ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ВСПЕНИВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ Российский патент 2003 года по МПК E21F5/00 A62C5/00 

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

Известно 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 разрежения с патрубками подачи соответственно пенообразователя и воздуха и камеру смешивания компонентов с диффузором (SU 1131296 А1, кл. Е 21 F 5/00, 1993).

Недостатком такого устройства является недостаточная эффективность образования вспененной пульпы в камере смешивания и в диффузоре вследствие прососа 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 самопроизвольно возникает дополнительное гидродинамическое сопротивление, что снижает дальность транспортирования смеси.

Наиболее близким к прелагаемому техническому решению является генератор для вспенивания суспензии, включающий корпус, патрубок с калиброванным отверстием для подачи пульпы с пенообразователем, конусообразную гильзу с выходным патрубком в вершине, первую камеру разрежения с патрубком для подачи воздуха, вторую камеру разрежения и камеру смешивания, имеющую диффузор со стабилизатором потока пены, при этом патрубок для подачи пульпы с пенообразователем установлен с возможностью его продольного смещения по оси корпуса (RU 2061880, кл. Е 21 F 5/00, 1996).

Недостатком такого генератора является некачественная подача пульпы из карьера ее получения и невозможность увеличения консистенции пульпы за счет непосредственного ввода дополнительного любого сыпучего материала.

Кроме того, не достигается дополнительное диспергирование потока пены, ее подпор на входе в обсадную трубу скважины, пробуренную в поверхности, в очаг подземного пожара.

Цель изобретения - увеличение дальности транспортирования вспененной суспензии, повышение качества ее генерирования с увеличением ее консистенции при одновременной стабилизации потока пульпы на магистральный пенопровод.

Поставленная цель достигается тем, что у генератора для вспенивания суспензии, включающего корпус, патрубок с калиброванным отверстием для подачи пульпы с пенообразователем, конусообразную гильзу с выходным патрубком в вершине, первую камеру разрежения с патрубком для подачи воздуха, вторую камеру разрежения и камеру смешивания, имеющую диффузор со стабилизатором потока пены, при этом патрубок для подачи пульпы с пенообразователем установлен с возможностью его продольного смещения по оси корпуса, на вторую камеру разрежения установлен дополнительный конусообразный патрубок в вершине с бункером для подачи в нее сыпучего материала заполнителя пульпы, диффузор выполнен коленным, а на его выходе со стабилизатором потока пены установлен кольцевой коллектор с трубопроводом для подачи дополнительного газового потока по направлению стабилизации на обсадную трубу скважины посредством направленных сопел с кольцевого коллектора, которые ориентированы по направлению движения винтового стабилизатора. Кроме того, конусообразная гильза снабжена на нижней конусной ее части перфорацией.

Предложенная совокупность существенных признаков позволяет:
- повышать качество генерируемой вспененной суспензии за счет интенсификации процесса смешивания компонентов путем взаимного расположения патрубков и их назначения,
- обеспечить двойную стабилизацию потока вспененной суспензии за счет снижения гидродинамического сопротивления начального участка пульпопровода,
- обеспечить возможность регулирования кратности вспененной суспензии за счет регулируемой подачи дополнительной подачи газового потока.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид генератора.

Генератор для вспененной суспензии содержит цилиндрический корпус 1, в котором размещен патрубок 2 с калиброванным отверстием для подачи раствора пульпы с пенообразователем, патрубок 3 для подачи сжатого газообразного продукта-воздуха в первую камеру разрежения 4, конусообразный патрубок 3 с бункером для подачи сыпучего материала во вторую камеру разрежения 6, к калиброванной вставке 7 подсоединено колено 9 диффузора 10 с образованием камеры 8 смешивания компонентов смеси, в расширяющемся канале диффузора 10 размещен винтовой стабилизатор 11 потока пены. Конусообразная гильза 14 выполнена с выходным патрубком 13, закрепленным в ее вершине с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно общей продольной оси гильзы 14 и камеры разрежения 6, и с перфорацией 24 на конусной ее части 12.

Стабилизатор 11 потока пены закреплен посредством радиальных пилонов 15 на фланце обсадной трубы 16. Конусообразная часть 12 гильзы снабжена рукоятью 17 для регулирования ее смещения относительно патрубка 2 для подачи раствора пульпы с пенообразователем в осевом направлении за счет резьбовой втулки 18. На выходе коленного диффузора 10 за стабилизатором потока пены установлен кольцевой коллектор с трубопроводом 19 для подачи дополнительного газового потока по направлению стабилизации на обсадную трубу 16 скважины посредством направленных сменных сопел 23 с кольцевого коллектора 21 с расходным вентилем 20 и обратным клапаном 22 для дополнительного смешивания компонентов смеси (пульпа - пенообразователь сжатый газ, зола-унос - инертный газ) перед ее подачей на обсадную скважину труб 16. Направленные сопла 23 ориентированы по направлению движения винтового стабилизатора 11.

