[发明专利]利用射流空化原理精准控制泡沫原液量的方法及射流空化发生器

说明书

本发明公开了一种利用射流空化原理精准控制泡沫原液量的方法及射流空化器，涉及液体物料制备技术领域。所述方法包括：带压水流进入空化发生器喷射腔内形成高速水流喷出，进入负压腔室；进入负压腔室的水流压力降低，储料罐中的发泡剂开始被吸入负压腔内；随着在所述喷射腔内形成的高速水流流速的增加，进入负压腔室内的水流压力继续降低；当负压腔内的压力降低到液体的空化压力时，负压腔室内部分区域出现空泡，空化发生器负压腔内达到射流空化阶段，空化发生器负压腔内外压差恒定，发泡剂被稳定的吸入负压腔与发泡剂混合成泡沫液。本发明适用于各种化学、医药、混合物的制备工艺中。

技术领域

本发明涉及液体物料制备技术领域，尤其是涉及一种利用射流空化原理精准控制泡沫原液量的方法及射流空化发生器。

背景技术

泡沫是由液体薄膜隔离开的空泡聚集体，由于其具有密度小、粘度大、覆盖面积广、堆积性好的优点，在消防灭火及抑尘技术领域受到越来越多的关注。

泡沫灭火技术由来已久，其最先用于地面建筑及森林灭火领域，随后在石油、化工、隧道等领域逐渐被用来灭火，矿山泡沫灭火最早起源于上世纪50年代，1956年，在第九届国际煤矿安全研究所所长会议上，英国矿山安全研究所的H.S.伊斯纳尔和P.B.史密斯提出了用高倍数泡沫扑灭井下巷道火灾的试验报告，泡沫用于我国煤矿灭火的试验研究起于1959年，1964年煤炭部组织了高倍数泡沫装备技术鉴定，几十年来，这些装置在处理井下火灾事故中多有应用，其强大威力和良好的灭火效果愈来愈为人们所认识，被认为是扑灭大空间隐蔽火源的重要选择。其次，泡沫抑尘作为矿井下一种高效的降尘措施，其通过泡沫的连续喷射将尘源覆盖，并形成类封闭空间，之后利用泡沫良好的润湿、粘附及包裹特性，有效抑制了粉尘的产生及扩散，抑尘效率可达85％-90％，是常规水喷雾效率的2-3倍，目前，泡沫抑尘正被国内外十多个国家科研机构研究，并在凿岩装运、转载、掘进及采煤等井下作业点进行了应用。

但是，由于受制于泡沫制备系统复杂、操作繁琐及发泡剂成本高，泡沫消防及抑尘在过去几十年发展缓慢，始终未能在煤矿井下进行大规模推广应用，制约其发展的关键是不能实现发泡剂的稳定添加。

泡沫由发泡剂、水和气体组成，泡沫液制备方法有两种，一种是将发泡剂与水预先混合，形成均匀泡沫液；另一种是利用专门的添加装置，将发泡剂添加至有压输水管路中，在管路中混合形成预混泡沫液。第一种制备方法减少了添加发泡剂的环节，系统相对简单，但需要较大的蓄液池或储运槽车，适用性不强，第二种制备操作简单，移动方便，是目前泡沫液制备的常用方法。

目前，发泡剂的添加主要可分为定量泵添加、正压添加、负压添加三种类型。现有的泡沫制备方法中，为实现稳定控制，最为普遍且较为精确的添加方式是采用采用定量泵添加，如专利号2007200396451公布了一种煤矿井下用三相泡沫发泡剂定量添加泵，该定量添加泵可以手动无级调速，达到对发泡剂添加的稳定控制；专利号2008100235783公布了一种用于煤矿井下的泡沫除尘系统，其用小流量定量添加泵把发泡剂添加至水管中，达到稳定添加发泡剂从而实现了降尘泡沫的制备。但随着井下对带电设备管理的提高，尤其是在瓦斯矿井中，定量泵的使用受到限制。此外，正压添加是向发泡剂容器上方通入压风，利用压缩气体的压能将发泡剂添加到供水管路，该添加方式压力损失小，但是添加比例偏大，气量调节困难，也很难实现添加量的精准控制。对于负压添加的方式，专利号2011101303671一种发泡剂自动添加装置和文献“Experimental investigations on the performanceof a new design of foaming agent adding device used for dust control inunderground coal mines”提出和研究了一种并联射流式添加装置，采用阀门与射流器并联的方式，通过并联截止阀实现粗调，针型阀实现微调，该添加方式控制繁琐，而且高射流吸液过程受系统的压力变化影响较大，抗干扰能力弱，很难实现稳定添加，不能够对添加量精准控制。