вспенивающей трубкой и смешивающей трубкой последовательно оснащен первым трехходовым клапаном и седьмым клапаном, и шестой клапан расположен на первом трехходовом клапане; нижний ярус каркаса машины оснащен воздушным компрессором, интеллектуальной панелью управления и винтовым насосом; первый клапан, второй трехходовой клапан, второй измеритель давления, третий клапан, третий трехходовой клапан, первый измеритель давления и четвертый клапан расположены на трубопроводе между воздушным компрессором и вспенивающей трубкой и на трубопроводе между воздушным компрессором и автоматически пополняемым резервуаром для хранения раствора соответственно, второй расходомер, восьмой клапан и десятый клапан расположены на трубопроводе между винтовым насосом и смешивающей трубкой и между винтовым насосом и системой перемешивания раствора соответственно; девятый клапан расположен на трубопроводе между смешивающей трубкой и инжекционным пистолетом, второй клапан и первый расходомер расположены на трубопроводе между вспенивающей трубкой и автоматически пополняемым резервуаром для хранения раствора, и пятый клапан расположен на автоматически пополняемом резервуаре для хранения раствора.

Система перемешивания раствора состоит из электромотора, цепного привода, движителя со спиральной структурой и сетчатого фильтра, при этом электромотор приводит цепной привод для приведения движителя со спиральной структурой, сетчатый фильтр расположен на периферии движителя со спиральной структурой. Благодаря тихоходному цепному приводу приспособление может работать в рабочей среде с высокой нагрузкой, являющейся результатом соотношения воды и цемента в растворе, при этом ременной привод может легко прийти в негодность из-за изнашивания ремня под действием высокой температуры и высокой концентрации пыли; помимо этого, сетчатый фильтр может заблаговременно фильтровать раствор для предотвращения засорения трубопровода.

Вспенивающая трубка состоит из распылительного сопла, сетчатой пористой секции для заполняющего материала и лопастного колеса. Она объединяет три физических и механических способа, т.е. распыление, вспенивание с помощью сетки, и сдвиг и перемешивание с помощью лопастного колеса, и может создавать однородные и мелкие предварительно сформированные пузырьки.

Смешивающая трубка содержит встроенную одноканальную конструкцию со спиральными лопастями, которая может поворачиваться влево и вправо, что значительно способствует конвективной диффузии и турбулентной диффузии раствора и предварительно сформированных пузырьков, и тем самым реализует эффект равномерного смешивания и низкий коэффициент гашения пены.

Инжекционный пистолет содержит встроенный сетчатый отражатель, который может реализовывать вторичное смешивание и вспенивание с тем, чтобы компенсировать явление гашения текучей твердеющей пены при транспортировке текучей твердеющей пены в системе трубопровода.

Интеллектуальная панель управления состоит из кнопочного модуля управления клапанами и модуля индикации измерений. Функция переключения клапанов и индикация измерителей давления и расходомеров встроены в интеллектуальную панель управления и, путем регулировки клапанов, управления такими параметрами как открытое/закрытое состояние труб, давление и расход и т.д., можно интеллектуальным образом регулировать сложный растворитель-разбавитель и сжатый воздух в процессе вспенивания и можно интеллектуальным образом регулировать предварительно сформированные пузырьки и раствор в процессе смешивания.

По сравнению с известным уровнем техники, устройство для создания текучей твердеющей пены для предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах, предоставленное в настоящем изобретении, может создавать текучую твердеющую пену с однородными и мелкими пузырьками, высоким коэффициентом пенообразования, и хорошими характеристиками стабильности пены; помимо этого, приспособление обладает идеальными системными функциями, беспрепятственной циркуляцией раствора, и является простым в эксплуатации и надежным в использовании. Оно может хорошо приспосабливаться к тяжелым условиям в угольных шахтах, может быстро и непрерывно создавать текучую твердеющую пену, может применяться для остановки утечек, изоляции кислорода и предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах, и таким образом может эффективно обеспечивать безопасность и эффективность предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах.

Описание графических материалов

На фиг. 1 изображена структурная схема системы согласно настоящему изобретению.

На графическом материале: 1 - основная агрегатная машина, 2 - винтовой насос, 3 - воздушный компрессор, 4 - разделительная перегородка, 5 - автоматически пополняемый резервуар для хранения раствора, 6 - система перемешивания раствора, 7 - вспенивающая трубка, 8 - смешивающая трубка, 9 - инжекционный пистолет, 10 - цепной привод, 11 - электромотор, 12 - сетчатый фильтр, 13 - движитель со спиральной структурой, 14 - сетчатый отражатель, 15 - лопастное колесо, 16 - сетчатая пористая секция для заполняющего материала, 17 - распылительное сопло, 18 - первый трехходовой клапан, 19 - второй трехходовой клапан, 20 - первый клапан, 21 - второй клапан, 22 - третий клапан, 23 - четвертый клапан, 24 - пятый клапан, 25 - шестой клапан, 26 - седьмой клапан, 27 - восьмой клапан, 28 - девятый клапан, 29 - десятый клапан, 30 - первый расходомер, 31 - второй расходомер, 32 - первый измеритель давления, 33 - второй измеритель давления, 34 - модуль индикации измерений, 35 - кнопочный модуль управления клапанами, 36 - конструкция со спиральными лопастями, 37 - третий трехходовой клапан, 38 - интеллектуальная панель управления

Варианты осуществления изобретения

Далее настоящее изобретение будет подробно описано в определенных вариантах осуществления, со ссылкой на сопроводительные графические материалы.

