Спосіб утворення і приведення у циркуляцію піни в устаткуванні й пристрій для здійснення цього способу

1 Спосіб утворення піни із рідинної фази й газової фази, який відрізняється тим, що піну утворюють усмоктуванням рідинної фази й газової фази крізь пористе заповнення 2 Спосіб приведення в циркуляцію піни в устаткуванні, який відрізняється тим, що на рівні першого кінця устаткування утворюють піну у спосіб за п 1 таким чином, щоб утворювана піна вводилась в це устаткування і циркулювала крізь нього до другого кінця устаткування, причому усмоктування здійснюють створенням розрідження у згаданому устаткуванні, починаючи від згаданого другого кінця 3 Спосіб очищення устаткування шляхом приведення в циркуляцію в ньому піни, який відрізняється тим, що піну приводять в циркуляцію в устаткуванні за допомогою способу за п 2, а згадана піна є очищувальною піною 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що очищувальна піна є, крім того, знезаражувальною піною 5 Спосіб за одним з пп 2- 4, який відрізняється тим, що в ньому, крім того, збирають піну з другого кінця устаткування, дестабілізують зібрану піну так, щоб одержати рідину, і використовують принаймні частину цієї рідини як рідинну фазу для утворення піни, приведеної в циркуляцію у згаданому устаткуванні 6 Спосіб за п 5, який відрізняється тим, що рідину очищують перед тим, як використати и як рідинну фазу для утворення піни 7 Спосіб за одним з пп 1-6, який відрізняється тим, що рідинна фаза містить від 0,2 до 0,5 % (мас ) бетаїну, від 0,3 до 1 % (мас) алкілового ефіру олігосахариду і, якщо потрібно, від 0,2 до 1 % (мас ) агента дестабілізації 8 Спосіб за одним з пп 1-6, який відрізняється тим, що рідинна фаза містить від 3 до 6 моль л 1 сірчаної кислоти, від 0,1 до 1 % (мас) сполуки, що підвищує в'язкість, ВІД 0,2 до 0,5 % (мас ) бетаїну, від 0,3 до 1% (мас) алкілового ефіру олігосахариду, і, якщо потрібно, від 0,2 до 1 % (мас ) агента дестабілізації 9 Спосіб за одним з пп 1-6, який відрізняється тим, що рідинна фаза містить від 3 до 5 моль л 1 NaOH, від 0,1 до 1 % (мас) сполуки, що підвищує в'язкість, ВІД 0,2 до 0,5 % (мас ) бетаїну, від 0,3 до 1 % (мас) алкілового ефіру олігосахариду, і, якщо потрібно, від 0,2 до 1 % (мас ) агента дестабілізації 10 Спосіб за одним з пп 1- 9, який відрізняється тим, що газову фазу вибирають серед повітря, азоту, кисню, аргону або гелію, застосовуваних поодинці або в комбінації між собою 11 Пристрій для утворення піни, який містить корпус принаймні з одним вхідним отвором і принаймні з одним вихідним отвором, пористе заповнення, яке розміщене між вхідним і вихідним отворами корпуса, засоби введення в корпус рідинної фази й газової фази крізь згаданий принаймні один вхідний отвір, який відрізняється тим, що він додатково містить засоби усмоктування рідинної фази й газової фази крізь пористе заповнення, причому згадані засоби усмоктування здатні відводити утворювану піну із корпуса крізь згаданий принаймні один вихідний отвір 12 Пристрій для приведення в циркуляцію піни в устаткуванні, де це устаткування має перший кінець і другий кінець, причому перший і другий КІНЦІ о ю 59427 обмежують принаймні частину устаткування, в котрій піна повинна приводитись у циркуляцію, який відрізняється тим, що він містить пристрій для утворення піни за п 11 і герметичні засоби сполучення між згаданими принаймні одним вихідним отвором корпуса і першим кінцем устаткування, причому згадані засоби усмоктування рідинної фази й газової фази крізь пористе заповнення розміщені на рівні другого кінця устатковання таким чином, щоб створювати розрідження в згаданій частині устаткування, в котрій піна повинна приводитись у циркуляцію 13 Пристрій за п 11 або 12, який відрізняється тим, що він містить, крім того, принаймні один засіб зрошування рідинної фази в корпусі 14 Пристрій за п 13, який відрізняється тим, що засобом зрошування є розприскувальна насадка або решітка 15 Пристрій за одним з пп 11-14, який відрізняється тим, що пористе заповнення утворене з матеріалу, вибраного серед накладених одна на одну металевих решіток, синтетичної трикотажної тканини, піску, діатомітів, перлітів, твердотілих каліброваних кульок, матеріалу з проміжками 16 Пристрій за одним з пп 11-15, який відрізняється тим, що засобом уведення газової фази в корпус є принаймні один вхідний отвір для введення навколишнього атмосферного повітря 17 Пристрій за одним з пп 11-16, який відрізняється тим, що засоби введення рідинної фази в корпус принаймні крізь один вхідний отвір містять дозувальний насос і засіб вимірювання витрати 18 Пристрій за одним з пп 11-17, який відрізняється тим, що засоби усмоктування рідинної фази й газової фази крізь пористе заповнення містять вакуумний насос 19 Пристрій за п 18, який відрізняється тим, що вакуумний насос обладнаний уловлювачем конденсату 20 Пристрій за п 12, який відрізняється тим, що він містить, крім того, резервуар для приймання піни, розміщений на рівні другого кінця устатковання 21 Пристрій за п 20, який відрізняється тим, що він містить, крім того, засоби збору рідини, утвореної внаслідок дестабілізації піни в резервуарі для приймання піни і засоби для помпування поверненої для повторного використання рідини до засобів уведення рідинної фази в корпус пристрою для утворення піни 22 Пристрій за п 21, який відрізняється тим, що він містить, крім того, засіб очищення поверненої для повторного використання рідини, причому