发泡器的研究现状综述祝超

王浩 刘玉言 徐媛

摘 要：泡沫的用途较为广泛，在泡沫的产生过程中，发泡器的作用举足轻重。文章针对目前现有的发泡器结构形式进行简要的分析和归纳总结，提出了今后发泡器应当研究和改进的方向。

关键词：泡沫；发泡器；结构形式

中图分类号：TU998.13 文献标志码：A 文章编号：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

泡沫的用途较为广泛，消防中的泡沫灭火、选矿中的泡沫浮选、油藏中的泡沫驱、矿井中的泡沫除尘等等。在泡沫的制备过程中，发泡器起到关键性的作用，本文对现有的发泡器结构形式进行简要的分析和归纳总结，试图为今后发泡器的研制和改进提供一定的参考。

2 现有发泡器的结构形式

2.1 用于消防的发泡器的结构形式

PFS-100型高倍数泡沫发生器[1]：

图1为PFS-100型高倍数泡沫发生器结构示意图。混合液由压力水和发泡剂溶液经过比例混合器后形成，混合液在压力作用下进入泡沫发生器。当混合液通过泡沫发生器的喷嘴时，喷嘴由于受到混合液的冲击作用而发生高速旋转运动。同轴风机旋转产生鼓风，混合液由喷嘴喷到发泡网上，混合液受到风流吹动作用产生泡沫体，进一步大量泡沫体从发泡网上脱离形成泡沫群，输送到火区，起到隔氧灭火的作用。

2.2 用于泡沫浮选的发泡器的结构形式

目前，比较先进的用于泡沫浮选的发泡器的结构形式為射流微泡发生器[2，3]。射流微泡发生器的结构如图2所示，主要组成部分包括以下几个部分：喷嘴、吸气室、进气管、微孔挡板、喉管、扩散管等。

其工作原理类似于液气射流泵[4]。利用流体力学进行分析，泡沫浮选的工作介质为循环矿浆，循环矿浆通过加压后，由喷嘴喷出形成高速射流，在吸气室内形成负压状态，外部的空气通过吸气口卷入到吸气室内，与高速循环矿浆混合，在喉管内产生强烈的湍流，从而产生大量的微泡。

2.3 用于泡沫驱的发泡器的结构形式[5]

2.3.1 涡轮式

图3为涡轮式泡沫发生器结构示意图。其核心部件是涡轮组件，其结构与涡轮钻具中的定子和转子类似，气体、液体及表面活性剂由不同的入口进入泡沫发生器，经过涡轮组件，流道的面积、流体的形状、流体方向发生较大的改变，进而使气、液充分进行混和、碰撞、挤压，发泡效率较高，产生的泡沫性能稳定。其不足之处是涡轮组件的加工制造较复杂，一旦损坏，不易维修。

2.3.2 螺旋式

图4为螺旋式泡沫发生器结构示意图。气液两股流体由不同的入口进入泡沫发生器，由配气盘喷嘴喷射到配气盘腔室中，多个切割边的铜片缠绕在开有螺旋槽的心体上，将产生的大泡沫进一步分割成均匀细密的小泡沫。换向盘起到改变流体流动方向的作用，用于增强气液混合效果。

2.3.3 同心管式

图5为同心管式泡沫发生器结构示意图。这种发泡器由两根不同直径的管子组成，其安装方式是同心安装。液体由进液管进入到内管和外管之间的环形空间；气体注入到内管中，内管上开有一定数量的孔眼，气液经充分混合后形成泡沫。形成的泡沫尺寸与内管上孔眼的尺寸有关。

2.3.4 档板式

图6为挡板式泡沫发生器结构示意图。这种发泡器用在雾化钻井领域。气液两股流体由同一入口进入到发泡器中，采用这种方式的原因是由于雾化钻井需要的气体量较大。挡板用于改变流体的流动方向，进一步增强气液两股流体的混合效果，提高发泡效率。

2.4 用于泡沫除尘的发泡器的结构形式

2.4.1 网式泡沫发生器[6]

图7为网式发泡器的结构示意图。其主要由风机、发泡网、喷嘴、压力泵和供液软管等几部分组成。风机提供压力气体，压力气体通过网式发泡器，将发泡剂稀释液均匀的喷到发泡网上，压力气体的存在能够连续产生大量的泡沫，泡沫通过输送管路或直接将其喷洒到产尘点处，从而起到降尘的作用。

2.4.2 孔隙式

图8为孔隙式泡沫发生器的结构示意图。这种发泡器的原理是利用填充物间存在的孔隙，进而产生均匀细腻的泡沫。通常填充物采用棘爪环、钢棉、车床铁屑及玻璃球等物体。可以利用钢板钻孔，或具有一定强度的钢丝网用来作为孔板，孔板的孔洞尺寸应小于填充物的尺寸，防止填充物漏出。

2.4.3 自吸空气-发泡剂旋流式发泡器[7]

图9为自吸空气-发泡剂旋流式发泡器结构示意图。自吸空气-发泡剂旋流式发泡器，它的动力是小流量的压力水射流，原理是利用射流卷吸效应及其形成的负压作用，能够自动吸入周围环境中的空气以及发泡剂，转变泡沫制备中所需物质要素的供给方式；采用旋流方法及其构件降低气液发泡介质的流动阻力及能量损失，同时保证气液混合强度，实现产泡过程中能量要素的集约化利用，提高产泡能力和泡沫出口能量。

3 结束语

本文总结了目前具有代表性的发泡器的结构形式，介绍了其应用的场合。笔者认为，今后发泡器的研究方向应当向结构简单、加工制作方便、低成本、高可靠性的方向发展。结合现场的应用情况，需要进一步提高发泡器的发泡效果，对现有的发泡器的结构需要进一步进行优化。

参考文献：

[1]PFS-100型高倍数泡沫发生器[J].消防技术与产品信息，2004（10）：76-77.

[2]李磊.射流微泡发生器工作参数及实验检测装置研究[D].昆明理工大学，2008.

[3]谢军.数值模拟在微泡浮选关键技术中的应用研究[D].昆明理工大学，2008.

[4]刘炯天.旋流-静态微泡浮选柱及洁净煤制备研究[D].北京：中国矿业大学，1998.

[5]申瑞臣.泡沫发生器结构设计综述[J].石油机械，1993（05）：52-55.

[6]蒋仲安，李怀宇，杜翠凤.泡沫发生器性能和除尘效率的实验研究与分析[J].金属矿山，1996（05）：41-43+54.

[7]王和堂.自吸空气-发泡剂旋流产泡机理及抑尘技术研究[D].徐州：中国矿业大学，2014.