УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСПЕНИВАНИЯ БИТУМИНОЗНОГО СВЯЗУЮЩЕГО Российский патент 1995 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к областям, в которых используют битуминозные связующие для смешивания с твердыми наполнителями: углями при производстве бытовых брикетов и брикетов для коксования, углеродсодержащими веществами в производстве электродных и анодных масс, неорганическими наполнителями в дорожном строительстве и производстве огнеупоров и др.

Устройство для вспенивания должно обеспечивать достаточное смешивание битуминозного связующего с пенообразователем, чтобы все связующее перешло во вспененное состояние и весь пенообразователь испарился, и получение качественной пены (высокой кратности и стабильности) на выходе при подаче на смешение с твердым наполнителем.

Известно применение в качестве устройства для вспенивания битуминозного связующего центробежно-струйной форсунки, представляющей собой пустотелую цилиндрическую камеру, имеющую два входных патрубка центральный (осевой) и тангенциальный и выходное отверстие [1] Часть связующего, уже содержащего пенообразователь, подается по тангенциальному входу в камеру, образуя вращающийся поток, а другая часть связующего поступает через центральный вход, образуя сплошную струю. Вращающаяся часть связующего взаимодействует с центральной струей, закручивая ее. При этом создается единый поток связующего, который обpазует факел в виде сплошного конуса.

Недостатки данной конструкции заключаются в том, что время смешивания пенообразователя со связующим недостаточно и (для конкретного устройства) зависит от производительности по связующему; смешивание при взаимодействии вращающейся и центральной струй недостаточно эффективно; при подаче пенообразователя в связующее до входа в устройство возможно его вспенивание перед устройством, что приводит к частичному разрушению в последнем уже образовавшихся пузырьков пены.

Наиболее близкой к предлагаемому является конструкция устройства для вспенивания связующего, представляющего собой пустотелый цилиндрический корпус, снабженный входным патрубком для пенообразователя, расположенным соосно с корпусом, боковым штуцером для подачи связующего, смесительной форсункой и конусным наконечником, установленным в корпусе со стороны выходного отверстия [2] При разности относительных скоростей потоков жидкого битуминозного связующего и пенообразователя между ними возникает трение, способствующее распределению пенообразователя в связующем. Вспенивание связующего начинается в камере смешивания, образованной корпусом и конусным наконечником, и продолжается при распылении связующего.

Недостатками этой конструкции являются, во-первых, непродолжительное, нерегулируемое время контакта связующего с пенообразователем, из-за чего значительная часть пенообразователя не успевает испариться и получаемая пена имеет невысокую кратность, во-вторых, на выходе из устройства происходит тонкое распыление образующейся пены, что приводит к охлаждению потока и тормозит дальнейшее испарение пенообразователя и увеличение кратности пены, в-третьих, из-за высокой скорости выходящего потока пены, при его столкновении с пеной, уже находящейся в смесителе, происходит частичное гашение пены, в результате чего уменьшается ее стабильность (время жизни пены), и, следовательно, ухудшается перемешивание связующего с наполнителем.

Техническим эффектом изображения является повышение кратности получаемой пены за счет выбора оптимальной продолжительности контакта связующего с пенообразователем, а также повышение стабильности полученной пены за счет уменьшения скорости вспененного связующего на выходе из устройства.

Эффект изобретения достигается тем, что устройство для вспенивания битуминозного связующего, содержащее пустотелый цилиндрический корпус с двумя входными патрубками для подачи связующего и пенообразователя, размещенные внутри корпуса и расположенные соосно с ним смесительную форсунку и камеру смешивания с выходным отверстием, согласно изобретению снабжено дополнительной камерой, установленной со стороны выходного отверстия камеры смешивания, причем стенка дополнительной камеры, размещенная напротив выходного отверстия камеры смешивания, выполнена в виде отражателя, меняющего направление потока вспененного материала. Эффект также достигается тем, что отражатель выполнен с возможностью регулирования объема дополнительной камеры и угла наклона отражателя.

Для достижения максимальной кратности вспенивания время смешивания связующего с пенообразователем должно составлять 3-9 сек, причем оптимальное время зависит от вида применяемого связующего и пенообразователя, температуры связующего и т.д. В предлагаемой конструкции устройства в результате установки дополнительной камеры (после камеры смешивания) время контакта связующего с пенообразователем возрастает, что позволяет испарить практически весь пенообразователь и за счет этого на выходе получить пену высокой кратности.