цей засіб очищення розміщений нижче за потоком від резервуара для приймання піни і вище за потоком від засобів уведення рідинної фази в корпус пристрою для утворення піни Винахід стосується способу утворення піни із рідинної фази й газової фази, способу приведення піни у циркуляцію в устаткованні й способу очищення устатковання шляхом приведення піни у циркуляцію Винахід стосується також пристрою для утворення піни і пристрою для утворення й приведення у циркуляцію піни в устаткованні Спосіб за даним винаходом може застосовуватися, наприклад, в процесах очищення і/або знезаражування устатковань за допомогою піни На практиці процеси очищення і/або знезаражування в рідинній фазі устатковань великого об'єму і до того ж, наприклад, зі складною внутрішньою геометрією пов'язані з утворенням значних об'ємів рідких ВІДХОДІВ Використання піни, що містить численні реактиви для очищення і/або знезаражування, дозволяє суттєво зменшити об'єми утворюваних ВІДХОДІВ Очищення і/або знезаражування того чи іншого устатковання здійснюється шляхом введення піни усередину устатковання й, інколи, приведенням піни у циркуляцію в ньому го пористого середовища В патентній заявці ЕР-А-0526305 вперше описано спосіб приготування піни, який полягає у тому, що газ під тиском перепускають крізь спечену пластину при наявності розчину, де розчин і газ є підходящими для того, щоб утворювати піну У цьому документі описано також спосіб очищення устатковання, в якому піну проштовхують всередину устатковання під тиском газу, що використовується для утворення цієї піни Витрату газу і рідини встановлюють такими, щоб утворювати піну на вході устатковання, що піддається очищенню, незалежно від характеристик останнього Спосіб приготування піни й очищення устатковання, описаний у цьому документі, не відповідає умовам очищення чутливих устатковань і, зокрема, устатковань, для яких забороняється тиск вище атмосферного В заявці DE-A-1781104 описаний спосіб утворення піни з використанням пористого заповнення шляхом інжекції газу і рідини під тиском у вхідну частину статичного пористого заповнення В зазначеній заявці також описується пристрій для здіснення цього способу, який містить корпус з принаймні одним вхідним отвором і принаймні з одним вихідним отвором, пористе заповнення, яке розміщене між вхідним і вихідним отворами корпуса та засоби для введення в корпус під тиском рідинної фази й газової фази крізь згаданий вхідний отвір Таким чином, існує потреба в системі утворення і приведення у циркуляцію піни, що працює під тиском не вище атмосферного Сутність винаходу Спосіб за даним винаходом є особливо ефективним при очищенні і/або знезаражуванні устатковань, що працюють в умовах розрідження, таких, наприклад, як мережі пневматичного транспортування призначених до аналізу зразків, вентиляційні системи або трубопроводи, що зазнають радіоактивного забруднення Відомий рівень техніки Піну утворюють, головним чином, шляхом механічного перемішування рідини, раптового зниження тиску газу, розчинного в рідині, або інжекції газу і рідини під тиском у вхідну частину статично 59427 Метою даного винаходу є спосіб утворення піни із рідинної фази й газової фази, який би дозволяв утворювати однорідну піну, в котрій було б мало або не було зовсім повітряних МІШКІВ Спосіб за даним винаходом відрізняється тим, що він включає у себе стадію утворення піни шляхом усмоктування рідинної фази й газової фази крізь пористе внутрішнє заповнення Сутність нового способу полягає в тому, щоб рідинна й газова фази більше не інжектувались під тиском у пористе внутрішнє заповнення, як раніше, а усмоктувались крізь пори або проміжки заповнення, за рахунок того, що нижче нього за потоком встановлювалось постійне розрідження Газова фаза й рідинна фаза тут усмоктуються одночасно крізь вищезгадане заповнення під дією цього розрідження Пористе заповнення при цьому діє як контактний фільтр між газовою та рідинною фазами Перемішування газової й рідинної фаз здійснюється в пористому заповненні, в якому, таким чином, утворюються поверхні поділу, а отже й піна Енергія, потрібна для цього перемішування й утворення поверхонь поділу, постачається потоком рідинної й газової фаз в заповненні під дією розрідження Для отримання піни постійної якості на виході пористого заповнення потрібно контролювати різноманітні ЗМІННІ параметри даного способу утворення піни Цими параметрами є такі ХІМІЧНИЙ склад рідинної фази, яка зветься також пшоутворювальним розчином, витрата рідинної фази, що входить у контакт з пористим заповненням, витрата газової фази, що приводиться в рух усмоктуванням, геометрія пористого заповнення, поміщеного в корпус, і геометрія цього корпуса ХІМІЧНИЙ склад пшоутворювального розчину вибирається залежно від того, до чого призначається утворювана піна Це може бути піна, наприклад, для очищення і/або для знезаражування устатковань, і/або знежирювання, піна для промивання, піна для обробки плівки з різноманітними властивостями, наприклад, поверхнево-активними або бактерицидними Якість ПІНИ може бути визначена, наприклад, через и ДОВГОВІЧНІСТЬ, вміст вологи або збільшення об'єму ДОВГОВІЧНІСТЬ ПІНИ може бути визначена як час, необхідний для повного перетворення даного и об'єму на рідину й газ Вміст вологи в ПІНІ може визначатися як відношення об'єму рідинної фази до об'єму піни Збільшення F об'єму піни визначається при нормальних температурі й тиску таким відношенням V + V v