УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПЕНЫ Российский патент 2014 года по МПК B01F3/04 

Изобретение относится к области смешения жидкостей и газов с получением пены и может быть использовано в медицинской и бальнеологической практике, в химической, пищевой и других областях промышленности.

Проблемами решаемыми настоящим изобретением следует выделить: упрощение конструкции, улучшение качества производимой пены и снижение энергопотребления устройства пенообразования.

Анализ существующего уровня техники показал следующее. Известно устройство для получения пены, состоящее из корпуса, смесителя, ряда элементов, рассеивающих газожидкостный поток, и сетчатого диспергатора, состоящего из блока сеток (см. з. Великобритании N 1468249 от 12.08.74 г. По кл. В01F 3/04, опубл. 23.03.77 г.). все элементы расположены соосно. Недостатком устройства указанной конструкции является его сложность и громоздкость, а также невозможность получения высококачественной пены. В техническом решении используется эффект удара струи смеси пенообразующей жидкости с воздухом о сетку. В результате неравномерности скоростного потока в трубе газожидкостный поток поступает на сетку неравномерно, а выходящая из устройства пена получается низкого качества. В данном случае под качеством пены понимают ее устойчивость (время «жизни»), которая зависит от наличия в пене ячеистой структуры. Чем больше в пене одинаковых по размеру пузырьков (равномерная дисперсность) и чем они меньше по размеру, тем выше качество пены. Известное устройство используют в основном при тушении пожаров, где главным показателем является не качество, а количество получаемой пены. Кроме того, использование большого количества сетчатых элементов, расположенных друг за другом, повышает металлоемкость и существенно усложняет конструкцию изделия, а загрязнение или выход из строя первой сетки приведет к выходу из строя всего устройства.

В качестве прототипа взято устройство, основанное на пропускании газа через слой жидкости. Устройства, реализующие этот принцип, содержат корпус со штуцером подвода жидкости и газа и штуцерами отвода пенной жидкости и газа, а также решетку, расположенную горизонтально и разделяющую корпус на две части (Тарат Э.Я. и др. Пенный режим и пенные аппараты. Л., «Химия», 1977, с.17). При использовании данного устройства поток жидкости проходит над решеткой. Под решетку поступает поток газа, который проходит через отверстия в решетке и через слой воды, создавая пену. Недостатком указанной конструкции следует признать ограниченные возможности пенообразования, вызванные конструктивными особенностями устройства. Размер отверстий в решетке, как и их количество, имеет предельное значение, ограниченное прочностными характеристиками материала решетки и ее размерами. Скорость потока жидкости по решетке ограничена необходимостью создания достаточно тонкого непрерывного потока. Скорость и расход газа имеют предельные значения, препятствующие уносу жидкости через штуцер отвода газа. Кроме того, принцип пропускания газа через жидкость сам по себе не позволяет получитьдостаточное ценообразование, поскольку степень смешивания газа и жидкости в данном случае не велика.

Целью изобретения является получение пены высокого качества с малым при том потреблении электроэнергии и затратах при производстве и эксплуатации устройства.

Техническая задача, решаемая использованием настоящего изобретения, состоит в разработке конструкции устройства с отверстиями в трубках решетки в количестве не менее двух штук на площади 1 см² наружной поверхности диаметром ⌀0,3-0,5 мм.

Указанная цель достигается тем, что в техническом решении, содержащем емкость с днищем в которой установлена трубчатая решетка, имеющая не менее двух коллекторов, между которыми расположены не менее двух трубок с отверстиями, направленными в сторону противоположную днищу и дугообразной трубки с такими же отверстиями, замыкающей один конец коллектора, и не менее одного штуцера на втором коллекторе для подвода воздуха. Согласно изобретению емкость дополнительно содержит не менее одного штуцера отвода пены, не менее одного входного штуцера для подвода в емкость воды, а также не менее одного лучевого датчика контроля уровня пены.

