УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНЫ Российский патент 2004 года по МПК B01F3/04 B01F5/04 

Изобретение относится к технологии смешивания газов и жидкостей, а более конкретно к устройствам для получения твердеющей пены из композиции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ. Изобретение может быть использовано для создания защитных пенных экранов с целью предотвращения испарений нефти и нефтепродуктов при аварийных проливах и в технологии переработки полимеров в пористые или ячеистые изделия различного назначения.

Уровень техники.

Известен пеногенератор, содержащий корпус с пакетом пеногенерирующих сеток и распылитель жидкости в виде многосопловой форсунки. Устройство позволяет получать и подавать на расстояние 16-24 м струю пены, содержащей воду и поверхностно-активное вещество [1]. Недостатком известного устройства является невозможность получения пены из высокомолекулярных веществ.

Известен также газожидкостный генератор, содержащий две емкости для жидких компонентов пены, первую емкость с установленным в ней барботером, вторую емкость с сифоном, источник сжатого газа, магистрали связи, эжектор, смеситель, распределитель потоков и брандспойт [2]. Устройство позволяет получать пену из высокомолекулярных веществ, в частности пену из карбамидно-формальдегидной смолы. Недостатком известного устройства является малая производительность и невозможность непрерывной генерации пены без перезарядки емкостей рабочими растворами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является устройство для получения пены по патенту [3]. Согласно этому патенту устройство для получения пены содержит цилиндрический корпус, патрубки для подачи жидкости и газа и расположенные соосно корпусу рассеиватель газожидкостного потока в виде конического диффузора и сетчатый диспергатор. Устройство позволяет получать водную пену для промывки нефтяных и газовых скважин.

Недостатком известного устройства является малая производительность и невозможность непрерывной генерации полимерной пены без остановки для перезарядки емкостей растворами и получения твердеющей пены из композиции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ.

Сущность изобретения.

Задачами предлагаемого изобретения является увеличение производительности пеногенерации, обеспечение непрерывной работы устройства без остановок для перезарядки емкостей рабочими растворами и обеспечение возможности получения твердеющей пены из композиции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ.

Эта задача решается описанной ниже совокупностью признаков предлагаемого устройства. Как и известное, устройство для получения пены содержит цилиндрический корпус, смеситель, патрубки для подачи водного раствора поверхностно-активного вещества с отвердителем и сжатого газа и расположенный соосно корпусу рассеиватель газожидкостного потока в виде конического диффузора, но согласно изобретению дополнительно содержит патрубок для подачи в смеситель высокомолекулярного компонента, а патрубки для подачи водного раствора поверхностно-активного вещества с отвердителем и карбамидно-формальдегидной смолы смещены относительно оси корпуса и смесителя на расстояние, составляющее 5-15% внутреннего диаметра патрубка.

Перечень фигур чертежей.

Фигура 1. Устройство для получения пены в разрезе.

Фигура 2. Сечение патрубка для подачи водного раствора поверхностно-активного вещества с отвердителем (раствора №2).

Фигура 3. Сечение патрубка для подачи карбамидно-формальдегидной смолы (раствора №1).

Фигура 4. Принципиальная схема установки для формирования твердеющих пен.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых схематически представлено продольное сечение устройства для получения пены (фиг.1), поперечное сечение патрубков для подачи водного раствора поверхностно-активного вещества с отвердителем и карбамидно-формальдегидной смолы (фиг.2, 3), схема установки для формирования твердеющих пен (фиг.4) и пример ее исполнения.

Как показано на фигуре 1, устройство для получения пены состоит из рассеивателя газожидкостного потока 1, конусной втулки 2, корпуса 3, гайки накидной соединительной 4, представляющих собой тела вращения относительно оси (оси симметрии) 5, двух патрубков для подачи карбамидно-формальдегидной смолы 6 и для подачи водного раствора поверхностно-активного вещества с отвердителем 7, герметизирующих прокладок 8 и 9, штуцера для подачи сжатого воздуха 10. Цилиндрический корпус 3 и конусная втулка 2 образовывают первую камеру смешения. Конусная втулка 2 и основание рассеивателя газожидкостного потока 1 образовывают вторую камеру смешения 11.

Как показано на фигуре 2 и фигуре 3, оси симметрии поперечного сечения патрубков для подачи карбамидно-формальдегидной смолы 6 и водного раствора поверхностно-активного вещества с отвердителем 7 смещены относительно оси симметрии корпуса 5 на расстояние, составляющее 5-15% внутреннего диаметра патрубка.

Как показано на фигуре 4, установка для формирования твердеющих пен, в состав которой входит предлагаемое устройство для получения пены, состоит из платформы 12, на которой размещены две емкости 13, 14 (для растворов № 1 и № 2), двух пеногенерирующих устройств по изобретению, уложенных в ящик 15 (ящик ЗИП), двух электронасосных агрегатов 16, 17, воздушного компрессора с электроприводом 18, фильтрационного модуля 19, системы воздушных и жидкостных трубопроводов с запорной арматурой (20-32), силового электрооборудования (33, 34), а также комплекта рукавов (в отсеке для укладки), электрокабеля, регулирующих и контрольно-измерительных приборов (не обозначены).