г- _ v gaz + v hquide _ V, hquide "mousse V, hquide ДЄ - F збільшення об'єму в ВІДПОВІДНИХ одиницях, - Vgaz об'єм газової фази в ПІНІ, - Vhquide об'єм рідинної фази в ПІНІ, - Vmousse Об'ЄМ ПІНИ Піна постійної якості буде мати й постійне збільшення об'єму У загальному випадку піна, приготована у відомий спосіб, характеризується збільшенням об'єму порядку 10-15 Збільшення об'єму дає уяву також про порядок величини зме ншення об'єму потоків рідких ВІДХОДІВ, що утворюються, наприклад, коли використовується для очищення устатковання Збільшення об'єму дозволяє також оцінити КІЛЬКІСТЬ повітряних МІШКІВ, наявних в ПІНІ, І, таким ЧИНОМ, ОЦІНИТИ ЯКІСТЬ ПІНИ Якщо піна призначена для очищення і/або знезаражування, і/або знежирювання у спосіб, запропонований даним винаходом, рідинна фаза и може містити, окрім того, такі компоненти принаймні один поверхнево-активний пшоутворювальний агент, який зазвичай використовується для утворення піни, принаймні один агент стабілізації або дестабілізації піни, який би дозволяв змінювати ДОВГОВІЧНІСТЬ піни і вміст в ній вологи, і/або принаймні один агент очищення, і/або принаймні один агент знезаражування, і/або принаймні один агент знежирювання устатковання Якщо піна призначається для промивання устатковання, то и рідинною фазою може бути водний розчин принаймні одного поверхневоактивного агента і принаймні агента дестабілізації піни В складі піни, яка може використовуватися для здійснення способу за даним винаходом, компоненти рідинної фази і, зокрема, агент дестабілізації піни, та їхні КІЛЬКОСТІ вибирають так, щоб ДОВГОВІЧНІСТЬ ПІНИ складала від 15 до ЗО хвилин, а вміст в ній вологи - від 2 до 20% В патентній заявці ЕР-А-0526305 описано приклади рідинних фаз, підходящих для застосування у способі за даним винаходом Агентом дестабілізації піни може бути органічна сполука, яка дестабілізує піну, впливаючи на динамічний поверхневий натяг, такий, наприклад, як спирт з температурою кипіння, трохи вищою, ніж у води, наприклад, в межах 110-130°С Кращим тут є вторинний спирт із Сб або Сє, такий, як пентанол-2 У загальному випадку КІЛЬКІСТЬ агентів дестабілізації складає від 0,2 до 1% (мас) від КІЛЬКОСТІ рідинної фази В рідинній фазі піни знезаражувальний реактив може складатися із реактивів, які зазвичай використовуються при знезаражувальній обробці у мокрий спосіб У тому випадку, коли об'єкти, що піддаються очищенню, є металевими, використовують, зокрема, реактиви на базі неорганічних чи органічних кислот або основ У якості кислотних реактивів при цьому застосовуються соляна кислота, азотна кислота, сірчана кислота і фосфорна кислота як поодинці, так і в комбінаціях між собою Можна застосовувати також органічні реактиви, такі, як лимонна і щавлева кислоти Серед застосовуваних тут основних реактивів можна назвати NaOH, КОН, та їхні суміші, до яких можна додати, наприклад, оксиданти, такі, як Н2О2 або іон перманганату Кислотні реактиви можуть використовуватися в рідинній фазі в концентраціях, наприклад, до 10 моль, л \ а основні реактиви - у концентраціях, наприклад, до 5 моль л 1 При використанні кислотного реактиву, наприклад, H2SO4 у концентрації вище 3 моль, л 1 у рідинну фазу бажано добавляти сполуку, що підвищує в'язкість, таку, як поліетиленгліколь, 59427 наприклад, поліетиленгліколь із середньою молекулярною масою 6000 Дійсно, сірчана кислота прискорює процес прямої декантації рідинної фазі крізь поверхню поділу між бульбочками газу в ПІНІ, але прискорення це може гальмуватися сполукою, що підвищує в'язкість У загальному випадку концентрація сполуки, що підвищує в'язкість, у рідинній фазі не перевищує 1% (мас) Рідинна фаза піни містить також принаймні один поверхнево-активний агент, що сприяє утворенню піни, при цьому краще застосовувати два поверхнево-активних агенти, одним з яких є бетаїн і, зокрема, сульфобеташ, а другим - алкіловий ефір олігосахариду Такий об'єднаний поверхнево-активний агент має ту перевагу, що він зберігає свої поверхневоактивні властивості незалежно від рН середовища і є прийнятним для застосування як у нейтральному середовищі, наприклад, для промивання устатковання, так і в кислому або основному середовищі, тобто зі знезаражувальними кислотними або основними реактивами У загальному випадку концентрація бетаїну складає від 0,2 до 0,5% (мас), а концентрація алкілового ефіру олігосахариду - від 0,3 до 1% (мас ) Можна застосовувати, наприклад, сульфобеташ, що випускається у продаж фірмою SEPPIC під комерційною назвою AMONYL (зареєстрований товарний знак) У якості прикладу алкілового ефіру олігосахариду, що може використовуватися як другий поверхнево-активний агент, можна назвати продукт фірми SEPPIC, відомий під комерційною назвою ORAMIX CG110 (зареєстрований товарний знак) і продукт фірми ROHM et MASS під комерційною назвою TRITON CG60 (зареєстрований товарний знак) Як було показано вище, КІЛЬКІСТЬ поверхневоактивних агентів і/або агентів стабілізації чи дестабілізації вибирають залежно від бажаної ДОВГОВІЧНОСТІ ПІНИ Якщо піна призначається для очищення і/або знезаражування устатковання, то вміст реактивів для знезаражування і/або очищення вибирають залежно від природи оброблюваних об'єктів, а також від типу і бажаного ступеня знезаражування і/або очищення Наприклад, рідинна фаза піни, призначеної для промивання у спосіб за даним винаходом, може являти собою водний розчин такого складу - від 0,2 до 0,5% (мас ) бетаїну, - від 0,3 до 1% (мас ) алкілового