ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ВСПЕНЕННОЙ СУСПЕНЗИИ Российский патент 1996 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушении эндогенных пожаров в угольных шахтах.

Известно устройство для вспенивания глинистой пульпы, включающее эжектор с калиброванным выходным отверстием, камеру разряжения с патрубками для подачи пенообразователя и воздуха и гильзу с калиброванным выходным отверстием, выполненную в виде патрубка (авт. свид. СССР N 951898, кл. Е 21 F 5/00, 1979).

Недостатком такого устройства является ограничение области его применения вертикальными скважинами вследствие малой дальности транспортирования вспененной пульпы, это обусловлено тем, что при наличии в устройстве общей зоны разрежения для эжекции обоих компонентов вспененной композиции (воздуха и пенообразователя), даже при незначительной длине горизонтального пенопровода, создается подпор в начальном участке трубопровода, что не позволяет использовать устройство для транспортирования вспененной пульпы на горизонтальных участках и тем более при наличии подъема.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для вспенивания глинистой пульпы, включающее корпус, эжектор, в виде патрубка подачи пульпы с калиброванным отверстием, конусообразную гильзу с выходным патрубком в вершине, первую и вторую камеры разряжения с патрубками подачи соответственно пенообразователя и воздуха и камеру смешивания компонентов с диффузором (авт.свид. СССР N 1131296, кл. Е 21 F 5/00, 1983, прототип).

Недостатком такого устройства является недостаточная эффективность образования вспененной пульпы в камере смешивания и в диффузоре вследствие проскока эжектируемого воздуха вдоль стенок калиброванного отверстия. Кроме того, для подключения на вертикальную обсадную профилактическую скважину требуется дополнительно монтировать вставку в виде колена, при этом на начальном участке пенопровода возникает дополнительное гидродинамическое сопротивление, что снижает дальность транспортирования.

Цель изобретения увеличение дальности транспортирования вспененной суспензии, повышение качества ее генерирования при стабилизации пенного потока на магистральный пенопровод.

Поставленная цель достигается тем, что у генератора для вспененной суспензии, включающего корпус, патрубок с калиброванным отверстием для подачи пульпы, конусообразную гильзу с выходным патрубком в вершине, первую и вторую камеры разрежения с патрубками подачи соответственно пенообразователя и воздуха и камеру смешивания компонентов с диффузором, согласно изобретения диффузор выполнен с коленом. При этом в расширяющемся канале диффузора размещен стабилизатор потока пены, а конусообразная гильза выполнена с возможностью радиального смещения относительно общей оси. Причем ее выходной патрубок размещен под перпендикулярно установленным к нему патрубком подачи воздуха и имеет с его стороны перфорацию. Кроме того, патрубок подачи пульпы выполнен с возможностью его продольного смещения по оси корпуса.

Предложенная совокупность отличительных признаков позволяет:
повысить качество генерируемой пены за счет интенсификации процесса смешивания компонентов путем взаимного расположения патрубка подачи воздуха и выходного патрубка конусообразной гильзы и его перфорации;
обеспечить стабилизацию структуры потока пены за счет снижения гидродинамического сопротивления начального участка пенопровода;
обеспечить универсальность устройства за счет подсоединения колена к диффузору;
обеспечить возможность регулирования кратности вспененной суспензии за счет изменения асимметричного расположения конусообразной гильзы в камере разрежения для эжекции воздуха.

На чертеже показан общий вид генератора.

Генератор для вспененной суспензии содержит цилиндрический корпус 1, в котором размещен патрубок 2 с калиброванным отверстием для подачи пульпы, патрубок 3 для эжекции пенообразователя в первую камеру разряжения 4, патрубок 5 для подачи воздуха или иной газовой среды во вторую камеру разряжения 6. К калиброванной вставке 7, образующей собой камеру 8 смешивания компонентов, подсоединено колено 9 диффузора 10, в расширяющемся канале которого размещен стабилизатор 11 потока пены. Конусообразная гильза 12 с выходным патрубком 13, закрепленным в ее вершине, выполнена подвижной, с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно общей продольной оси. Выходной патрубок 13 имеет перфорацию 14, которая выполнена со стороны патрубка 5 подачи воздуха. При этом продольная ось патрубка 5 расположена перпендикулярно оси симметрии патрубка 13. Стабилизатор 11 потока пены закреплен посредством радиальных пилонов 15 на фланец обсадной трубы 16. Конусообразная гильза 12 снабжена рукоятью 17 для регулирования ее смещения в радиальном направлении. Подвижка патрубка 2 подачи пульпы (суспензии) в осевом направлении обеспечивается за счет резьбовой втулки 18.