Устройство для получения пены функционирует следующим образом. Раствор № 2, представляющий собой водный раствор кислотного отвердителя с поверхностно-активным веществом, под давлением 2,7-3,2 кгс/см через патрубок 7 поступает в первую камеру смешения в цилиндрическом корпусе 3, где происходит его начальное диспергирование в потоке воздуха, подаваемого под давлением 5 кгс/см² через штуцер 10. Газожидкостный поток направляется через конусную втулку 2 во вторую камеру смешения 11, образованную конусной втулкой и основанием рассеивателя газожидкостного потока 1. Раствор № 1, представляющий собой жидкую карбамидно-формальдегидную смолу, под давлением 2,7-3,2 кгс/см² через патрубок 6 также поступает во вторую камеру смешения 11 и смешивается с подвспененным раствором № 2. Смещение оси симметрии поперечного сечения патрубков для подачи растворов № 1 и № 2 относительно оси симметрии корпуса и смесителя на расстояние, составляющее 5-15% внутреннего диаметра патрубка, обеспечивает вихревое движение смешиваемых растворов и их эффективное вспенивание при движении в камерах смешения и в полости рассеивателя газожидкостного потока 1. Эффективное вспенивание и смешение растворов позволяет существенно увеличить производительность устройства для получения пены до 60 м³/ч при кратности пены 15-20 и непрерывном режиме смешения.

Смещение оси симметрии поперечного сечения патрубков для подачи растворов № 1 и № 2 относительно оси симметрии корпуса и смесителя на расстояние, составляющее менее 5% внутреннего диаметра патрубка, не обеспечивает качественное смешение и вспенивание компонентов, что не позволяет генерировать пену кратностью 15-20 с производительностью более 50 м³/ч. Смещение оси симметрии поперечного сечения патрубков для подачи растворов №1 и №2 относительно оси симметрии корпуса и смесителя на расстояние, составляющее более 15% внутреннего диаметра патрубка, не улучшает показатели смешения и вспенивания компонентов, а лишь неоправданно усложняет конструкцию и увеличивает ее металлоемкость.

Пример 1. Устройство для получения пены входит в состав установки для формирования твердеющих пен, имеющей принципиальную схему, показанную на фигуре 4.

Пеногенератор состоит из платформы 12, на которой размещены две емкости 13, 14 (для раствора №1 и №2), двух пеногенерирующих устройств по изобретению, уложенных в ящик 15 (ящик ЗИП), двух электронасосных агрегатов 16, 17, воздушного компрессора с электроприводом 18, фильтрационного модуля 19, системы воздушных и жидкостных трубопроводов с запорной арматурой (20 - 32), силового электрооборудования (33, 34), а также комплекта рукавов (в отсеке для укладки), электрокабеля, регулирующих и контрольно-измерительных приборов (не обозначены).

В устройстве для получения пены (фигуры 1-3) внутренний диаметр патрубков 6 и 7 для подачи растворов №1 и №2 в пеногенерирующее устройство составляет 22 мм. Смещение оси симметрии поперечного сечения патрубка 7 для подачи раствора №1 относительно оси симметрии поперечного сечения корпуса и смесителя (фиг.2) - 3 мм, а смещение оси симметрии поперечного сечения патрубка 6 для подачи раствора №2 относительно оси симметрии поперечного сечения смесителя и корпуса (фиг.3) - 2 мм. Относительна величина смещения составляет 9 и 13,6% соответственно. Производительность пеногенерирующего устройства по примеру 1 при получении 15-кратной твердеющей пены на основе карбамидно-формальдегидной смолы - 60 м³/ч.

Источники информации

1. Патент РФ № 2023455, А 62 С 5/00, опублик. 10.03.1995 г.

2. Патент РФ № 2036706, В 01 F 3/04, опублик. 09.06.1995 г.

3. Патент РФ № 2121869, В 01 F 3/04, 5/00, опублик. 20.11.1998 г. - прототип.

Изобретение относится к технологии смешивания газов и жидкостей, а более конкретно к устройствам для получения твердеющей пены из композиции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ. Устройство для получения пены обеспечивает увеличение производительности пеногенерации, непрерывную работу устройства без остановок для перезарядки емкостей рабочими растворами и возможность получения твердеющей пены из композиции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ. Устройство содержит цилиндрический корпус, патрубки для подачи жидкости и газа и расположенный соосно корпусу рассеиватель газожидкостного потока, при этом патрубки для подачи водного раствора поверхностно-активного вещества и карбамидно-формальдегидной смолы смещены относительно оси корпуса и смесителя на расстояние, составляющее 5-15% внутреннего диаметра патрубка. 4 ил.

Устройство для получения пены, содержащее цилиндрический корпус, патрубки для подачи жидкости и газа и расположенный соосно корпусу рассеиватель газожидкостного потока, отличающееся тем, что содержит патрубок для подачи в смеситель карбамидно-формальдегидной смолы, при этом оси симметрии поперечного сечения патрубка для подачи жидкости в виде водного раствора поверхностно-активного вещества и патрубка для подачи карбамидно-формальдегидной смолы смещены относительно оси корпуса на расстояние, составляющее 5-15% внутреннего диаметра патрубка.