Как изображено на фиг. 1, устройство для создания текучей твердеющей пены для предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах содержит основную агрегатную машину 1, автоматически пополняемый резервуар 5 для хранения раствора, систему 6 перемешивания раствора и инжекционный пистолет 9, при этом основная агрегатная машина 1 разделена разделительной перегородкой 4 на двухъярусную структуру каркаса машины с верхним ярусом и нижним ярусом, вспенивающая трубка 7 и смешивающая трубка 8 расположены на верхнем ярусе структуры каркаса машины, первый трехходовой клапан 18 и седьмой клапан 26 расположены последовательно на трубопроводе между вспенивающей трубкой 7 и смешивающей трубкой 8, и шестой клапан 25 расположен на первом трехходовом клапане 18; воздушный компрессор 3, интеллектуальная панель 38 управления и винтовой насос 2 расположены на нижнем ярусе структуры каркаса машины; первый клапан 20, второй трехходовой клапан 19, второй измеритель 33 давления, третий клапан 22, третий трехходовой клапан 37, первый измеритель 32 давления и четвертый клапан 23 расположены на трубопроводе между воздушным компрессором 3 и вспенивающей трубкой 7 и на трубопроводе между воздушным компрессором 3 и пополняемым резервуаром 5 для хранения раствора соответственно, второй расходомер 31, восьмой клапан 27 и десятый клапан 29 расположены на трубопроводе между винтовым насосом 2 и смешивающей трубкой 8 и на трубопроводе между винтовым насосом 2 и системой 6 перемешивания раствора соответственно; девятый клапан 28 расположен на трубопроводе между смешивающей трубкой 8 и инжекционным пистолетом 9, второй клапан 21 и первый расходомер 30 расположены на трубопроводе между вспенивающей трубкой 7 и автоматически пополняемым резервуаром 5 для хранения раствора, и пятый клапан 24 расположен на автоматически пополняемом резервуаре 5 для хранения раствора.

Система 6 перемешивания раствора состоит из электромотора 11, цепного привода 10, движителя 13 со спиральной структурой и сетчатого фильтра 12, при этом электромотор 11 приводит цепной привод 10 для приведения движителя 13 со спиральной структурой, сетчатый фильтр 12 расположен на периферии движителя 13 со спиральной структурой. Благодаря тихоходному цепному приводу приспособление может работать в рабочей среде с высокой нагрузкой, являющейся результатом соотношения воды и цемента в растворе, при этом ременной привод может легко прийти в негодность из-за изнашивания ремня под действием высокой температуры и высокой концентрации пыли; помимо этого, сетчатый фильтр 12 может заблаговременно фильтровать раствор для предотвращения засорения трубопровода.

Вспенивающая трубка 7 состоит из распылительного сопла 17, сетчатой пористой секции 16 для заполняющего материала и лопастного колеса 15. Она объединяет три физических и механических способа, т.е. распыление, вспенивание с помощью сетки, и сдвиг и перемешивание с помощью лопастного колеса, и может создавать однородные и мелкие предварительно сформированные пузырьки.

Смешивающая трубка 8 содержит встроенную одноканальную конструкцию 36 со спиральными лопастями, которая может поворачиваться влево и вправо, что значительно способствует конвективной диффузии и турбулентной диффузии раствора и предварительно сформированных пузырьков, и тем самым реализует эффект равномерного смешивания и низкий коэффициент гашения пены.

Инжекционный пистолет 9 содержит встроенный сетчатый отражатель 14, который может реализовывать вторичное смешивание и вспенивание с тем, чтобы компенсировать гашение текучей твердеющей пены при транспортировке текучей твердеющей пены в системе трубопровода.

Интеллектуальная панель управления 9 состоит из кнопочного модуля 35 управления клапанами и модуля 34 индикации измерений. Функция переключения клапанов и индикация измерителей давления и расходомеров и функция отображения системы трубопровода встроены в интеллектуальную панель управления и, путем регулировки клапанов, управления такими параметрами как открытое/закрытое состояние трубопроводов, давление и расход и т.д., можно интеллектуальным образом регулировать сложный растворитель и сжатый воздух в процессе вспенивания и можно интеллектуальным образом регулировать предварительно сформированные пузырьки и раствор в процессе смешивания.