Работает генератор следующим образом. Для профилактической обработки и локализации при тушении экзогенного пожара в обработанной части угольного пласта вспененной суспензией (вспененная глинистая пульпа, гипсовые вспененные растворы, вспененная суспензия из золы-уноса с различным по модификации дополнительным наполнителем и др. ) на обсадную трубу 16 скважины, пробуренной с поверхности, монтируют диффузор 10 с коленом 9 в сборе с генератором. Патрубок 2 подключают на трубопровод подачи раствора пульпы с пенообразователем, к патрубку 3 подсоединяют источник сжатого газа (воздуха, инертного газа, соседнюю скважину в аварийный участок), к трубопроводу 19 подсоединяют источник подачи жидкого газообразного азота или эжектируют из аварийного участка воздух с повышенным содержанием кислорода соседней выдающей профилактической скважины), а конусообразный патрубок 5 с бункером и гильзой 14 обеспечивают подачу сыпучего материала (зола-унос, гипс, цемент, инертная пыль и др. заполнения).

При работе в зависимости от вида подачи раствора пульпы вводится через бункер дополнительный наполнитель, при этом это достигается тем, что конусообразная гильза 14 во фланцевом соединении посредством болтов, вставок и дополнительных прокладок с помощью рукояти 17 поднимается вверх или вниз, в зависимости от сыпучего материала (гипс, цемент, зола-унос, инертная пыль или др. наполнители). Перфорация 24 на нижней части конусной части 12 конусообразной гильзы 14 обеспечивает невозможность заштыбования второй камеры 6 разрежения.

Качество генерирования вспененной суспензии зависит от процентного содержания пенообразователя, качества сжатого газа, количества и качества эжектируемого дополнительного наполнителя из бункера, объема сжатого газа через кольцевой коллектор 21 и приемистости скважины в аварийный участок шахты.

При этом объем подачи дополнительного наполнителя через гильзу 14 с нижней перфорацией достигается работой винтового стабилизатора 11, который обеспечивает закрутку потока суспензии в диффузоре 10, тем самым предопределяется снижение коэффициента гидравлического сопротивления начального участка обсадной трубы 16 пенопровода, этой же задаче способствует направление газовых потоков сопел 23, которые ориентированы по направлению движения винтового стабилизатора 11.

Данные экспериментальных исследований генератора-прототипа подтверждают целесообразность ввода дополнительной подачи наполнителя пульпы, одновременной строго дозируемой подачи глинистой пульпы и пенообразователя и ввода кольцевого коллектора, обеспечивающего подпор в движении работы стабилизатора 11 и возможность подачи газового потока.

Предлагаемое усовершенствование генератора обеспечивает повышение эффективности борьбы с эндогенными пожарами в выработанных пространствах шахт через скважины, пробуренные с поверхности.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушения эндогенных пожаров в угольных шахтах. Техническим результатом является увеличение дальности транспортирования вспененной суспензии, повышение качества ее генерирования с увеличением ее консистенции при одновременной стабилизации потока пульпы на магистральный пенопровод. Для этого на основной корпус, на его вторую камеру разрежения установлен дополнительный конусообразный патрубок в вершине с бункером для подачи в нее материала наполнителя (гипса, цемента, золы-уноса, инертной пыли и др.) пульпы. На выходе коленного диффузора за винтовым стабилизатором потока пены установлен кольцевой коллектор с трубопроводом подачи дополнительного газового потока по направлению стабилизации на трубу обсадной скважины посредством направленных сопел, которые ориентированы по направлению движения винтового стабилизатора. При этом конусная гильза с выходным патрубком, образующие вторую камеру разрежения, снабжена на нижней конусной ее части перфорацией. Генератор обеспечивает повышение эффективности борьбы с экзогенными пожарами в выработанных пространствах шахт через скважины, пробуренные с поверхности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Генератор для вспенивания суспензии, включающий корпус, патрубок с калиброванным отверстием для подачи раствора пульпы с пенообразователем, конусообразную гильзу с выходным патрубком в вершине, первую камеру разрежения с патрубком для подачи воздуха, вторую камеру разрежения и камеру смешивания, имеющую диффузор с винтовым стабилизатором потока пены, при этом патрубок для подачи раствора пульпы с пенообразователем установлен с возможностью его продольного смещения по оси корпуса, отличающийся тем, что на вторую камеру разрежения установлен дополнительный конусообразный патрубок в вершине с бункером для подачи в нее сыпучего материала наполнителя пульпы, диффузор выполнен коленным, а на его выходе за винтовым стабилизатором потока пены установлен кольцевой коллектор с трубопроводом для подачи дополнительного газового потока по направлению стабилизации на обсадную трубу скважины посредством направленных сопел с кольцевого коллектора, которые ориентированы по направлению движения винтового стабилизатора. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что конусообразная гильза снабжена на нижней конусной ее части перфорацией.