Пристрій для приготування технічної піни (піногенератор)

Пристрій для приготування технічної піни (піногенератор), що містить вертикальну конічну ємність з розташованим у ній вертикальним суцільним циліндром об'ємом 125...150 літрів, закріпленим у вертикальній площині валом з розташованими на валу лопатями, який відрізняється тим, що лопаті виконано у вигляді двох лопатевих систем з протилежними кутами нахилу, причому нижні лопаті у кількості 5 штук встановлено по гвинтовій лінії з кутами нахилу 30...85° відносно осі вала з поступовою зміною кутів на хилу встановлення лопатей, верхні лопаті у кількості 6 штук встановлено по гвинтовій лінії з кутами нахилу 105...150° відносно осі вала з поступовою зміною кутів встановлення лопатей, а середню лопать встановлено радіально. Винахід відноситься до області будівельних матеріалів та може бути використаний для приготування піни при виготовленні ніздрюватих та поризованих бетонів. Відомий емульгуючий пристрій [1], що містить направляючий апарат, два гвинти з зустрічно направленими лопатями, що встановлені співвісно у верхній та нижній частинах направляючого апарату, причому апарат виконано у вигляді двох жалюзійних систем, при цьому жалюзійні системи обернені одна до одної. Недоліком відомого пристрою є можливість отримання тільки емульсії. Відомий пристрій для приготування технічної піни [2], що містить ємність із завантажувальним та вивантажувальним отворами з пристроєм для підводу стислого повітря та виводу повітря, поризатор, що виготовлено у вигляді коаксиально розташованих із зазором зовнішньою та внутрішньою перфорованих обичайок, лопатевий вал з турбіною та нагнітаючим гвинтом, коли лопаті розташовані еквідистантно відносно внутрішньої перфорованої обичайки. Недоліком пристрою є складність конструкції. Відомий пристрій для приготування технічної піни [3], що містить вертикальну конічну ємність з розміщеним в ній коаксіальним вертикальним суцільним циліндром об'ємом 125...150л, закріпленим в горизонтальній площині та валом з лопатками. Недоліком пристрою є обмежені параметри кратності піни - 17... 19 та обмежений об'єм отриманої піни - 850...1000л. В основу винаходу поставлене завдання розширити параметри процесу піноутворення без збільшення термінів процесу для утворення піни однакової кратності, шляхом утворення зустрічних потоків рідини піноутворювача, що стикаються один з одним у середині суцільного вертикального циліндру при підйомі піноутворюючої рідини знизу вгору та обертанні піноутворюючої рідини зверху вниз, утворюючи технічну піну у середній зоні суцільного вертикального циліндру пристрою, за рахунок утворення двох лопатевих систем, з протилежними кутами нахилу лопатей та з відповідними розташуваннями кутів нахилу (поступовою зміною кутів встановлення) лопатей систем відносно осі валу та встановлення з незмінним кутом (19) UA (11) 84774 (13) (21) a200700007 (22) 02.01.2007 (24) 25.11.2008 (46) 25.11.2008, Бюл.№ 22, 2008 р. (72) ГУДЗІЙ ВАСИЛЬ СЕРГІЙОВИЧ, UA, ЧУДНОВСЬКИЙ СЕРГІЙ МИХАЙЛОВИЧ, UA, ПОГОРЕЛЯК ОЛЕКСАНДР АНДРІЙОВИЧ, U A, ПОЛІЩУК ОЛЕКСАНДР МИКОЛАЙОВИЧ, U A (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ НАУКОВО-ВИРОБНИЧЕ ПІДПРИЄМСТВО "МІСТІМ", U A (56) SU 1228885, 4B01F7/16, 07.05.1986. Бюл.№17 SU 1263535, 4B28C5/38, 15.10.1986. Бюл.№38 UA 30995 А, B28C5/38, 15.12.2000 DE 20306404 U1, B01F7/22, 13/08, 26.06.2003 CH 332926, B01F7/00, 15/00, 30.09.1958 US 5312567, 5B01F3/04, 17.05.1994 US 4004786, 2B01F7/00, 25.01.1977 SU 692732, 2B28C5/38, 25.10.1979. Бюл.39 UA 34549 А, B28C 5/38, 15.03.2001 US 2004/0042942 A1, 7B01J8/00, 04.03.2004 C2 1 3 84774 однієї піноутворюючої лопаті радіально по середині, що дозволить розширити параметри отриманої технічної піни без збільшення термінів процесу для утворення піни однакової кратності та збільшити її об'ємом. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що пристрій для приготування технічної піни містить вертикальну конічну ємність з розташованим у ній вертикальним суцільним циліндром об'ємом 125...150літрів, закріпленому у вертикальній площині валом з розташованими на ньому лопатями, згідно винаходу, лопаті виконано у вигляді двох лопатевих систем, з протилежними кутами нахилу, з відповідними розташуваннями кутів нахилу (поступовою зміною кутів встановлення) лопатей систем відносно осі валу та встановлення з незмінним кутом однієї піноутворюючої лопаті по середині радіально, коли нижні лопаті у кількості 5 штук встановлено по гвинтовій лінії з кутами нахилу 30...85° відносно осі валу з поступовою зміною кутів встановлення лопатей, верхні лопаті у кількості 6 штук встановлено по гвинтовій лінії з кутами нахилу 95... 180° відносно осі валу з поступовою зміною кутів встановлення лопатей, а середня лопать встановлена радіально з незмінним кутом встановлення. Пристрій для приготування технічної піни містить конічну ємність 1, завантажувальний 2, 3 та вивантажувальний 4 отвори. Завантажувальні отвори 2, 3 являють собою оглядовий люк 2 та патрубок 3 для підведення віддозованого розчину піноутворювача в нижню зону пристрою до чотирьохлопатевого нагнітаючого гвинта 5. Вивантажувальний отвір 4 закривається за допомогою пневмоциліндру (на малюнку не вказано) шибером 6 з ущільненням з еластичної гуми. В середині конічної ємності 1 знаходиться суцільний циліндр 7, у якому розташовано вертикальний вал 8, що обертається в підшипникових вузлах (на малюнку не вказано) із швидкістю обертання 400-800 об/хв. На вертикальному валу 8 розміщено: в нижній частині чотирьохлопатевий нагнітаючий гвинт 5 з кутами нахилу лопатей 30...±5°. На вертикальному валу 8 знаходиться система лопатей, коли лопаті виконано з дуговим заокругленням торцевої кромки для вільного обертання у суцільному циліндрі 7 при встановленні відповідних кутів нахилу. Нижні лопаті 9 у кількості 5 штук встановлено по гвинтовій лінії з кутами нахилу 30...85° відносно осі валу з поступовою зміною кутів встановлення лопатей. Верхні лопаті 10 у кількості 6 штук встановлено по гвинтовій лінії з кутами нахилу 105... 150° відносно осі валу з поступовою зміною кутів встановлення лопатей. Середню лопать 11 встановлено радіально з незмінним кутом встановлення. Запропонований пристрій працює наступним чином. Через завантажувальний патрубок 3 у нижню частину конічної ємності 1 до чотирьохлопатевого нагнітаючого гвинта 7 подається віддозована кількість піноутворюючого розчину і одночасно вмикається електродвигун пристрою 12. При обертанні вертикального валу 8, нагнітаючий чотирьохлопатевий гвинт 5 всмоктує водний розчин піноутворювача через нижній отвір вертикального суцільного 4 циліндру 7 в середину до системи піноутворюючих лопатей 9,10,11. Мінімальна кількість водного розчину піноутворювача, що може попередньо затягнути чотирьохлопатевий нагнітаючий гвинт 40...45 літрів. За проходження піноутворюючого розчину у вертикальному суцільному циліндрі 7 через лопатку систему реалізується повітряструменевий принцип роботи пристрою, що проявляється за умови зіткнення струменів піноутворюючого розчину, коли одна (нижня) система лопатей 9 піднімає піноутворюючий розчин по гвинтовій лінії розташування лопатей вгору, а інша (верхня) система лопатей 10 завертає його по зустрічно направленій гвинтовій лінії розташування лопатей назад (до низу суцільного вертикального циліндру у зону де розташований чотирьохлопатевий нагнітаючий гвинт), та додаткового подрібнення бульбашок піни однією середньою лопаттю 11, що розташована радіально з незмінним кутом встановлення, коли піноутворюючий розчин рухається по замкненій спіралі вгору та вниз в замкненому просторі вертикального суцільного циліндру захоплюючи повітря, як у конічній ємності так і у нижній зоні вертикального суцільного циліндру там де розташований чотирьохлопатевий нагнітаючий гвинт. Отримана піна через верхній отвір вертикального суцільного циліндру стікає в нижню зону конічної ємності захвачується чотирьохлопатевим нагнітаючим гвинтом та знову втягується у суцільний вертикальний циліндр. Багаторазове проходження піноутворюючого розчину через систему піноутворюючих лопатей всередині вертикального суцільного циліндру дозволяє за певний термін часу отримувати піну певної кратності