Процесс работы заключается в следующем: вода и порошок твердеющей пены, подготовленные в соотношении воды к цементу, равном 2:1, впрыскиваются в систему 6 перемешивания раствора, электромотор 11 включается для приведения движителя 13 со спиральной структурой во вращение посредством цепного привода 10, и перемешанный раствор снова фильтруется через сетчатый фильтр 12, до тех пор, пока раствор не будет перемешан до однородного состояния (приблизительно требуется 5-10 мин.); подготовленный сложный растворитель, т.е., разбавитель вспенивающего агента, пеностабилизирующего агента, и отверждающего агента, добавляется в автоматически пополняемый резервуар 5 для хранения раствора, и канал впрыска герметично закрывается; включается воздушный компрессор 3, клапаны управления трубопроводом, т.е., клапаны от первого до четвертого, 20, 21, 22, 23, открываются и регулируются посредством кнопочного модуля 35 управления клапанами на интеллектуальной панели 38 управления, до тех пор, пока индикация на первом измерителе 32 давления на модуле 34 индикации измерений не будет совпадать с индикацией на втором измерителе 33 давления на модуле 34 индикации измерений; затем воздух под высоким давлением подается через второй трехходовой клапан 19 в автоматически пополняемый резервуар 5 для хранения раствора и вспенивающую трубку 7 соответственно, при этом, сложный растворитель-разбавитель вытесняется воздухом под высоким давлением, текущим в автоматически пополняемый резервуар 5 для хранения раствора через нижнее выпускное отверстие резервуара для хранения, и течет по системе трубопровода и смешивается с другим потоком воздуха под высоким давлением в третьем трехходовом клапане 37; смешанный воздух под высоким давлением, содержащий сложную жидкость, распыляется распылительным соплом 17 во вспенивающую трубку 7; во вспенивающей трубке 7 осуществляется вспенивание в сетчатой пористой секции 16 для заполняющего материала и образуется раствор, содержащий большое количество пузырьков; в то же время, лопастное колесо 15 автоматически вращается с высокой скоростью под действием потока пены под высоким давлением, и таким образом снова сдвигает и перемешивает пенный раствор, образуя вторичное вспенивающее действие; наконец, мелкие предварительно сформированные пузырьки образуются с высоким коэффициентом пенообразования и текут через выпускное отверстие вспенивающей трубки 7; затем седьмой клапан 26 закрывается и открывается шестой клапан 25, таким образом чтобы предварительно сформированная пенная масса текла через первый трехходовой клапан 18. Можно наблюдать вспенивающее действие во вспенивающей трубке 7, и соотношение смешивания воздуха под высоким давлением к сложному растворителю может регулироваться в соответствии со вспенивающим действием до тех пор, пока не будет получено оптимальное вспенивающее действие. После получения оптимального вспенивающего действия шестой клапан 25 закрывается и седьмой клапан 26 закрывается, с тем чтобы предварительно сформированная пенная масса поступала в смешивающую трубку 8; затем десятый клапан 29 и восьмой клапан 27 открываются и включается винтовой насос 2, с тем чтобы перекачивать раствор из системы 6 перемешивания раствора по системе трубопровода в смешивающую трубку 8; конвективная диффузия и турбулентная диффузия происходят, когда предварительно сформированные пузырьки с высоким коэффициентом пенообразования и раствор проходят сквозь встроенную одноканальную конструкцию 36 со спиральными лопастями, которая может вращаться влево и вправо в смешивающей трубке 8, и таким образом предварительно сформированные пузырьки перемешиваются до однородного состояния; затем открывается девятый клапан 28 и текучая твердеющая пена, перемешанная до однородного состояния, поступает в инжекционный пистолет 9 по системе трубопровода; перемешивание и вспенивание снова происходят, когда текучая твердеющая пена проходит сквозь встроенный сетчатый отражатель 14 в инжекционном пистолете 9, и, наконец, текучая твердеющая пена впрыскивается в трещины поверхности и точки утечки подземного воздуха, которые необходимо герметизировать в угольной шахте, с целью достижения остановки утечки, изоляции кислорода и предотвращения и тушения пожара.

Устройство для создания текучей твердеющей пены для предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах, предоставленное в настоящем изобретении, может создавать текучую твердеющую пену с однородными и мелкими пузырьками, высоким коэффициентом пенообразования, и хорошими характеристиками стабильности пены; помимо этого, приспособление обладает идеальными системными функциями, беспрепятственной циркуляцией раствора, и является простым в эксплуатации и надежным в использовании. Оно может хорошо приспосабливаться к тяжелым условиям в угольных шахтах, может быстро и непрерывно создавать текучую твердеющую пену, может применяться для остановки утечек, изоляции кислорода и предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах, и таким образом может эффективно обеспечивать безопасность и эффективность предотвращения и тушения пожара в угольных шахтах.