ПЕНОГЕНЕРАТОР И СПОСОБ ЕГО ПРОМЫВКИ И ОСУШКИ Российский патент 2002 года по МПК B01F3/04 

Изобретение относится к устройствам для приготовления технической пены, преимущественно в промышленности строительных материалов, но может быть использовано и в других областях - при пожаротушении, в горной и нефтегазодобыващей промышленности и пр.

Для разных целей требуются пены с разными характеристиками, например, при изготовлении пенобетона обычным способом и путем сухой минерализации требуются пены разной кратности; в других случаях необходима либо крупноячеистая пена, либо мелкоячеистая. Эта проблема решается выбором конструкции пеногенератора.

Известно устройство для приготовления технической пены, включающее каналы подачи воды, пенообразователя, а также пе-ногенерирующие сетки, на которых и образуется пена [1].

Недостаток устройства в отсутствии специального канала (патрубка) для подсоса воздуха, вследствие чего невозможно получение пены высокой кратности.

Известно устройство для приготовления технической пены, включающее патрубок подачи пенообразователя, патрубок сжатого воздуха, пеногенерирующие сетки и камеру диспергирования, заполненную металлической стружкой [2].

Недостаток устройства в том, что для преодоления сопротивления потоку пены в камере диспергирования необходим значительный напор, а следовательно, и расход воздуха, что затрудняет получение пены низкой кратности, которая необходима, например, при сухой минерализации пенобетонной смеси.

Известен пеногенератор, включающий корпус в виде диффузора, распылитель и пакет сеток [3].

Его недостаток в невозможности нагнетания пены по трубопроводам, т.к. это устройство эжекционного типа (воздух эжектируется из окружающего пространства струей пенообразователя). Известно множество пеногенераторов эжекционного типа [4-8].

Известен пеногенератор, в котором предусмотрена подача сжатого газа [9].

Однако это устройство не содержит камеры диспергирования, вследствие чего оно неспособно производить мелкоячеистую пену.

Известен пеногенератор, в котором и пенообразователь и воздух подают в камеру смешивания при помощи насосов [10].

Это устройство также не содержит высокоэффективной камеры диспергирования, заполненной диспергирующим материалом - путаной проволокой или металлической стружкой, а следовательно, оно не обеспечивает получения мелкоячеистой пены.

Известен пеногенератор, в котором пенообразователь и воздух подают в форсунку под избыточным давлением, а между форсункой и выпускным патрубком установлена камера диспергирования, заполненная волокнистым материалом, например путаной металлической проволокой [11]; поскольку предусмотрена подача компонентов под избыточным давлением и показаны разные каналы для их ввода в форсунку, то необходимыми узлами пеногенератора являются насос для подачи жидкости и компрессор для подачи воздуха; на чертежах описания изобретения эти узлы не показаны, но где бы они ни находились, они являются неотъемлемой частью рассматриваемого устройства, ибо без них пеногенератор неработоспособен.

Недостатком данного пеногенератора является то, что не раскрыты коммуникации, связывающие насос и компрессор с форсункой, камерой диспергирования и другими узлами, в частности не показаны вентили, отводы, обратные клапаны и пр., а это отражается на технологических возможностях устройства.

Известен пеногенератор (прототип), включающий насос, обеспечивающий подачу пенообразователя под давлением, компрессор, устройство для получения пеновоздушной смеси, камеру смешивания, пеногенерирующие сетки, камеру диспергирования, заполненную диспергирующим материалом, выпускной патрубок, вентили [12]. В прототипе устройством для получения пеновоздушной смеси является не форсунка, а турбинки, однако по количеству существенных признаков, совпадающих с предложенным решением, и аналогичности их назначения, рассматриваемый пеногенератор принят в качестве прототипа.

Недостатки прототипа: он не может работать в режиме пеногенератора эжекционного типа, не имеет защиты от попадания пенообразователя в компрессор или воздуха в насос (во время работы насоса), не имеет каналов для промывки системы и просушивания ее сжатым воздухом, не имеет патрубков сброса для удаления из системы промывочных жидкостей, не имеет узлов, обеспечивающих точную дозированную подачу пенообразователя и сжатого воздуха, не содержит узлов, обеспечивающих временное отключение камеры диспергирования; обобщая недостатки прототипа, можно сказать: он имеет ограниченные технологические возможности. Другим недостатком прототипа является малый срок межремонтной службы, поскольку диспергирующий материал способен заиливаться с понижением пропускной способности пеногенератора, а специальных узлов, обеспечивающих продление срока службы, он не имеет.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей пеногенератора и увеличение межремонтного срока его службы.

