[发明专利]渐变双啮合旋体式混凝土凝胶泡沫发生装置

说明书

本发明公开了渐变双啮合旋体式混凝土凝胶泡沫发生装置，包括风管、电机、齿轮模组、转轴、添加装置、反应室、螺旋叶片、观察孔等，旨在向采空区自燃带注入混凝土凝胶泡沫，封堵漏风区域。添加装置内壁曲线设计为摆线，物料下落速度快；进液口设置三级射流器，利用高速水流产生的负压将制备泡沫的三种原料按序定量吸入反应室；砂石口外安装旋震筛，筛出中等粒径砂石；反应室内设有尺寸渐变的双螺旋叶片，搅拌更加充分；电机通过齿轮模组带动空心转子轴旋转，实现泡沫正向与反向搅拌；泡沫出口位置设有观察孔与密封旋塞，用于观察产泡质量。该装置可以稳定高效的制备混凝土凝胶泡沫并将其注入采空区自燃带。

技术领域

本发明渐变双啮合旋体式混凝土凝胶泡沫发生装置，涉及向采空区自燃带灌注混凝土凝胶泡沫封堵煤层裂隙，减少漏风，治理煤层发火，属于矿山安全工程技术领域。

背景技术

我国化石能源的主要特点是：富煤、贫气、少油。据统计表明，2021年在能源消耗排名中，煤炭消费占能源消费总量的56％，与上年相比下降0.9％，仍为最高能源消耗量。作为我国重要的基础能源行业，煤矿不仅提供了庞大的能源储备，还解决了大量的就业问题。为了满足国民经济高速增长的需要，在今后相当一段时间内煤炭仍存在较大需求，因此煤炭开采过程中的安全问题显得尤为重要。煤炭自然发火常发生于采空区，由于煤层裂隙较多，漏风量大，热量蓄积多，为煤炭自燃提供了有利的条件。当采空区内氧气含量充足时，采空区自燃带化学反应速率、放热反应速率加快。近些年来，我国发生多起由裂隙封堵问题造成的大型事故，不仅对经济造成影响，煤炭燃烧生成的有毒气体还会威胁工作人员的身体健康。采空区内含有大量遗煤、碎煤，封堵煤体中的孔隙与煤块之间的空隙，减少氧气与煤体的接触面积是防止采空区自然发火的有效途径。传统堵漏风技术主要有高分子材料喷涂、泡沫喷涂、注浆封堵等，这些技术在实际应用中都有非常大的意义，但也存在一些缺点。高分子材料喷涂存在着成本较高的问题；注浆虽然成本较低，但长时间表面干裂会产生新的裂隙，同时还会造成用地紧张；聚氨酯泡沫虽然可以用于封堵采空区裂隙，但材料本身易燃；三相泡沫虽然可以向采空区高处堆积，但是泡沫破碎后水浆易流失。因此需要一种能够制备流动性好、固结速度适中、材料难燃、成本低廉的泡沫的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实例提供了渐变双啮合旋体式混凝土凝胶泡沫发生装置，喷射出的泡沫具有流动性良好、耐热性优良、成本低廉的特点。

本发明实例提供了渐变双啮合旋体式混凝土凝胶泡沫发生装置，包括：

风管，与气泵相连，采用Y型设计，风管转角处设计为90°圆角，减少了风流与风管转角处的局部阻力损失；

电机，安装在设备左侧，通过电机正转带动齿轮模组实现第一螺旋叶片的正转，第二螺旋叶片反转，完成反应室内搅拌；通过电机反转带动齿轮模组实现第一螺旋叶片的反转，第二螺旋叶片正转，排出反应室多余废料；

齿轮模组，由主动齿轮与从动齿轮组成，通过连接件与空心转子轴相连，两齿轮相啮合，通过电机正转实现主动齿轮的正转与从动齿轮的反转；

空心转子轴，固定在反应室内，通过滚珠与连接件实现空心转子轴的相对旋转与固定，空心转子轴外壁均匀打孔，气流通过空心转子轴外壁通孔沿轴线方向对反应室内均匀输入空气，提高装置产泡质量；

添加装置，安装在反应室外，用于添加水、泡沫原料、水泥、砂石，分为进灰口、砂石口、进液口三部分，砂石口外设有旋震筛，旨在筛出中等粒径砂石进行发泡，提高混凝土凝胶泡沫产出质量，进液口内有三级射流器，与反应室内可旋转高压喷头相连；

反应室，安装在设备右侧，顶部设有添加装置，底部设有排污口，内部由可旋转高压喷头、双螺旋叶片组成，要求可旋转高压喷头直径M约占反应室总长H的1/3-1/4；

螺旋叶片，用于搅拌反应室内原料，由第一螺旋叶片与第二螺旋叶片组成，螺旋叶片表层带有搅拌牙，搅拌牙面积占螺旋叶片面积的50％-60％；