ефіру олігосахариду, і, якщо потрібно, - від 0,2 до 1% (мас ) агента дестабілізації У якості іншого прикладу можна навести рідинну фазу піни для знезаражування у запропонований даним винаходом спосіб, яка являє собою водний розчин такого складу - від 3 до 6 моль, л 1 сірчаної кислоти, - від 0,1 до 1% (мас) сполуки, що підвищує в'язкість, - від 0,2 до 0,5% (мас ) бетаїну, - від 0,3 до 1% (мас ) алкілового ефіру олігосахариду, і, якщо потрібно, - від 0,2 до 1% (мас ) агента дестабілізації Ще одним прикладом може служити рідинна 8 фаза піни для знежирювання у спосіб за даним винаходом, яка являє собою водний розчин такого складу - від 3 до 5 моль, л 1 NaOH, - від 0,1 до 1% (мас) сполуки, що підвищує в'язкість, - від 0,2 до 0,5% (мас ) бетаїну, - від 0,3 до 1% (мас ) алкілового ефіру олігосахариду, і, якщо потрібно, - від 0,2 до 1% (мас ) агента дестабілізації Іншим змінним параметром, що впливає на якість піни, утворюваної у запропонований спосіб, є витрата рідинної фази, що входить у контакт із пористим заповненням Ця витрата може встановлюватися за допомогою дозувального насоса Залежно від бажаної якості піни витрата рідинної фази регулюється ВІДПОВІДНО ДО витрати газової фази й усмоктування рідинної й газової фаз крізь пористе заповнення Витрата рідинної фази повинна також враховувати характеристики пористого заповнення і, зокрема, розмір його пор Якість ПІНИ може також залежати від того, яким чином рідина входить у контакт із пористим заповненням Дійсно, сприянням утворенню грубої піни, починаючи від уведення в контакт із пористим заповненням, поліпшують якість цієї піни Таким чином, має місце вплив способу зрошування рідиною поверхні пористого заповнення, завдяки чому можна, крім того, досягти більш-менш однорідного розподілу цієї рідини Уведення рідинної фази у контакт із пористим заповненням може здійснюватися, наприклад, за допомогою зрошувальної насадки або уведенням решітки між входом рідинної фази в корпус і пористим заповненням, тобто над пористим заповненням Ще одним змінним параметром, що впливає на якість утворюваної піни, є розрідження нижче за потоком від пористого заповнення, причому під дією цього розрідження здійснюється усмоктування рідинної й газової фаз крізь пористе заповнення Крім того, функцією цього розрідження над пористим заповненням є витрата піни На практиці ступінь розрідження встановлюють з урахуванням втрати тиску у пористому заповненні У зв'язку з цим, можна контролювати витрату піни на виході пористого заповнення за допомогою витратоміра, і величину цієї витрати можна приводити у ВІДПОВІДНІСТЬ за допомогою пристрою для регулювання розрідження Іншим змінним параметром, що впливає на якість піни, утворюваної у запропонований спосіб, є також природа пористого заповнення, що використовується в цьому способі Таким заповненням може бути будь-яке середовище, що забезпечує прохід для перетікання рідинної й газової фаз крізь пористе заповнення для їхнього перемішування Краще, якщо отвори пор розподілені по об'єму такого заповнення рівномірно і мають невеликі розміри, наприклад, від 100 мікрон до кількох міліметрів, з тим, щоб сприяти перемішуванню газової й рідинної фаз і запобігти утворенню повітряних МІШКІВ у ПІНІ При цьому занадто малі пори можуть викликати значні втрати тиску Наприклад, пористе заповнення може бути утворене накладеними одна на одну металевими решітками, синтетичною трикотажною тканиною 59427 FORAFLON (зареєстрований товарний знак), піском, діатомітами або перлітами, твердотілими каліброваними кульками або будь-яким іншим матеріалом з проміжками, підходящими для пшоутворення Краще, якщо у способі за даним винаходом використовуються калібровані кульки, наприклад, зі скла Дійсно, втрату тиску у пористому середовищі можна, таким чином, точно і з великою повторюваністю контролювати товщиною шару кульок і діаметром кульок Якщо цей шар утворений каліброваними скляними кульками, то можна у першому наближенні виходити з двох класичних співвідношень, прийнятних для нестисних, однорідних ньютонівских рідин З одного боку це співвідношення Дарсі (DARCY) U = ВДР/nz, яке об'єднує витрату U рідинної фази або швидкість руху рідинної фази (м/с), в'язкість ц рідинної фази (Па с), товщину z пористого заповнення (м), крізь який проходить рідинна і газова фази, і різницю ДР (Па) величин тиску Р1 вище за потоком від пористого заповнення і Р2 нижче за потоком від пористого заповнення, тобто ДР = Р1Р2, деР1>Р2 Коефіцієнт В, виражений в м2, зветься проникністю Цей коефіцієнт є характеристикою пористого середовища і залежить від його геометрії З іншого боку модель Козені-Кармана (KOZENY-CARMAN) дозволяє обчислити проникність В пористого середовища, що складається із каліброваних сфер Математичний вираз цієї моделі тут докладно не розглядається Нагадаємо лише про те, що для ньютонівської нестисненої рідини він віддзеркалює обернено пропорційну залежність проникності від квадрата діаметра сфер, що утворюють шар наповнювача Наприклад, для витрати рідинної фази до ЮОл/год , краще, якщо від 5 до 50л/год , що проходить крізь пористе заповнення завтовшки 0,08м, який складається зі скляних кульок діаметром 1,6мм, розрідження нижче за потоком від пористого заповнення може становити від 5 10 до 80 103Па і краще - від ЗО 103 до 60 103Па До змінних параметрів, що впливають на якість утворюваної піни, належить також форма корпуса, в якому розміщене пористе заповнення Наприклад, для