Работает генератор следующим образом.

Для профилактической обработки, локализации или тушения эндогенного пожара в отработанной части угольного пласта вспененной суспензией (вспененная глинистая пульпа, гипсовые вспененные растворы, вспененная суспензия из золы-уноса и др. ) на обсадную трубу 16 скважины, пробуренной с поверхности, монтируют диффузор 10 с коленом 9 в сборе с генератором. Патрубок 2 и патрубок 3 подключают соответственно к источникам подачи пульпы и пенообразователя (не показаны).

При подаче пульпы через патрубок 2 за счет создаваемого потоком разрежения в камеры 4 и 6 осуществляется эжекция компонентов смеси, соответственно в первую камеру 4 пенообразователя, а во вторую камеру 6 - воздуха.

При этом в зависимости от газового баланса обрабатываемого участка шахты возможна эжекция воздуха с пониженным содержанием кислорода из аварийного участка путем подсоединения патрубка 5 через выкидной рукав на соседнюю профилактическую скважину. Количество эжектируемого воздуха на вспенивание суспензии через патрубок 5 регламентируется требуемой для профилактики или объемного тушения кратностью вспененной суспензии. Для повышения кратности пены необходимо увеличивать количество эжектируемого воздуха. Это достигается тем, что конусообразная гильза 12 во фланцевом соединении посредством ослабления болтов, вставки дополнительных прокладок и с помощью рукояти 17 поднимается вверх. При этом зазор между внутренней стенкой и потоком пульпы в верхней части патрубка 13 у перфорации 14 увеличивается, обеспечивая дополнительное поступление воздуха непосредственно в патрубок 13 с дальнейшим его участием в образовании пены и эжектировании общим потоком основной части воздуха через камеру 6 разрежения. Качество генерирования пены зависит от процентного содержания пенообразования и интенсификации процесса смешивания компонентов смеси. Это достигается изменением уровня разряжения путем смещения подвижного патрубка 2 в резьбовой втулке 18 относительно калиброванного канала патрубка 13, а также раздельного эжектирования компонентов смеси и дополнительной интенсификации процесса смешивания компонентов смеси при прохождении потоков через функциональные узлы генератора. Установка стабилизатора 11 обеспечивает закрутку потока пены в диффузоре 10, тем самым предопределяя снижение коэффициента гидравлического сопротивления начального участка трубы 16 пенопровода, что обеспечивает наряду с раздельным эжектированием компонентов смеси в отдельных камерах, увеличение дальности транспортирования пенного потока без нарушения его сплошности.

Данные экспериментальных исследований подтверждают преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с аналогом и прототипом. Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение эффективности борьбы с эндогенными пожарами в выработанных пространствах шахт через скважины, пробуренные с поверхности.

Использование: изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушения эндогенных пожаров в угольных шахтах. Сущность изобретения: изобретение направлено на увеличение дальности транспортирования пенного потока и повышение качества техпроцесса генерирования вспененной суспензии при стабилизации пенного потока на пенопровод. Для этого в корпус генератора встроена конусообразная гильза, установленная с возможностью смещения относительно продольной оси корпуса, обеспечивающая получение двух раздельных камер эжекции пенообразователя и воздуха. При этом в диффузорное колено встроен на пенопровод стабилизатор потока пены для снижения гидродинамического сопротивления пенопровода. Патрубок подачи суспензии установлен подвижно для регулирования подачи пенообразователя, что обеспечивает повышение качества пенообразования и ее стойкость. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Генератор для вспененной суспензии, включающий корпус, патрубок с калиброванным отверстием для подачи пульпы, конусообразную гильзу с выходным патрубком в вершине, первую и вторую камеры разрежения с патрубками подачи соответственно пенообразователя и воздуха и камеру смешивания компонентов, имеющую диффузор, отличающийся тем, что диффузор выполнен с коленом, при этом в расширяющемся канале диффузора размещен стабилизатор потока пены, а конусообразная гильза установлена с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно общей оси, причем ее выходной патрубок размещен под установленным к нему перпендикулярно патрубком подачи воздуха и имеет с его стороны перфорацию. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что патрубок подачи пульпы установлен с возможностью его продольного смещения по оси корпуса.