Сущность изобретения. Пеногенератор содержит: гидравлический насос с патрубками подачи в него пенообразователя и воды (или иных, например промывочных, жидкостей), а также обратный клапан на выходе; компрессор с патрубками подачи воздуха или иного (например, инертного) газа и с обратным клапаном на выходе; благодаря наличию и насоса, и компрессора устройство может работать как напорный (не эжекционный) пеногенератор; содержится также устройство для получения пеновоздушной смеси, в виде пневмогидравлической форсунки; камера смешивания; пеногенерирующие сетки; съемная камера диспергирования, заполненная диспергирующим материалом типа металлической стружки, путаной проволоки; решетки для диспергирующего материала; выпускной патрубок; запорные вентили.

Пеногенератор характеризуется следующими особенностями: а) канал, подающий воздух из компрессора 2 в форсунку 3, снабжен патрубком сброса 18 с вентилем 12, благодаря этому пеногенератор приобретает возможность работать как широко распространении эжекционный, в котором эжектирующей средой является раствор пенообразователя, а эжектируемой - воздух; б) канал, подающий пенообразователь в форсунку 3, также снабжен патрубком сброса 17, через который возможна безнапорная подача пенообразователя, при этом пеногенератор работает как эжекционный, но в режиме автомобильного карбюратора, когда эжектируемой средой является жидкость, а не воздух; такая инверсия не может не отразиться на характеристиках получаемой пены, а значит, она расширяет технологические возможности пеногенератора; в) на каналах, подающих пенообразователь и воздух в форсунку 3, кроме грубых запорных вентилей 9 и 11, последовательно установлены точные дозаторы жидкости и газа (15 и 16), выполненные, например, в виде пережимаемых винтом резиновых вставок; это также расширяет технологические возможности пеногенератора, т.к. обеспечивает получение пены со стабильными заданными свойствами; г) система трубопроводов и вентилей смонтирована с возможностью периодической промывки всех каналов и узлов, включая форсунку, камеру смешивания, пеногенерирующие сетки и камеру диспергирования; это способствует увеличению межремонтного срока службы; д) компрессор и насос снабжены обратными клапананами 8, предотвращающими непредусмотренное попадание воздуха в гидравлический насос и влаги - в компрессор; это также удлиняет срок службы; е) после промывки, в конце работы, целесообразно продуть всю систему сжатым воздухом, включая гидравлический насос и камеру диспергирования, удалить таким образом остатки влаги через патрубки сброса и осушить воздухом все детали, чтобы предотвратить коррозию, увеличить срок службы; для этого предусмотрен специальный трубопровод 14, соединяющий компрессор с насосом; ж) камера диспергирования 6 выполнена съемной, крепящейся к камере смешивания и к выпускному патрубку на болтах; это существенно расширяет технологические возможности пеногенератора, поскольку позволяет не только получать пены с разной дисперсностью (за счет установки разных камер), но и работать вообще без камеры диспергирования, обеспечивая высокую дальность полета струи в в режиме эжекции (это может оказаться полезным даже при работе пеногенератора в составе пенобетоносмесительной установки, например в случае внезапного пожара на заводе пенобетонных изделий).

Технический результат: расширение технологических возможностей пеногенератора, увеличение межремонтного срока его службы.

Изобретение поясняется графическим материалом, где показан разрез основных деталей пеногенератора. Обозначения: 1 - гидравлический насос; 2 - компрессор; 3 - пневмогидравлическая форсунка; 4 - камера смешивания; 5 - пеногенерирующие сетки; 6 - камера диспергирования; 7 - выпускной патрубок; 8 - обратный клапан; 9, 10, 11, 12, 13 - запорные вентили; 14 - трубопровод, подающий сжатый воздух к гидравлическому насосу; 15 и 16 - дозаторы жидкости и газа; 17 и 18 - патрубки сброса.

Работа пеногенератора и сущность предложенного способа его эксплуатации. При изготовлении пены для пенобетонных изделий перекрывают вентили 10, 12 и 13, но открывают вентили 9 и 11; в насосе 1 закрывают пробкой патрубок для воды, а в другой патрубок подают пенообразователь; далее закрывают пробкой патрубок газа в компрессоре 2, включают компрессор и начинают регулирровать дозаторы 15 и 16; в результате из выпускного патрубка 7 начинает поступать пена требуемой кондиции, которая направляется в пенобетоносмеситель.

Если запланирована работа пеногенератора в режиме эжекции с подсосом воздуха, то, при закрытых вентилях 10 и 13, открывают вентили 9, 11 и 12, включают насос 1 при выключенном компрессоре 2.

Если запланировано получение мощной струи без особых требований к структуре пены, то удаляют камеру диспергирования 6, патрубок 7 присоединяют непосредственно к камере смешивания 4, перекрывают вентили 10, 12 и 13, открывают вентили 9 и 11 (если есть такая необходимость и возможность, то в компрессор 2 подают инертный газ, например азот, а патрубок для воздуха закрывают пробкой, этот прием весьма эффективен при пожаротушении).