фіксованого об'єму - 1500 літрів. Піна кратністю 8,0 утворюється за 4 хвилини (№ п/п 2 у таблиці) . За умов постійного проходження рідини піноутворювача через систему лопатей в'язкість піни зростає, кратність збільшується, термін отримання піни підвищеної кратності зростає у часі. За кратності піни - 19,0 в'язкість піни зростає, термін її виготовлення становить 8 хвилин (№ п/п 3 у таблиці)., за кратності піни - 30,0 в'язкість піни суттєво зростає, термін приготування збільшується і становить 12 хвилин(№ п/п 4 у таблиці). Функція чотирьохлопатевого нагнітаючого гвинта - подавати всередину вертикального суцільного циліндру піноутворюючий розчин та отриману піну, замикаючи процес піноутворення та проштовхуючи отриману піну по вертикальному суцільному циліндру за умов збільшення її в'язкості при зростаючій кратності та зростаючому об'ємі. Кратність піни (Кп) визначають за формулою, ΚП =VП/Vр, де VП - об'єм отриманної піни, Vp - об'єм піноутворюючого розчину, що пішов на утворення піни. Фізико - механічні параметри пристрою та властивості отриманої піни наведено в таблиці. За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу: нижньої системи 24...68°, верхньої системи - 105... 150°, коли середню лопать встановлено радіально через зменше 5 84774 ні кути нахилу лопатей нижньої системи та утворений внаслідок цього розрив у цілісності потоку піноутворюючої рідини у середині вертикального суцільного циліндру можливо утворення піни кратністю 8 за термін 6 хвилин (№ п/п 5 Таблиці). Для порівняння: за поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу: нижньої системи - 30...85°, верхньої системи -105... 150°, коли середню лопать встановлено радіально можливо утворення піни кратністю 8 за термін 4 хвилини (№ п/п 2 Таблиці). За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи 24...68°, верхньої системи - 84... 120°, коли середню лопать встановлено радіально розрив між кутами нахилу лопатей верхньої та нижньої систем зменшено, але зону піноутворення перенесено у низ суцільного вертикального циліндру, тому отримання піни кратністю 19 збільшено до 10 хвилин. (№ п/п 6 Таблиці) Для порівняння: за поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу: нижньої системи - 30...85°, верхньої системи - 105... 150°, коли середню лопать встановлено радіально можливо утворення піни кратністю 19 за термін 8 хвилин. (№ п/п 3 Таблиці) За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи 24...68°, верхньої системи - 105... 120° та середньої лопаті 72° термін утворення піни кратністю 30,0 збільшено до 16 хвилин через частковий розрив цілісності потоку піноутворюючої рідини у вертикальному суцільному циліндрі та недостатню піноутворюючу здатність середньої лопаті, кут нахилу якої змінено до неоптимального.(№ п/п 7 Таблиці) Для порівняння: за поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу: нижньої системи - 30...85°, верхньої системи - 105... 150°, коли середню лопать встановлено радіально можливо утворення піни кратністю 30 за термін 12 хвилин. (№ п/п 4 Таблиці) За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи 24...68°, верхньої системи - 84... 120° та середньої лопаті - 72° термін утворення піни кратністю 8 зростає до 10 хвилин через зміщення зони піноутворення у нижню частину вертикального суцільного циліндру, частковий розрив цілісності потоку ціноутворюючої рідини в середині суцільного вертикального циліндру та недостатню піноутворюючу здатність середньої піноутворюючої лопаті, кут нахилу якої змінено до неоптимального. (№п/п 8 Таблиці) Для порівняння: за поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу: нижньої системи - 30...85°, верхньої системи - 105...150°, коли середню лопать встановлено радіально можливо утворення піни кратністю 8 за термін 4 хвилини (№ п/п 2 Таблиці). А за поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу: нижньої системи - 24...68°, верхньої системи - 105... 150°, коли середню лопать встановлено радіально можливо утворення піни кратністю 8 за термін 6 хвилин (№ п/п 5 Таблиці). За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи 24...68°, верхньої системи - 105... 