збагачення суміші газом можна вдатися до збільшення поверхні вільного перерізу цього корпуса при ПОСТІЙНІЙ ТОВЩИНІ заповнення, ПОСТІЙНІЙ витраті рідинної фази і постійному розрідженню Корпус можна також закрити накривкою принаймні з одним отвором, який би дозволяв вводити газ, що використовується для утворення піни Він може бути залишений і відкритим у тому випадку, коли у якості робочого газу використовується навколишнє повітря Витрата піни на виході пористого заповнення є, таким чином, функцією також геометрії корпуса Спосіб за даним винаходом дозволяє утворювати піну зі збільшенням об'єму від 5 до 40 Згідно З даним винаходом газовою фазою для здійснення запропонованого способу може бути повітря, азот, кисень, нейтральний газ, такий, як аргон або гелій, які можуть використовуватися 10 поодинці або у комбінації між собою Винахід стосується також способу приведення у циркуляцію піни в усталюванні, в якому піну утворюють усмоктуванням ВІДПОВІДНИХ рідинної фази й газової фази крізь пористе заповнення на рівні першого кінця устатковання таким чином, щоб утворювана піна проходила в це устатковання і циркулювала крізь нього до другого його кінця, де усмоктування здійснюють, створюючи розрідження в цьому усталюванні, починаючи від згаданого другого кінця Згідно З даним способом, розрідження, створене у устаткованні від другого його кінця, лежить в основі усмоктування рідинної й газової фаз крізь пористе заповнення і далі приведення у циркуляцію піни в устаткованні Згідно З винаходом цей спосіб приведення у циркуляцію піни в устаткованні може застосовуватися в процесах очищення устатковань очищувальною піною Рідинна фаза у цьому разі містить численні очищувальні агенти Якщо очищення включає у себе також знежирювання, то рідинна фаза може, крім того, містити знежирювальний агент Згідно З даним винаходом очищувальна піна може бути, крім того, знезаражувальною піною і містити при цьому один або множину знезаражувальних агентів Такими знезаражувальними агентами можуть бути, наприклад, агенти знезаражування від радіації або бактерій, залежно від об'єкту очищення При цьому застосовуються такі самі очищувальні і знезаражувальні агенти, що й загальноприйняті в таких процесах Згідно З першим шляхом здійснення способу за даним винаходом піну можна поміщувати до приймального резервуара з другого кінця корпуса і у природний, ХІМІЧНИЙ і/або механічний спосіб дестабілізувати Природна дестабілізація здійснюється при використанні піни з обмеженою ДОВГОВІЧНІСТЮ, хімічна дестабілізація - додаванням в піну, тобто в и приймальний резервуар, вищезгаданого агента дестабілізацП", а механічна дестабілізація може бути виконана, наприклад, за допомогою ультразвукового генератора, центрифуги або лопаткової турбіни Згідно З другим шляхом здійснення способу приведення піни у циркуляцію в устаткованні запропонований спосіб може включати у себе, крім того, стадії, які полягають у тому, що піну збирають з другого кінця устатковання, зібрану піну дестабілізують таким чином, щоб отримати з неї рідину, і принаймні частину цієї рідини використовують у якості рідинної фази для утворення піни, що приводиться у циркуляцію в даному устаткованні Цей шлях здійснення запропонованого способу може бути названий також рециркуляційним Згідно З кращим варіантом вищеописаного другого шляху здійснення винаходу рідина перед тим, як и використовувати в якості рідинної фази для утворення піни, може бути очищена Метою такого очищення може бути, наприклад, видалення з неї ВІДХОДІВ, що утворилися внаслідок циркуляції піни в підданому очищенню устаткованні Таке очищення може здійснюватись, наприклад, за 12 11 59427 допомогою ВІДПОВІДНИХ фільтрів корпусі Винахід стосується також пристрою для утвоВинахід стосується також пристрою приведенрення піни, що використовується у способі за даня у циркуляцію піни в устаткованні, такому, що ним винаходом Цей пристрій містить має перший кінець і другий кінець, де перший і другий КІНЦІ обмежують принаймні частину устат- корпус, який має принаймні один вхідний ковання, в котрій піна повинна приводитись у циротвір і принаймні один вихідний отвір, куляцію, причому цей пристрій містить - пористе заповнення, розміщене між вхідним і вихідним отворами корпуса, - пристрій для утворення піни, такий, як описано вище, і - засоби введення в корпус рідинної фази і газової фази крізь принаймні один вхідний отвір, - герметичні засоби сполучення між вищезгаданим, принаймні одним вихідним отвором корпу- засоби усмоктування рідинної фази і газової са і першим кінцем устатковання, фази крізь пористе заповнення, причому утворювана піна виводиться із корпуса цими засобами причому засоби усмоктування рідинної фази і усмоктування крізь вищезгаданий принаймні один газової фази крізь пористе заповнення розміщені вихідний отвір на рівні другого кінця устатковання так, щоб створювати розрідження в згаданій вище частині устаКорпус може мати будь-яку форму, наприклад тковання, в котрій піна повинна приводитись у цикруглу, і бути виконаним із матеріалу, що відповіркуляцію дає застосованим пористому заповненню, рідинній фазі і газовій фазі, а також розрідженню, приклаДаний пристрій приведення піни у циркуляцію деному для утворення піни Краще, якщо корпус є в устаткованні є особливо підхожим для очищення герметично закритим і/або знезаражування цього устатковання Якщо газом, що використовується, є навколиКорпус, заповнення, засоби введення в корпус шнє