Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 13 )

В пеногенераторах струйного типа пенообразующий раствор под давлением подается через несколько форсунок, расположенных под некоторым углом к оси ствола, так что струи раствора соударяются в фокусе, дробятся, перемешиваются и при этом вовлекают воздух через отверстия в корпусе ствола.

В воздушно-пенных стволах струйного типа (рис. 3, а) пенообразующий раствор под давлением от насоса по шлангу поступает в 3-4 жидкостных распылителя, расположенных под определенным углом к оси ствола так, что при истечении струи сходятся в одной точке. При взаимном ударе струй происходит распыление раствора со смешением его с воздухом, который за счет разряжения в диффузоре засасывается туда через отверстия в стволе. Образующаяся в результате интенсивного перемешивания раствора и воздуха пена выводится через трубу, причем в стволы возможно принудительно вводить сжатый воздух. Пенообразователь с водой можно смешивать как в отдельном резервуаре заблаговременно, так и непосредственно в генераторе. В последнем случае жидкий пенообразователь или его концентрированный раствор из резервуара дозировано подают в струю воды за счет разряжения в диффузоре. Дозированную подачу пенообразователя из резервуара можно осуществлять с помощью гибкой диафрагмы. В установках струйного типа используют также лопастные насосы, подающие в пенопровод генератора раствор пенообразователя и одновременно эжектирующие воздух, причем подача пенообразователя и воздуха может осуществляться раздельно. Однако пеногенераторы струйного типа генерируют пену с относительно небольшой кратностью пены (10-100), что объясняется тем, что объем эжектируемого воздуха незначителен. Положительным качеством пеногенераторов этого типа является большая дальность транспорта струи пены при относительно небольших давлениях.

Рис. 3. Схемы воздушно-пенного ствола струйного типа (а), сетчатого пеногенератора (б), центробежно-осевого пеногенератора (в) и установки для гидродинамических испытаний воздушно-пенных стволов (г)

В способе приготовления пены для производства строительных материалов (а. с.718275 СССР, В28С 5/00, опубл. 28. 02. 1980), преимущественно пеногипса, включающем приготовление раствора пенообразователя и воздуха и отбор пены, для снижения расхода пенообразователя, сокращения времени приготовления пены и повышения ее качества, диспергирование смеси раствора пенообразователя и воздуха осуществляют путем отбора части непрерывно подаваемого под давлением 0,22-1,2 МПа потока смеси, вращения этой части с последующим встречным слиянием потоков в зоне максимального гидравлического давления вращающейся части смеси, в 1,1-6 раз меньшего давления непрерывного потока смеси, а отбор пены ведут в зоне с минимальным гидравлическим давлением вращающейся части смеси. В отличие от известных способов приготовления пены [96, 97], являющихся малопроизводительными и требующими повышенного расхода пенообразователя, что обусловлено образованием неустойчивой ячеистопленочной дисперсной системы с пленками раствора пенообразователя большой толщины, предлагаемый способ отличается большей эффективностью. При реализации способа 1%-ный раствор пенообразователя (сульфанола) из расходного бака шестеренчатым насосом марки БГ 11-24 А непрерывно нагнетают в выходной патрубок центробежного насоса марки 2К-6, развивающего давление 0,22 МПа.

Конструктивные усовершенствования пеногенераторов направлены на снижение степени разрушения перемещаемой пены, увеличение дальности ее транспортирования, улучшение качества пены. Например, увеличение дальности полета струи пены достигается созданием кольцевого зазора между внутренней стенкой корпуса (и соответственно пакета сеток) и движущимся потоком пены. При этом свободный воздух, образуя вокруг пенной массы воздушную оболочку, предотвращает разрушение пены о стенки. Также диспергирование пены возможно с помощью радиально расположенных вращающихся «ершиков», что обеспечивает получение пузырьков пены диаметром 0,2-2 мм. Для снижения сопротивления потоку пены в устройствах стационарного типа – сетка или пакет сеток, канал выполняют с гофрами, причем для увеличения кратности пены такие устройства снабжают вентиляторами (пат.1313596 Англия, опубл. 1973)

В пеногенераторах, в которых пена образуется при диспергировании газа на сетку, одновременно на нее поступает раствор пенообразователя в виде капель с помощью распылителя или сетка орошается раствором пенообразователя. Если воздух подается принудительно с помощью вентилятора или компрессора, то образуется пена кратностью более 1000. Для увеличения дальности подачи высокократных пен возможно подавать их совместно с низкократной пеной.