Сущность способа промывки и осушки рассматриваемого пеногератора состоит в следующем. После окончания работы в насос 1 подают воду или иную промывочную жидкость, предварительно закрыв пробкой патрубок для пенообразователя, закрывают вентили 10 и 13, но открывают 9, 11 и 12, включают насос 1; в результате промывочная жидкость под давлением поступает к вентилю 9, дозатору 15, к форсунке 3; здесь струя жидкости разделяется на два потока: один промывает камеру смешивания 4, пеногенерирующие сетки 5, камеру диспергирования 6 и выпускной патрубок 7; другой поток промывает дозатор 16, вентиль 11, вентиль 12 и сбрасывается через патрубок 18; после этого открывают вентили 10 и 13, при закрытых вентилях 9, 11 и 12 продувают обратный клапан компрессора 2, вентиль 13, трубу 14, насос 2 с его обратным клапаном, вентиль 10, а остатки промывочной жидкости сбрасывают через патрубок 17; затем перекрывают вентили 10 и 12, при открытых прочих вентилях продувают вентили 9, 11 и 13, дозаторы 15 и 16, форсунку 3, камеру смешивания 4, пеногенерирующие сетки 5, камеру диспергирования 6, выпускной патрубок 7. Осушенные воздухом детали пеногенератора не корродируют, что удлиняет срок его службы.

Источники информации
1. Авт. свид. СССР 958105; класс В 28 С 5/38.

2. Авт. свид. СССР 1364484; класс В 28 С 5/38.

3. Авт. свид. СССР 470298; класс А 62 С 5/04.

4. Патант РФ 2023455; класс 5 А 62 С, 5/00.

5. Патент РФ 2023456; класс 5 А 62 С 5/02.

6. Патент РФ 2031670; класс 6 А 62 С 5/02.

7. Патент РФ 2058169; класс 6 А 62 С 5/02.

8. Патент РФ 2133829; класс 6 Е 21 F 5/00.

9. Патент РФ 2021534; класс 5 Е 21 F 5/02.

10. Патент РФ 2101176; класс 6 В 28 С 5/38.

11. Патент РФ 2047488; класс 6 В 28 С 5/38.

12. Патент РФ 2122889; класс 6 В 01 F 3/04; прототип.

Изобретение предназначено для приготовления технической пены преимущественно в промышленности строительных материалов, но может быть использовано и в других областях: при пожаротушении, в горной и нефтегазодобывающей промышленности и пр. Пеногенератор содержит гидравлический насос, компрессор, форсунку, каналы, связывающие между собой эти элементы, камеру смешивания, пеногенерирующие сетки, камеру диспергирования. Каналы, соединяющие форсунку с насосом и компрессором, содержат запорные вентили, обратные клапаны, дозаторы жидкости и газа, а также патрубки сброса с вентилями, кроме того, имеется труба с вентилем, соединяющая компрессор с насосом, а камера диспергирования выполнена съемной, с возможностью замены ее на другую или работы без камеры диспергирования. Предложенный способ состоит в том, что, используя имеющиеся коммуникации и детали пеногенератора, без привлечения дополнительных устройств осуществляют периодическую промывку и просушку всех каналов и узлов пеногенератора. Технический результат - расширение технологических возможностей пеногенератора, увеличение межремонтного срока его службы. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Пеногенератор, включающий гидравлический насос, компрессор, устройство для получения пеновоздушной смеси, каналы, связывающие между собой эти элементы, камеру смешивания, пеногенерирующие сетки, камеру диспергирования, заполненную диспергирующим материалом, выпускной патрубок и запорные вентили, отличающийся тем, что в качестве устройства для получения пеновоздушной смеси используют пневмогидравлическую форсунку, причем каналы, соединяющие ее с насосом и компрессором, содержат запорные вентили, обратные клапаны, дозаторы жидкости и газа, а также патрубки сброса с вентилями, кроме того, имеется труба с вентилем, соединяющая компрессор с насосом, а камера диспергирования выполнена съемной с возможностью замены ее на другую или работы без камеры диспергирования. 2. Пеногенератор по п. 1, отличающийся тем, что гидравлический насос содержит два входных патрубка, закрываемых пробками, один для пенообразователя, другой для воды или иной промывочной жидкости. 3. Пеногенератор по п. 1, отличающийся тем, что компрессор содержит два входных патрубка, закрываемых пробками, один для воздуха, другой для газа, например, инертного. 4. Способ промывки и осушки пеногенератора по п. 1, отличающийся тем, что после окончания работы в насос подают воду или иную промывочную жидкость и, переключая вентили, прогоняют ее по всем каналам и узлам системы, удаляя затем через патрубки сброса, а после этого все каналы и узлы системы осушают воздухом из компрессора.