повітря, то корпус може вільно сполучатися з рідинної фази і засоби введення в корпус газової навколишньою атмосферою Підходяще для зафази можуть бути такими, як описано вище Герстосування пористе заповнення описане вище метичними засобами сполучення можуть бути, наприклад, герметичні з'єднувачі, розраховані на Засоби введення рідинної фази в корпус крізь те, щоб бути спроможними протистояти хімічному вхідний отвір можуть містити, наприклад, ВІДПОВІДскладу утворюваної піни і розрідженню, потрібноНИЙ дозувальний насос, обладнаний у засіб виміму для утворення цієї піни шляхом усмоктування рювання витрати цієї рідинної фази, наприклад, рідинної й газової фаз крізь пористе заповнення витратомір Цей насос може бути сполучений з баком для приготування і зберігання рідинної фаЗасоби усмоктування рідинної й газової фаз зи крізь пористе заповнення і створення розрідження в тій частині устатковання, в котрій повинна цирДля однорідного розподілу рідинної фази по кулювати піна, можуть бути такими, як описано пористому заповненню можна застосовувати зровище, і містити, крім того, уловлювач конденсату шувальну насадку або решітку, і краще, якщо зроДаний пристрій може також містити описані вище шувальну насадку Ця насадка або решітка, забеззасоби регулювання й вимірювання печуючи добрий розподіл рідини, дозволяє від самого входу рідинної фази на пористе заповненЗапропонований пристрій для утворення піни і ня сприяти утворенню грубої піни над цим заповприведення піни у циркуляцію в устаткованні може ненням, поліпшуючи тим самим якість утворюваної також містити витратомір піни, розміщений нижче піни за потоком від пористого заповнення так, щоб мати можливість вимірювати КІЛЬКІСТЬ утворюваної Засоби, що дозволяють вводити в корпус гапіни і регулювати розрідження в устаткованні і визову фазу, можуть містити засоби регулювання трату на вході газової й рідинної фаз в корпус тиску введення газу в цей корпус і, у разі необхідності, резервуар цього газу Цей пристрій може містити також резервуар для приймання піни, розміщений на рівні другого Якщо у якості газової фази використовується кінця устатковання Він може також містити давач навколишнє повітря, то при усмоктуванні рідинної тиску, зливний або рекуперативний затвори рідинй газової фаз крізь пористе заповнення усмоктуної фази, утвореної внаслідок дестабілізації даної ється це навколишнє повітря У зв'язку з цим, в піни корпусі, вище за потоком від пористого заповнення, може бути передбачений принаймні один вхідЗгідно З даним винаходом цей пристрій може ний отвір атмосферного повітря, у разі необхідномістити, крім того, засоби повернення рідкого прості обладнаний у витратомір дукту дестабілізації піни до бака приймання піни і засоби для помпування цієї рідини до засобів ввеЗасобом усмоктування рідинної фази і газової дення рідинної фази в корпус пристрою для утвофази крізь пористе заповнення, тобто засобом рення ПІНИ створення розрідження може бути, наприклад, вакуумний насос, у разі необхідності обладнаний Цей пристрій може також містити розділові зауловлювачем конденсату і такий, що дозволяє твори, систему помпування рідини із резервуара здійснювати відведення утворюваної піни із корпуприймання піни до бака приготування і зберігання са рідинної фази, що використовується для утворення піни Ця рідина потім може бути передана засоЗапропонований пристрій може бути обладнабами введення рідинної фази до корпуса з порисний затвором або електрозатвором, який би дотим заповненням, наприклад, за допомогою зволяв встановлювати і регулювати розрідження дозувального насоса із бака приготування і зберівище за потоком від заповнення в корпусі Пригання рідинної фази стрій за даним винаходом може бути також обладнаний засобами вимірювання розрідження в цьому Таким чином, згідно з винаходом даний при 14 13 59427 стрій може працювати в режимі' простого перепусшвидкість циркуляції піни, утворюваної у спосіб за кання або в режимі повторного використання даним винаходом Якщо запропонований пристрій працює в реОпис варіантів здійснення винаходу жимі простого перепускання, то піна приймається і На Фіг 1 схематично ілюстрований варіант зберігається у приймальному резервуарі, який здійснення запропонованого пристрою 1 утворенможе містити засоби дестабілізації піни з метою ня піни, який містить корпус 3, розміщене в корпусі прискорити її повернення у рідинну форму ДестаЗ пористе заповнення 5, засоби 9 і 11 для введенбілізація може відбуватися природним шляхом або ня в цей корпус підхожих для утворення піни ріприскорюватися, наприклад, за допомогою мехадинної фази і газової фази ВІДПОВІДНО І засоби 15 нічного пристрою, такого, як описано вище, і/або усмоктування рідинної фази і газової фази крізь ХІМІЧНИМ шляхом за допомогою добавки, наприпористе заповнення 5, де утворювана піна відвоклад, агента дестабілізації, такого, як спирт Сподиться із корпуса 3 засобами 15 усмоктування рожнення резервуара можна здійснювати за доПористе заповнення 5 складається із калібропомогою затвора безперервно або періодично ваних скляних кульок з проміжками 7, крізь які проходить рідинна фаза В режимі повторного використання, який зветься також режимом рециркуляції, рідина, що Засоби 9 і 11 дозволяють уводити в корпус ріутворилась внаслідок природної або прискореної динну фазу і газову фазу, ВІДПОВІДНО, причому задестабілізації піни, після першого перепускання в сіб 9 уведення рідинної фази в корпус містить