Пенообразование на сетках является достаточно эффективным способом получения высокократной пены и реализуется в нескольких разновидностях устройств подобного типа. Чаще всего пенообразующий раствор под давлением поступает на сетку через распылитель в виде капель (рис. 3, б), где: 1 – корпус со стволом; 2 – пакет сеток; 3 – распылитель; 4 – вентилятор; 5 – электродвигатель; 6 – трубка подачи раствора. При этом поток воздуха, эжектируемый струей раствора или подаваемый принудительно с помощью вентилятора, предварительно перемешивается с распыленным раствором перед сеткой (для этого в некоторых конструкциях предусмотрен диффузор) и выдувает на сетке пузырьки пены. В аппаратах других конструкций на сетку орошаемую водным раствором пенообразователя, подается мощный поток воздуха, который обеспечивает получение пены. Кратность образующейся пены при этом способе пенообразования может достигать 1000 и более и в основном определяется размерами ячеек сетки, степенью дробления струи раствора, а также параметрами воздушного потока (расходом и скоростью). Вентилятор для подачи на сетку воздуха работает, как правило, автономно. Пеногенераторы с вентиляторами более громоздки, чем те, в которые воздух поступает в результате эжектирования его потоком раствора. Поэтому в некоторых пеногенераторах с вентилятором используется водяная турбина, подключенная параллельно к линии, подводящей раствор пенообразователя в распылительные насадки (пат. 3955987 США, опубл. 1976; пат. 208674 ГДР, опубл. 1980). В генераторе такого типа подача раствора к насадкам и турбинке могут осуществляться независимо. На линии подачи раствора устанавливают специальный вентиль, позволяющий отключать подачу раствора к распылителям, а линия, по которой в этом случае протекает раствор через турбинку, соединяется с основным резервуаром, куда и возвращается раствор. Необходимо учитывать, что образование пены с помощью сеток происходит только при определенном интервале скорости потока воздуха, предельные значения которого зависят от концентрации пенообразователя и размеров ячеек сетки.

В устройстве для приготовления технической пены (а. с. 337529 СССР, Е21F 5/00, опубл.1970) включающем корпус с соединенными с ним патрубками для подачи сжатого воздуха, пенообразующего раствора и воды, и сопло с диффузором и сетками, причем патрубок выдачи пены выполнен в виде усеченного конуса и имеет на концевой части вкладыш с сетками, для повышения качества пены патрубок для подачи воды выполнен в виде усеченного конуса и соединен меньшим основанием с меньшим основание патрубка выдачи пены, причем патрубок для подачи пенообразующего раствора закреплен в месте соединения последних, а размеры ячеек каждой предыдущей сетки превышают размеры каждой последующей сетки (а. с. 958105 СССР, В28С 5/38, опубл.15.09.1982). При прохождении воды через узкое сечение патрубка 1 (рис. 4) скорость потока возрастает, а давление падает с образованием зоны разряжения. Поэтому пенообразующий раствор по патрубку 2 поступает в патрубок выдачи пены 3 и проходит через вкладыш 4 с сетками 5, в результате чего образуется поток пены.

Рис. 4. Устройство для приготовления технической пены

Для повышения эффективности в работе путем регулирования кратности пены устройство для приготовления технической пены, содержащее корпус с патрубками для подачи сжатого воздуха или воды и пенообразующего раствора и втулку с сетками (а. с. 958105 СССР, В28С 5/28, опубл. 1982), оно снабжено расположенной в корпусе конической втулкой с многозаходными винтовыми канавками, выполненными на ее наружной и внутренней поверхностях и направленными противоположно одна относительно другой, а патрубки снабжены механизмом синхронного регулирования их проходного сечения, причем отношение площади сечения патрубка подачи сжатого воздуха или воды в местах соединения с корпусом составляет 0,4-0,8, а втулки с сетками выполнены с резьбовой поверхностью и расположены одна в другой с возможностью осевого перемещения (а. с. 1074731 СССР, В28С 5/38, опубл.23. 02. 1984). Устройство содержит корпус 1 (рис. 5) с патрубками 2 и 3 для подачи сжатого воздуха или воды и пенообразователя, и втулки 4 с сетками 5. В корпусе 1 установлена коническая втулка с многозаходными винтовыми канавками, выполненными на ее наружной и внутренней поверхностях и направленными противоположно одна относительно другой. В патрубках 2 и 3 смонтированы клапаны 7 и 8 для регулирования подачи сжатого воздуха, воды или пенообразователя, причем отношение площади сечения патрубка подачи пенообразователя и площади сечения патрубка подачи сжатого воздуха или воды в местах соединения с корпусом составляет 0,4-0,8. На штоках клапанов 7 и 8 установлены на резьбе шестерни 9 и 10, которые находятся в зацеплении друг с другом и смонтированы в соответствующих патрубках 2 и 3 на подшипниках 11 и 12. Шестерня 9 выполнена с маховиком 13, а в патрубках 2 и 3 установлены фиксаторы 14 и 15, которые входят в продольные пазы штоков клапанов 7 и 8 и препятствуют их повороту вокруг осей.

Рис. 5. Устройство для приготовления технической пены

При работе по патрубку 2 (рис. 5) в корпус 1 подается сжатый воздух или вода. Одновременно по патрубку 3 подается пенообразователь. Соотношение компонентов регулируется путем вращения маховика 13, обеспечивающего изменение положения клапанов 7 и 8. Сжатый воздух или вода, проходя через узкое сечение корпуса 1, увлекает за собой пенообразующий раствор, затем эта смесь, перемещаясь через коническую втулку 6, имеющую многозаходные винтовые канавки, закручивается в противоположно направленные потоки, которые на выходе из конической втулки 6 перемешиваются между собой. Далее смесь проходит через втулки 4 с сетками 5 с образованием потока пены. Качество и кратность пены регулируется изменением расстояния между сетками 5, а также между сеткой и корпусом 1.