При прохождении через дополнительную камеру поток вспенивающегося связующего несколько снижает скорость и дополнительно тормозится за счет изменения направления движения после контакта с отражателем. В результате из дополнительной камеры выходит плотный поток пены (что уменьшает его охлаждение) с низкой скоростью (что позволяет избежать разрушения пузырьков образовавшейся пены). Это повышает стабильность пены и обеспечивает ее нанесение на наполнитель в состоянии наибольшей физико-химической активности.

В реальных условиях промышленных установок возможны изменения расхода связующего, его температуры, вязкостных характеристик и т.д. а в результате фактическое время смешивания пенообразователя со связующим может существенно отклоняться от оптимального, обеспечивающего максимальную кратность вспенивания. В этих условиях изменением объема дополнительной камеры можно регулировать время смешивания, а изменением угла наклона отражателя скорость и направление потока на выходе, что позволяет получить пену максималной кратности и стабильности.

На чертеже представлено устройство для вспенивания битуминозных связующих, разрез.

Устройство представляет собой цилиндрический корпус 1 с расположенными в нем смесительной форсункой 2 и камерой смешивания 3, дополнительную камеру 4, отражатель 5, два входных патрубка для пенообразователя 6 и связующего 7. Устройство выполянется из стали и снабжено обогревательной рубашкой 8.

Устройство работает следующим образом.

Связующее через входной патрубок 7 и боковые каналы 9 смесительной форсунки 2 подается в камеру смешивания 3, образуя вращающийся поток. Пенообразователь через входной патрубок 6 и центральное отверстие 10 форсунки 2 поступает в камеру смешивания 3, образуя сплошную струю. В результате взаимодействия потоков в камере смешивания пенообразователь диспергируется в связующем.

Из камеры смешивания смесь пенообразователя со связующим поступает в дополнительную камеру 4, в которой завершается перемешивание компонентов, происходит практически полное испарение пенообразователя и вспенивание связующего. Затем поток вспененного материала вступает во взаимодействие с отражателем 5, изменяет направление движения и с низкой скоростью поступает в смеситель, в котором перемешивается с наполнителем.

При отклонении от оптимальных режимов работы устройства, например, увеличении (уменьшении) производительности по связующему, соответственно снижается (возрастает) время контакта пенообразователя со связующим в камере смешивания и дополнительной камере, а также повышается (уменьшается) скорость потока вспененного связующего. Первый параметр компенсируется изменением объема дополнительной камеры путем регулирования положения отражателя, второй изменением угла наклона отражателя.

Использование предлагаемого устройства для вспенивания битуминозных связующих с дополнительной камерой оптимального объема позволяет получить вспененное связующее с кратностью и стабильностью на 30-40% выше, чем кратность и стабильность пены в устройствах известной конструкции. Это, в свою очередь, позволяет на 15% сократить время смешивания вспененного связующего с наполнителем и на 5% уменьшить расход связующего при сохранении качества получаемой смеси.

Использование: при вспенивании битуминозного связующего перед его смешиванием с твердым наполнителем в процессе производстве бытовых угольных брикетов и брекетов для коксования, электродных и анодных масс, огнеупоров, в дорожном строительстве и т. п. Сущность изобретения: устройство для вспенивания содержит пустотелый цилиндрический корпус с двумя входными патрубками для подачи связующего и пенообразователя, расположенные внутри корпуса и соосно с ним смесительную форсунку и камеру смешивания с выходным отверстием. Устройство снабжено дополнительной камерой (ДК), установленной со стороны выходного отверстия камеры смешивания. Удаленная стенка ДК выполнена в виде отражателя, меняющего направление потока вспененнего материала. Отражатель выполнен с возможностью регулирования объема дополнительной камеры и угла наклона отражателя. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВСПЕНИВАНИЯ БИТУМИНОЗНОГО СВЯЗУЮЩЕГО, содержащее пустотелый цилиндрический корпус с двумя входными патрубками для подачи связующего и пенообразователя, размещенные внутри корпуса и расположенные соосно с ним смесительную форсунку и камеру смешивания с выходным отверстием, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительной камерой, установленной со стороны выходного отверстия камеры смешивания, причем стенка дополнительной камеры, расположенная напротив выходного отверстия камеры смешивания, выполнена в виде отражателя, меняющего направление потока вспененного материала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отражатель выполнен с возможностью регулирования объема дополнительной камеры и угла наклона отражателя.