заустатковання, що піддається, наприклад, знезарасіб 13 зрошування рідинної фази в корпусі на жуванню і/або очищенню, періодично або безпепористе заповнення рервно повертається до приймального резервуара На Фіг 2 схематично показаний пристрій очиза допомогою рекуперативного насоса або рецирщення устатковання 20 піною, де устатковання 20 куляційного насоса і повторно вводиться у бак має першій кінець 20а і другий кінець 20Ь, причому приготування і зберігання рідинної фази, сполучепершій кінець 20а і другий кінець 20Ь обмежують ний з дозувальним насосом рідинної фази частину устатковання 20, призначену для очищення піною Згідно З даним винаходом режим рециркуляції є при цьому особливо прийнятним для промислоОчищувальний пристрій містить описаний вивого застосування запропонованої системи знезаще пристрій 1 утворення піни, герметичні засоби ражування сполучення між пристроєм 1 утворення піни і устаткованням, що піддається очищенню, і засоби ЗО, Згідно З даним винаходом при використанні 32 і 34 для створення розрідження в цьому устатрежиму рециркуляції може бути застосований закованні Засобами ЗО, 32 і 34 є, ВІДПОВІДНО, давач сіб очищення поверненої для повторного використиску, затвор для розділення і для регулювання тання рідини, розміщений нижче за потоком від тиску і вакуумний насос для створення розрідженрезервуара приймання піни і вище за потоком від ня в устаткованні 20 і пристрої 1 засобів уведення рідинної фази в корпус пристрою для утворення піни, наприклад, бака для приготуОчищувальний пристрій містить також резервання і зберігання рідинної фази вуар 44 для приготування і зберігання рідинної фази Дозувальний насос 48 дозволяє за допомоПодальші переваги й особливості даного вигою низхідного трубопровода 46 відбирати рідинну находу буде роз'яснено у наданому нижче виклюфазу в резервуарі 44 і передавати її до пристрою чно з метою ілюстрації й такому, що не передба1 утворення піни Вище за потоком від пристрою чає жодних обмежень, докладному його описі з утворення піни розміщений витратомір 50 з метою посиланням на додані рисунки контролю витрати рідинної фази, введеної у приСкорочений опис рисунків стрій 1 Фіг 1 ВИД у поперечному перерізі пристрою для утворення піни в одному з варіантів здійсненЦей очищувальний пристрій обладнаний також ня даного винаходу у розділовий затвор 24, розміщений між пристроєм 1 і устаткованням 20, витратомір 22 піни, розміщеФіг 2 схема, що ілюструє один з варіантів ний між клапаном 24 і устаткованням 20, і резерздійснення пристрою очищення устатковання вуар 26 приймання піни на рівні другого кінця 20Ь шляхом приведення у циркуляцію піни при викориустатковання 20 станні пристрою для утворення піни, схематично зображеного на Фіг 1 Резервуар 26 приймання піни має затвор 36 Фіг 3 графік, що ілюструє вплив товщини шару приведення устатковання до атмосферного тиску кульок пористого заповнення на швидкість циркуПіна після утворення в пристрої 1 усмоктуванляції піни на виході запропонованого пшоутворюням ВІДПОВІДНИХ рідинної і газової фаз крізь порувача при постійному розрідженні вате облицювання за допомогою вакуумного насоса 34, проходить крізь устатковання 20 із першого Фіг 4 графік, що ілюструє вплив діаметра кінця 20а і далі із другого кінця 20Ь передається за кульок пористого заповнення на швидкість циркудопомогою трубопроводу 28, зануреного до приляції піни, утворюваної у запропонований спосіб ймального резервуара 26 на виході запропонованого піноутворювача при постійному розрідженні Згідно З першим шляхом здійснення винаходу піна може зберігатися в приймальному резервуарі Фіг 5 графік, що ілюструє вплив витрати рі26 і дестабілізуватися ХІМІЧНИМ агентом і/або мединної фази на збільшення об'єму піни при постійханічним пристроєм дестабілізації, таким, як опиному розрідженні для двох діаметрів кульок пориссано вище, для прискорення її зворотного перетого заповнення творення на рідинну форму Спорожнення цього Фіг 6 графік, що ілюструє вплив розрідження резервуара може здійснюватися за допомогою нижче за потоком від пористого заповнення на 16 15 59427 затвора 38 ваної пристроєм 1 за даним винаходом Згідно З другим шляхом здійснення винаходу В нижченаведених Прикладах рідинна фаза, піна дестабілізується ХІМІЧНИМ і/або механічним що використовується, являє собою водний розчин, засобом у приймальному резервуарі 26 з утворенЯКИЙ МІСТИТЬ ням рідини, яка за допомогою вищезгаданих засо- 0,8% (мас) ORAMIX CG110 (зареєстрований бів рециркуляції або повторного використання товарний знак), знову передається на засіб 9 усмоктування, при- 0,3% (мас) AMONYL (зареєстрований товарчому ця рідина знову утворює рідинну фазу піни ний знак), Згадані засоби рециркуляції містять, напри- 0,25% (мас ) пентанолу-2, а газовою фазою є клад, затвор 38, рециркуляційний насос 42 і труповітря бопроводи 40, по яких рідина передається до бака Корпус, застосований в цих Прикладах для 44 приготування і зберігання рідинної фази, яка утворення піни, має внутрішній діаметр 30мм, а через низхідний трубопровід 46, дозувальний наустатковання являє собою циліндричний трубосос 48 і витратомір 50 повинна бути передана до провід з внутрішнім діаметром, практично таким пристрою 1 самим, як у цього корпуса Ви ще розглянутий другий шлях здійснення даПриклад 1 ного винаходу або шлях рециркуляції є особливо Вплив товщини шару пористого заповнення на прийнятним для промислового застосування сисшвидкість циркуляції піни при постійному