150° та серед 6 ньої лопаті - 108° можливо отримати піну кратністю 7,6, терміном піноутворення 18 хвилин через неоптимальні кути нахилу лопастей нижньої системи середньої піноутворюючої лопаті, коли процес піноутворення значно зміщено у нижню зону вертикального суцільного циліндру при збільшенні кута нахилу середньої піноутворюючої лопаті до неоптимального (№ п/п 9 Таблиці). За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи 24...68°, верхньої системи - 84... 120° та середньої лопаті - 108° можливо отримати піну кратністю 7,6 терміном приготування 20 хвилин через недостатні кути нахилу лопатей нижньої системи, недостатні кути нахилу лопатей верхньої системи та збільшення кута нахилу середньої піноутворюючої лопаті, коли у процесі піноутворення відбувається розрив цілісності потоку ціноутворюючої рідини а сам процес утворення піни значно зміщено у нижню зону вертикального суцільного циліндру при збільшенні кута нахилу середньої піноутворюючої лопаті до неоптимального (№ п/п 10 Таблиці). За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи - 36... 102°, верхньої системи - 105... 150° та середньої лопаті радіально, кратність отриманої піни 7 терміном приготування 16 хвилин через швидке проходження піноутворюючого розчину всередині вертикального суцільного циліндру через нижню систему лопатей, кути якої збільшено до неоптимального (№ п/п 11 Таблиці). За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи - 36... 102°, верхньої системи - 84... 120° та середньої лопаті радіально кратність отриманої піни 10, термін приготування 18 хвилин, через часткове зміщення зони утворення піни у верхню зону вертикального суцільного циліндру (№ п/п 12 Таблиці). За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи - 36... 102°, верхньої системи - 105... 150° та - 84...120°, та середньої лопаті - 72° кратність отриманої піни 10... 12 терміном приготування 12... 14 хвилин за часткового порушення цілісності струменевого потоку піноутворюючої рідини всередині суцільного вертикального циліндру в наслідок часткової (№ п/п 13 Таблиці) та значної зміни (№ п/п 14 Таблиці) кутів нахилу всіх лопатей (верхньої та нижньої систем та середньої лопаті). За поступової зміни встановлення кутів нахилу лопатей відносно осі валу нижньої системи - 36... 102°, верхньої системи - 105... 150° та - 84... 120° та середньої лопаті - 108° кратність отриманих пін 12... 14 з подовженим терміном приготування 20...22 хвилини через часткове (№п/п 15 Таблиці) та повне порушення (№ п/п 16 Таблиці) цілісності струменевого потоку піноутворюючої рідини всередині суцільного вертикального циліндру. Література: 1. Авторское свидетельтсво СРСР №1228885 А1 В 01 F7/16, 07.05.86. Бюл.№17. 2. Авторское свидетельтсво СРСР №1263535 А1 В 28 С5/38 15.10.86. Бюл.№38. 3. Деклараційний патент на винахід №30995 А В 28 С 5/38. 15.12.00. Бюл.№7-ІІ. Таблиця Фізико-механічні параметри пристрою термін утворення та властивості отриманої піни. № п/п 1 Кути нахилу в ° ло- Кути нахилу в ° лоКути нахилу в ° патей нижньої сис- патей верхньої сиссередньої лопаті теми відносно осі теми відносно осі відносно осі валу валу у кількості 5шт. валу у кількості 6 шт. 2 3 4 За прототипом 1 2 3 4 1 30...85 30...85 30...85 2 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 24...68 24...68 24...68 24...68 24...68 24...68 36...102 36...102 36...102 36...102 36...102 36...102 В межах заявленого 105...150 радіально 105...150 радіально 105...150 радіально 3 4 Поза межами заявленого 105...150 радіально 84...120 радіально 105...150 72 84...120 72 105...150 108 84...120 108 105...150 радіально 84...120 радіально 105...150 72 84...120 72 105...150 108 84...120 108 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун Підписне Кратність піни Терміни утворення піни, хв Об'єм піни, л 5 6 7 17-19 Кути нахилу в ° лопатей пристрою відносно осі валу. 5-12 8501000 8,0 19,0 30,0 5 4 8 12 6 1500 1500 1500 7 8,0 19,0 30,0 8,0 7,6 7,6 7,0 10,0 12,0 10,0 12,0 14,0 6 10 16 10 18 20 16 18 14 12 20 22 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601