В емкость пенообразования поступает вода с заполнением до уровня, превышающего уровень погружения трубок решетки на 20-30 мм, заливается дозированный объем пенообразующей жидкости и подается от компрессора воздух с расходом через отверстия, не допускающего коалесцирование пузырьков.

Газ, поступающий в трубки, проходя через отверстия ⌀0,3-0,5 мм образует мелкие пузырьки, которые всплывают увеличиваясь по размерам незначительно, т.к. уровень погружения трубок решетки состовляет 20-30 мм.

При таком режиме в устройстве получается качественная пена, характеризующаяся ячеистой структурой, равномерной дисперсностью, малыми размерами пузырьков, устойчивостью. Для поддержания уровня устойчивой пены, с использованием лучевых датчиков контроля, потребуется меньше времени работы компрессора и тем самым снизится энергетические затраты. Предлагаемое изобретение имеет изобретательский уровень.

На фиг.1 показан общий вид устройства. Устройство состоит из емкости 1, трубчатой решетки 2, штуцера подвода воды 3, штуцера подвода воздуха 4, штуцера слива, воды и пены 5 и лучевого датчика контроля уровня 6. Конструкция решетки выполнена из нержавеющей стали.

Устройство работает следующим образом:

в емкость 1 через штуцер 3 заливается дозированный объем воды и добавляется дозированный объем пенообразующей жидкости;

через штуцер 4 в решетку 2 подается воздух от компрессора, который через коллектор 7 поступает в трубки 8 и через коллектор 9 в дугообразную трубку 10;

под действием газа, поступающего в трубки, с малым диаметром отверстий происходит вспенивание смеси пенообразователя и воды, образуются мелкие пузырьки, которые проходят через воду с пенообразующей жидкостью формируют пенную массу ячеистой структуры, равномерной дисперсностью и высокой устойчивостью.

При количестве отверстий, не менее двух штук на площади 1 см² наружной поверхности, диаметром 0,3÷0,5 мм, расположенных в трубках решетки покрывающей всю поверхность дна емкости, и погруженной на небольшую глубину 20÷30 мм в пенообразующую жидкость, образуются пузырьки малых размеров, которые формируют ячеистую структуру пены с равномерной дисперсностью, что обеспечивает ей высокую устойчивость.

Благодаря высокой устойчивости пены и контролю ее уровня лучевыми датчиками потребуется меньше времени работы компрессора для подвода воздуха и, следовательно, снизится энергетические затраты.

Таким образом, использование изобретения позволит получить стабильную устойчивую пену большой кратности при низких энергетических затратах.

Изобретение относится к устройствам для получения пены и может быть использовано в медицинской и бальнеологической практике, в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Устройство содержит емкость, в которой установлен барботер в виде решетки с отверстиями. Трубчатая решетка имеет не менее двух коллекторов, между которыми расположены не менее двух трубок с большим количеством отверстий малого диаметра, направленных в сторону, противоположную днищу и дугообразную трубку с такими же отверстиями, замыкающую один коллектор. На втором коллекторе имеется штуцер для подвода воздуха. На емкости дополнительно установлены штуцера для подвода воды и отвода полученной пены, лучевой датчик контроля уровня пены. Технический результат состоит в получении стабильной устойчивой пены большой кратности при низких энергетических затратах. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для приготовления пены, содержащее емкость с днищем, в которой установлена трубчатая решетка, отличающееся тем, что трубчатая решетка имеет не менее двух коллекторов, между которыми расположены не менее двух трубок с отверстиями, направленными в сторону, противоположную днищу, на глубине 20-30 мм от уровня жидкости и дугообразной трубки с такими же отверстиями, замыкающей один коллектор, и не менее одного штуцера на втором коллекторе для подвода воздуха.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость дополнительно содержит не менее одного штуцера отвода воды и пены.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость дополнительно содержит не менее одного входного штуцера для подвода в емкость воды.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость дополнительно содержит не менее одного лучевого датчика контроля уровня пены.