розрітеми знезаражування і/або очищення за даним дженні винаходом В цьому Прикладі пористе заповнення являло собою шар скляних сферичних кульок діаметром Згідно З ОДНИМ ІЗ варіантів другого шляху здій1,6мм, а циліндричний трубопровід мав довжину снення винаходу запропонований пристрій може 4м Випробування проводили з двома товщинами містити, крім того, пристрій 52 очищення потоку z шару кульок - 0,05м і 0,08м - при постійному тисрідини, що виходить із приймального резервуара ку 15-1 ОТІа 26, крізь який ця рідина проходить, для його очищення від ВІДХОДІВ очищення і/або знезаражування У кожному випробуванні вимірювали швидперед тим, як він досягне бака 44 зберігання Вхокість циркуляції піни VmM с 1 як функцію витрати дом і виходом цього потоку рідини в очищувальрідинної фази QI (л/год), що проходила крізь поному пристрої 52 можна керувати, наприклад, за ристе заповнення допомогою затворів 53 Одержані в цьому Прикладі результати наведені в Табл 1 Приклади функціонування пристрою для приведення у циркуляцію в устаткованні піни, утворю Таблиця 1 Випробування Товщина заповнювача z, м Витрата рідини QI, л/год Швидкість руху піни Vm, м/с 60а 0,05 60 ь V m , М/С 62 Ь 62а 0,08 0,08 62 С 0,08 5 10 15 5 10 15 0,054 0,051 0,053 0,021 0,027 0,030 На Фіг 3 показаний графік, що ілюструє ці результати Тут стовпчики 60а, 60ь, 60с, 62а, 62ь, 62С представляють випробування з такими самими позначеннями, Vm - швидкість циркуляції піни, в м/с, і z - товщина шару кульок, в м Ці результати свідчать про те, що швидкість циркуляції піни є обернено пропорційною товщині пористого заповнення Приклад 2 Вплив діаметра кульок пористого заповнення на швидкість циркуляції піни при постійному розрідженні В цьому Прикладі скляні кульки пористого заВипробування Діаметр кульок поруватого наповнювача, мм Товщина шару z, м QI, л/год 60с 0,05 0,05 повнення мали діаметр в одному випадку 3 мм, а в другому -1,6мм, товщина z шару заповнення складала 0,08м, розрідження витримувалось на постійному рівні 15-103Па, а циліндричний трубопровід мав довжину 4м Вимірювали швидкість Vm (м/с) циркуляції піни в циліндричному трубопроводі Застосовані рідинна і газова фази були такими самими, що й в Прикладі 1 Було проведено декілька випробувань з різними величинами витрати рідинної фази QI (л/год), що проходила крізь пористе заповнення Одержані тут результати наведені в Табл 2 Таблиця 2 70а 70 ь 70 с 70 d 62а 62 Ь 62 С 3 3 3 3 1,6 1,6 1,6 0,08 5 0,15 0,08 10 0,14 0,08 15 0,14 0,08 20 0,17 0,08 5 0,021 0,08 10 0,027 0,08 15 0,030 17 59427 На Фіг 4 показаний графік, що ілюструє ці результати На ньому позначення 70 а d і 7 2 а с відповідають позначенням, даним в Табл 2 Ці результати свідчать про те, що швидкість циркуляції піни є тим більшою, чим більшим є діаметр кульок пористого заповнення Приклад З Вплив витрати рідинної фази на збільшення об'єму піни У цьому Прикладі використовувались такі самі рідинна й газова фази, що й у попередніх Прикладах, а довжина циліндричного трубопроводу складала 4м Випробування проводились з двома товщина 18 ми пористого заповнення - 0,08м (випробування 80) і 0,11 (випробування 82) Діаметр кульок пористого заповнення становив 0,003м в усіх цих випробуваннях, а розрідження було постійним 153 10 Па Швидкість циркуляції піни у кожній групі випробувань витримувалась на постійному рівні і складала 0,15 /с у випробуванні 80 і 0,12м/с у випробуванні 82 Збільшення F об'єму піни вимірювали на виході контуру як функцію витрати QI (л/год ) рідинної фази Одержані в цьому Прикладі результати наведені в Табл З Таблиця З Випробування 80 Z=0,08M Vm=0,15м/с Випробування 8 2 Z = 0 , 1 1 M Vm=0,12м/с QI, л/год 9 26 9 22 3,6 51 3,6 54 F QI, л/год F 14,4 18,8 17 15 14,4 18,8 13 11 Вплив розрідження на швидкість циркуляції пі На Фіг 5 показаний графік, що ілюструє результати, наведені в Табл 3, а використані на ньому позначення 80 і 82 відповідають випробуванням 80 і 82 Ці результати свідчать про те, що при постійному розрідженні збільшення F об'єму піни зменшується, коли витрата QI рідинної фази зростає Таким чином, регулюючи витрату рідинної фази, можна підтримувати постійну якість піни Приклад 4 ни В цьому Прикладі використовувались рідинна й газова фази Прикладу 1, циліндричний трубопровід мав довжину 15м, діаметр кульок складав 0,003м, а товщина пористого заповнення дорівнювала 0,08м У випробуваннях вимірювали швидкість циркуляції піни як функцію створеного розрідження в контурі Одержані результати наведені в Табл 4 Таблиця 4 Розрідження в контурі, хЮ^Па V m , М/С 150 0,08 200 0,16 На Фіг 6 показаний графік по результатах, наведених в Табл 4 На цьому графіку точка А була отримана ЛІНІЙНОЮ екстраполяцією кривої 95 Точка А відповідає мінімальному розрідженню ДР в контурі, виміряному відносно атмосферного тиску, починаючи від якого піна виказує реологічні 300 0,23 350 0,26 400 0,32 450 0,35 характеристики ньютонівського типу В умовах цього типу ДР=43х102Па Представлені результати свідчать по те, що при постійних характеристиках пристрою утворення піни (діаметрі кульок і товщині поруватого облицювання) швидкість циркуляції піни є ЛІНІЙНОЮ функцією розрідження ФІГ. 1 19 59427 50, 20 46 OOS ФІГ. З 012 0,08 ОгО4 62a £2b О ope 0.08 ФІГ. 4 62c 59427 21 22 80 60 40 во 20 8Z a. H Gtenttk 1 _ s 46 ZO 1 300 1 ФЇГ. 5 4m (mis) 35' 0.2 400 ~ 1 1 200 1 I 400 » ФІГ. 6 Комп'ютерна верстка О В Курасв Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна