本申請屬于膠體泡沫產(chǎn)生設(shè)備，具體地，涉及一種泡沫生成裝置。此外，還涉及一種凝膠泡沫生成裝置及凝膠泡沫火災(zāi)救援裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著我國城鎮(zhèn)化水平提高，高樓層、大火場等應(yīng)急救援場景逐漸增多，火災(zāi)現(xiàn)場救援狀況也日趨復(fù)雜化、緊急化，因而，對快速滅火、隔熱和阻燃等多種作用于一體的滅火劑及應(yīng)急救援裝置的需求更加迫切。

2、泡沫滅火劑是目前我國主要的消防滅火材料，常規(guī)水基泡沫滅火劑，是一種液體類泡沫，雖然可以快速部署進(jìn)行滅火，但其抗燒性能差（1000℃，4min內(nèi)），泡沫保持時(shí)間短（通常20min內(nèi)），難以起到長期隔離火災(zāi)的效果。因此，凝膠泡沫滅火技術(shù)作為一種新型的防滅火技術(shù)，能夠獲得更好的抗燒性能以及更長時(shí)間的隔離火災(zāi)效果，得到廣泛應(yīng)用，例如，無機(jī)鹽類凝膠體系的滅火劑，是一種固體類泡沫，不僅具有普通泡沫良好的流動(dòng)性與覆蓋密封性，還具有抗燒性能異常好（1000℃，20min以上）、泡沫保持時(shí)間長（24h以上）等突出優(yōu)點(diǎn)。

3、目前，在煤炭滅火領(lǐng)域，凝膠泡沫滅火技術(shù)作為一種新型、高效礦井防滅火技術(shù)被廣泛應(yīng)用，但是，存在凝膠泡沫滅火劑不能發(fā)泡的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種泡沫生成裝置，實(shí)現(xiàn)凝膠泡沫具有較高的發(fā)泡倍數(shù)。本申請的目的之二是提供一種凝膠泡沫生成裝置。本申請的目的之三是提供一種凝膠泡沫火災(zāi)救援裝置。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請第一方面提供一種泡沫生成裝置，包括用于發(fā)泡液和壓縮氣體混合的混合器以及一次膨脹器，所述混合器與一次膨脹器連接，所述發(fā)泡液與壓縮氣體混合而形成氣液混合流體，所述一次膨脹器的一次膨脹腔內(nèi)設(shè)置有用于使所述氣液混合流體發(fā)泡的發(fā)泡組件。

3、在一些實(shí)施方式中，所述混合器包括第一混合器和第二混合器，所述第一混合器、第二混合器和一次膨脹器依次連接，所述第一混合器的發(fā)泡液通道和壓縮氣體通道均與所述第二混合器的紊流腔連通，以使發(fā)泡液與壓縮氣體混合而形成氣液混合流體，所述紊流腔與所述一次膨脹器的一次膨脹腔連通，所述紊流腔的橫截面積小于所述一次膨脹腔的橫截面積。

4、本申請第二方面提供一種凝膠泡沫生成裝置，設(shè)置有上述的泡沫生成裝置，所述一次膨脹腔與凝膠混合反應(yīng)裝置連接，以將經(jīng)過所述氣液混合流體發(fā)泡后形成的泡沫流體輸送至所述凝膠混合反應(yīng)裝置進(jìn)行凝膠。

5、在一些實(shí)施方式中，所述凝膠混合反應(yīng)裝置包括收縮器，所述收縮器包括與所述一次膨脹腔連通的收縮腔，所述收縮腔的橫截面積小于所述一次膨脹腔的橫截面積，所述收縮器沿其周向設(shè)置有若干與所述收縮腔連通的促凝劑注入孔。

6、在一些實(shí)施方式中，所述凝膠混合反應(yīng)裝置還包括用于均化經(jīng)過凝膠的所述泡沫流體的二次膨脹器，所述收縮器和二次膨脹器依次連接。

7、在一些實(shí)施方式中，所述二次膨脹器遠(yuǎn)離所述收縮器的一端安裝有噴嘴。

8、在一些實(shí)施方式中，所述二次膨脹器包括與所述收縮腔連通的二次膨脹腔，所述二次膨脹腔內(nèi)布置有用于對經(jīng)過凝膠的所述泡沫流體旋流攪拌的均化組件。

9、在一些實(shí)施方式中，所述均化組件包括旋轉(zhuǎn)軸和若干螺旋葉片，各個(gè)所述螺旋葉片依次布置在所述旋轉(zhuǎn)軸上，以形成螺旋葉片組。

10、在一些實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)軸上交替布置有正旋的所述螺旋葉片和反旋的所述螺旋葉片。

11、在一些實(shí)施方式中，所述螺旋葉片的螺旋長度為0.4~0.6倍的螺距。

12、在一些實(shí)施方式中，所述螺旋葉片的螺旋角為30~60°。

13、在一些實(shí)施方式中，所述螺旋葉片組的長度為4~8倍的螺距。

14、在一些實(shí)施方式中，所述收縮腔與所述二次膨脹腔之間設(shè)置有二次錐形擴(kuò)散區(qū)域，所述二次錐形擴(kuò)散區(qū)域的錐角β為7.5~25°。

15、在一些實(shí)施方式中，所述第一混合器、第二混合器、一次膨脹器、收縮器和二次膨脹器依次相連為一體結(jié)構(gòu)。

16、在一些實(shí)施方式中，所述收縮腔的軸線垂直于所述促凝劑注入孔的軸線，所述促凝劑注入孔與所述收縮腔遠(yuǎn)離所述一次膨脹腔的一端的距離為x，所述收縮腔的直徑為d，所述x與d滿足如下式子：

17、

18、其中，up為所述收縮腔內(nèi)泡沫流體的平均流速，uc為促凝劑平均注入流速，c為系數(shù)。

19、在一些實(shí)施方式中，所述紊流腔與所述一次膨脹腔之間設(shè)置有一次錐形擴(kuò)散區(qū)域，所述一次錐形擴(kuò)散區(qū)域的錐角α小于等于30°，所述紊流腔長度l1為所述紊流腔直徑d1的3~10倍。

20、在一些實(shí)施方式中，所述發(fā)泡組件為所述一次膨脹腔的底部與頂部交替布置的擋板。

21、在一些實(shí)施方式中，所述擋板上設(shè)置有若干通孔。

22、在一些實(shí)施方式中，所述擋板為半圓板。

23、在一些實(shí)施方式中，所述一次膨脹腔的直徑d2為所述紊流腔的直徑d1的2~5倍，所述一次膨脹腔的長度l2為所述一次膨脹腔的直徑d2的2~10倍。

24、在一些實(shí)施方式中，所述第一混合器包括第一主體和第二主體，所述第二主體套設(shè)在所述第一主體上，所述第一主體朝向所述第二混合器的一端為截面面積逐漸減小的錐形端，第二混合器所述第二主體朝向所述第二混合器第一混合器的一端具有截面面積逐漸減小的錐形槽，所述錐形槽與所述紊流腔連通，所述錐形端與所述錐形槽之間形成所述壓縮氣體通道，所述壓縮氣體通道為環(huán)形通道，所述發(fā)泡液通道為沿所述第一混合器軸向貫穿所述第一主體的中空通道。

25、在一些實(shí)施方式中，所述發(fā)泡液通道出口位置距所述紊流腔起始位置的間距s為所述發(fā)泡液通道出口位置直徑d1的0.5~1.5倍，所述壓縮氣體通道的收縮錐角為60~90°。

26、本申請第三方面提供一種凝膠泡沫火災(zāi)救援裝置，設(shè)置有上述的凝膠泡沫生成裝置。

27、通過上述技術(shù)方案，采用混合器和一次膨脹器組合使用，在混合器內(nèi)使發(fā)泡液與壓縮氣體發(fā)生混合，然后在一次膨脹器的一次膨脹腔內(nèi)設(shè)置發(fā)泡組件，可以使具有較高黏度的發(fā)泡液具有較高的發(fā)泡倍數(shù)。

28、本申請實(shí)施方式的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種泡沫生成裝置，其特征在于，包括用于發(fā)泡液和壓縮氣體混合的混合器以及一次膨脹器（3），所述混合器與一次膨脹器（3）連接，所述發(fā)泡液與壓縮氣體混合而形成氣液混合流體，所述一次膨脹器（3）的一次膨脹腔（31）內(nèi)設(shè)置有用于使所述氣液混合流體發(fā)泡的發(fā)泡組件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫生成裝置，其特征在于，所述混合器包括第一混合器（1）和第二混合器（2），所述第一混合器（1）、第二混合器（2）和一次膨脹器（3）依次連接，所述第一混合器（1）的發(fā)泡液通道（11）和壓縮氣體通道（12）均與所述第二混合器（2）的紊流腔（21）連通，以使發(fā)泡液與壓縮氣體混合而形成氣液混合流體，所述紊流腔（21）與所述一次膨脹器（3）的一次膨脹腔（31）連通，所述紊流腔（21）的橫截面積小于所述一次膨脹腔（31）的橫截面積。

3.一種凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，設(shè)置有權(quán)利要求2所述的泡沫生成裝置，所述一次膨脹腔（31）與凝膠混合反應(yīng)裝置連接，以將經(jīng)過所述氣液混合流體發(fā)泡后形成的泡沫流體輸送至所述凝膠混合反應(yīng)裝置進(jìn)行凝膠。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述凝膠混合反應(yīng)裝置包括收縮器（4），所述收縮器（4）包括與所述一次膨脹腔（31）連通的收縮腔（41），所述收縮腔（41）的橫截面積小于所述一次膨脹腔（31）的橫截面積，所述收縮器（4）沿其周向設(shè)置有若干與所述收縮腔（41）連通的促凝劑注入孔（42）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述凝膠混合反應(yīng)裝置還包括用于均化經(jīng)過凝膠的所述泡沫流體的二次膨脹器（5），所述收縮器（4）和二次膨脹器（5）依次連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述二次膨脹器（5）遠(yuǎn)離所述收縮器（4）的一端安裝有噴嘴（6）。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述二次膨脹器（5）包括與所述收縮腔（41）連通的二次膨脹腔（51），所述二次膨脹腔（51）內(nèi)布置有用于對經(jīng)過凝膠的所述泡沫流體旋流攪拌的均化組件。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述均化組件包括旋轉(zhuǎn)軸（71）和若干螺旋葉片（72），各個(gè)所述螺旋葉片（72）依次布置在所述旋轉(zhuǎn)軸（71）上，以形成螺旋葉片組。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸（71）上交替布置有正旋的所述螺旋葉片（72）和反旋的所述螺旋葉片（72）。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述螺旋葉片（72）的螺旋長度為0.4~0.6倍的螺距。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述螺旋葉片（72）的螺旋角為30~60°。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述螺旋葉片組的長度為4~8倍的螺距。

13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述收縮腔（41）與所述二次膨脹腔（51）之間設(shè)置有二次錐形擴(kuò)散區(qū)域，所述二次錐形擴(kuò)散區(qū)域的錐角β為7.5~25°。

14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述第一混合器（1）、第二混合器（2）、一次膨脹器（3）、收縮器（4）和二次膨脹器（5）依次相連為一體結(jié)構(gòu)。

15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述收縮腔（41）的軸線垂直于所述促凝劑注入孔（42）的軸線，所述促凝劑注入孔（42）與所述收縮腔（41）遠(yuǎn)離所述一次膨脹腔（31）的一端的距離為x，所述收縮腔（41）的直徑為d，所述x與d滿足如下式子：

16.根據(jù)權(quán)利要求2至15中任一項(xiàng)所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述紊流腔（21）與所述一次膨脹腔（31）之間設(shè)置有一次錐形擴(kuò)散區(qū)域，所述一次錐形擴(kuò)散區(qū)域的錐角α小于等于30°，所述紊流腔（21）長度l1為所述紊流腔（21）直徑d1的3~10倍。

17.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述發(fā)泡組件為所述一次膨脹腔（31）的底部與頂部交替布置的擋板（32）。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述擋板（32）上設(shè)置有若干通孔。

19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述擋板（32）為半圓板。

20.根據(jù)權(quán)利要求2至15中任一項(xiàng)所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述一次膨脹腔（31）的直徑d2為所述紊流腔（21）的直徑d1的2~5倍，所述一次膨脹腔（31）的長度l2為所述一次膨脹腔（31）的直徑d2的2~10倍。

21.根據(jù)權(quán)利要求2至15中任一項(xiàng)所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述第一混合器（1）包括第一主體和第二主體，所述第二主體套設(shè)在所述第一主體上，所述第一主體朝向所述第二混合器（2）的一端為截面面積逐漸減小的錐形端，所述第二主體第二混合器朝向所述第二混合器（2）第一混合器的一端具有截面面積逐漸減小的錐形槽，所述錐形槽與所述紊流腔連通，所述錐形端與所述錐形槽之間形成所述壓縮氣體通道（12），所述壓縮氣體通道（12）為環(huán)形通道，所述發(fā)泡液通道（11）為沿所述第一混合器（1）軸向貫穿所述第一主體的中空通道。

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的凝膠泡沫生成裝置，其特征在于，所述發(fā)泡液通道（11）出口位置距所述紊流腔（21）起始位置的間距s為所述發(fā)泡液通道（11）出口位置直徑d1的0.5~1.5倍，所述壓縮氣體通道（12）的收縮錐角為60~90°。

23.一種凝膠泡沫火災(zāi)救援裝置，其特征在于，設(shè)置有權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的凝膠泡沫生成裝置。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及膠體泡沫產(chǎn)生設(shè)備，公開了泡沫生成裝置、凝膠泡沫生成裝置及凝膠泡沫火災(zāi)救援裝置，包括泡沫生成裝置，所述泡沫生成裝置包括依次連接的第一混合器、第二混合器和一次膨脹器，所述第一混合器的發(fā)泡液通道和壓縮氣體通道均與所述第二混合器的紊流腔連通，以使發(fā)泡液與壓縮氣體混合而形成氣液混合流體，所述紊流腔與所述一次膨脹器的一次膨脹腔連通，所述紊流腔的橫截面積小于所述一次膨脹腔的橫截面積，所述一次膨脹腔內(nèi)設(shè)置有用于使所述氣液混合流體發(fā)泡的發(fā)泡組件。本申請的泡沫生成裝置、凝膠泡沫生成裝置及凝膠泡沫火災(zāi)救援裝置實(shí)現(xiàn)凝膠泡沫具有較高的發(fā)泡倍數(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉延斌,文杰,郭倫文,蔣凱歌,李睿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中聯(lián)重科股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240204
技術(shù)公布日：2024/12/19