發泡器的研究現狀綜述祝超

王浩 劉玉言 徐媛

摘 要：泡沫的用途較為廣泛，在泡沫的產生過程中，發泡器的作用舉足輕重。文章針對目前現有的發泡器結構形式進行簡要的分析和歸納總結，提出了今后發泡器應當研究和改進的方向。

關鍵詞：泡沫；發泡器；結構形式

中圖分類號：TU998.13 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）14-0086-03

Abstract： Foam is widely used， and in the process of foam generation， the role of foaming device is very important. Based on the analysis and summary of the present structure of foaming apparatus， this paper puts forward the direction of research and improvement of foaming device in the future.

Keywords： foam； foaming device； structural form

1 概述

泡沫的用途較為廣泛，消防中的泡沫滅火、選礦中的泡沫浮選、油藏中的泡沫驅、礦井中的泡沫除塵等等。在泡沫的制備過程中，發泡器起到關鍵性的作用，本文對現有的發泡器結構形式進行簡要的分析和歸納總結，試圖為今后發泡器的研制和改進提供一定的參考。

2 現有發泡器的結構形式

2.1 用于消防的發泡器的結構形式

PFS-100型高倍數泡沫發生器[1]：

圖1為PFS-100型高倍數泡沫發生器結構示意圖。混合液由壓力水和發泡劑溶液經過比例混合器后形成，混合液在壓力作用下進入泡沫發生器。當混合液通過泡沫發生器的噴嘴時，噴嘴由于受到混合液的沖擊作用而發生高速旋轉運動。同軸風機旋轉產生鼓風，混合液由噴嘴噴到發泡網上，混合液受到風流吹動作用產生泡沫體，進一步大量泡沫體從發泡網上脫離形成泡沫群，輸送到火區，起到隔氧滅火的作用。

2.2 用于泡沫浮選的發泡器的結構形式

目前，比較先進的用于泡沫浮選的發泡器的結構形式為射流微泡發生器[2，3]。射流微泡發生器的結構如圖2所示，主要組成部分包括以下幾個部分：噴嘴、吸氣室、進氣管、微孔擋板、喉管、擴散管等。

其工作原理類似于液氣射流泵[4]。利用流體力學進行分析，泡沫浮選的工作介質為循環礦漿，循環礦漿通過加壓后，由噴嘴噴出形成高速射流，在吸氣室內形成負壓狀態，外部的空氣通過吸氣口卷入到吸氣室內，與高速循環礦漿混合，在喉管內產生強烈的湍流，從而產生大量的微泡。

2.3 用于泡沫驅的發泡器的結構形式[5]

2.3.1 渦輪式

圖3為渦輪式泡沫發生器結構示意圖。其核心部件是渦輪組件，其結構與渦輪鉆具中的定子和轉子類似，氣體、液體及表面活性劑由不同的入口進入泡沫發生器，經過渦輪組件，流道的面積、流體的形狀、流體方向發生較大的改變，進而使氣、液充分進行混和、碰撞、擠壓，發泡效率較高，產生的泡沫性能穩定。其不足之處是渦輪組件的加工制造較復雜，一旦損壞，不易維修。

2.3.2 螺旋式

圖4為螺旋式泡沫發生器結構示意圖。氣液兩股流體由不同的入口進入泡沫發生器，由配氣盤噴嘴噴射到配氣盤腔室中，多個切割邊的銅片纏繞在開有螺旋槽的心體上，將產生的大泡沫進一步分割成均勻細密的小泡沫。換向盤起到改變流體流動方向的作用，用于增強氣液混合效果。

2.3.3 同心管式

圖5為同心管式泡沫發生器結構示意圖。這種發泡器由兩根不同直徑的管子組成，其安裝方式是同心安裝。液體由進液管進入到內管和外管之間的環形空間；氣體注入到內管中，內管上開有一定數量的孔眼，氣液經充分混合后形成泡沫。形成的泡沫尺寸與內管上孔眼的尺寸有關。

2.3.4 檔板式

圖6為擋板式泡沫發生器結構示意圖。這種發泡器用在霧化鉆井領域。氣液兩股流體由同一入口進入到發泡器中，采用這種方式的原因是由于霧化鉆井需要的氣體量較大。擋板用于改變流體的流動方向，進一步增強氣液兩股流體的混合效果，提高發泡效率。

2.4 用于泡沫除塵的發泡器的結構形式

2.4.1 網式泡沫發生器[6]

圖7為網式發泡器的結構示意圖。其主要由風機、發泡網、噴嘴、壓力泵和供液軟管等幾部分組成。風機提供壓力氣體，壓力氣體通過網式發泡器，將發泡劑稀釋液均勻的噴到發泡網上，壓力氣體的存在能夠連續產生大量的泡沫，泡沫通過輸送管路或直接將其噴灑到產塵點處，從而起到降塵的作用。

2.4.2 孔隙式

圖8為孔隙式泡沫發生器的結構示意圖。這種發泡器的原理是利用填充物間存在的孔隙，進而產生均勻細膩的泡沫。通常填充物采用棘爪環、鋼棉、車床鐵屑及玻璃球等物體。可以利用鋼板鉆孔，或具有一定強度的鋼絲網用來作為孔板，孔板的孔洞尺寸應小于填充物的尺寸，防止填充物漏出。

2.4.3 自吸空氣-發泡劑旋流式發泡器[7]

圖9為自吸空氣-發泡劑旋流式發泡器結構示意圖。自吸空氣-發泡劑旋流式發泡器，它的動力是小流量的壓力水射流，原理是利用射流卷吸效應及其形成的負壓作用，能夠自動吸入周圍環境中的空氣以及發泡劑，轉變泡沫制備中所需物質要素的供給方式；采用旋流方法及其構件降低氣液發泡介質的流動阻力及能量損失，同時保證氣液混合強度，實現產泡過程中能量要素的集約化利用，提高產泡能力和泡沫出口能量。

3 結束語

本文總結了目前具有代表性的發泡器的結構形式，介紹了其應用的場合。筆者認為，今后發泡器的研究方向應當向結構簡單、加工制作方便、低成本、高可靠性的方向發展。結合現場的應用情況，需要進一步提高發泡器的發泡效果，對現有的發泡器的結構需要進一步進行優化。

參考文獻：

[1]PFS-100型高倍數泡沫發生器[J].消防技術與產品信息，2004（10）：76-77.

[2]李磊.射流微泡發生器工作參數及實驗檢測裝置研究[D].昆明理工大學，2008.

[3]謝軍.數值模擬在微泡浮選關鍵技術中的應用研究[D].昆明理工大學，2008.

[4]劉炯天.旋流-靜態微泡浮選柱及潔凈煤制備研究[D].北京：中國礦業大學，1998.

[5]申瑞臣.泡沫發生器結構設計綜述[J].石油機械，1993（05）：52-55.

[6]蔣仲安，李懷宇，杜翠鳳.泡沫發生器性能和除塵效率的實驗研究與分析[J].金屬礦山，1996（05）：41-43+54.

[7]王和堂.自吸空氣-發泡劑旋流產泡機理及抑塵技術研究[D].徐州：中國礦業大學，2014.