Пенобетоны и другие теплоизоляционные материалы (стр. 14 )

Развитием устройства для получения технической пены, содержащего коллектор с распылителями и диафрагму с отверстиями и сетками (а. с. 538717 СССР, А62С 5/04, опубл. 1975), для улучшения качества пены и сокращения расхода пенообразователя, является снабжение диафрагмы кольцами с лопастями и коническими отражателями, причем лопатки смонтированы на внутренней поверхности каждого кольца под углом 17-25° к их образующей и соединены отражателем, угол при вершине которого составляет 120-160°, а сопла распылителей расположены внутри колец, при этом отношение площади живого сечения распылителя к площади основания конического отражателя составляет 0,1-0,3, а отношение расстояния между распылителями и основанием конического отражателя к расстоянию между распылителями и сетками, смонтированными с возможностью их смещения оних относительно других составляет 0,2-0,4 (а. с. 1135670 СССР, В 28С 5/38, опубл.23. 01. 1985). Устройство содержит корпус 1 (рис. 6), коллектор 2 с распылителями 3, диафрагму 4 с отверстиями, обойму 5, сетки 6. В отверстия диафрагмы 4 вмонтированы кольца 7, в которых размещены лопатки 8, соединенные между собой коническими отражателями 9.

Рис. 6. Устройство для получения технической пены

При работе в корпус 1 (рис. 6) подается сжатый воздух, который проходя через кольца 7 диафрагмы 4 при взаимодействии с лопатками 8, закручивается, образуя вихревой поток. Одновременно в коллектор 2 нагнетают пенообразующий раствор, который, выходя из распылителей 3, попадает на конические отражаПри этом потоки раствора разбиваются на мелкие капли и летят навстречу вихревому потоку воздуха. Смесь, проходя через сетки 6, образует непрерывный поток пены.

В устройстве для приготовления технической пены (а. с. 1364484 СССР, В28С 5/38, опубл.31. 05. 1985), содержащем (рис. 7) соединенные между собой патрубки для подачи пенообразующего раствора и диспергирующего агента, имеющий сетки патрубок образования пены, для повышения качества пены, применяется дополнительный патрубок с металлически элементами в виде стружки, расположенными после патрубка образования пены.

Рис. 7. Устройство для приготовления технической пены

Устройство содержит соединенные между собой патрубок 1 (рис. 7) для подачи раствора пенообразователя, патрубок 2 для подачи сжатого воздуха и патрубок образования пены, содержащий две последовательные камеры-патрубка, одна из которых входная камера 3 смешивания с размещенными в ней сетками 4 и другой камерой 5 – диспергирования, которая может быть выполнена, например, из прорезиненного шланга и заполнена металлической стружкой 6 из нержавеющей стали. При прохождении пены с кратностью 10-120 и устойчивостью 1 час, используют сетку 4 с размером ячеек крупностью 10-140 мкм. Выполнение камеры 5 диспергирования в виде шланга обеспечивает неподвижность металлической стружки за счет сил сцепления, возникающих между стружкой и стенками шланга. При работе в патрубок 1 под давлением поступает 3%-ный раствор пенообразователя ПО-1. Из патрубка 1 пенообразователь подается во входную камеру 3 смешивания, куда одновременно подается воздух. Смесь проходит через металлические сетки 4 и в виде пены поступает в выходную камеру 5 диспергирования с металлической стружкой 6 из нержавеющей стали, где происходит дополнительное диспергирование пены. Готовая пена по пенопроводу 7 поступает в растворосмеситель.

Пеногенератор, содержащий корпус, патрубок для подвода пенообразующего раствора, конический патрубок с сеткой сферической формы, дроссельную насадку, коническую пружину, меньшим основанием прикрепленную к насадке, а большим – к сетке, и ограничительное кольцо (а. с. 1600797 СССР, А62С 5/04, опубл. 1988), для повышения качества пены, он снабжен (рис. 8) фильтрующим приспособлением с дополнительным патрубком, выполненным в виде усеченной конической обечайки, меньшим основанием сопряженной с цилиндрической обечайкой.

Причем соотношение длин конического патрубка (L), усеченной конической (N) и цилиндрической (M) обечаек составляет 1:1:3-1:1,2:3,2, а фильтрующее приспособление расположено внутри цилиндрической обечайки и выполнено в виде соединенных торцевыми поверхностями колец с квадратом в поперечном сечении, при этом соотношение диаметров большего основания конического патрубка (d1), цилиндрической обечайки (d2) и отверстия кольца (d3) составляет 1:0,5:0,33-1:0,65:0,38, а соотношение расстояния от линии сопряжения конической и цилиндрической обечаек до фильтрующего приспособления (A), его длины (B) и расстояния от торцевой кромки дополнительного патрубка до фильтрующего приспособления (C) составляют 1:0,75:1-1:0,8:1,2 (а. с. 1698070 СССР, В28С 5/38, опубл. 15.12.1991).

Рис. 8. Пеногенератор

Пеногенератор содержит корпус 1 (рис. 8), патрубок 2 для подачи пенообразователя, конический патрубок 3 для выхода пены с сеткой 4 сферической формы, дроссельную насадку 5, коническую пружину 6, ограничительное кольцо 7, дополнительный патрубок, состоящий из двух обечаек – цилиндрической 8 и сопряженной с ней по меньшему основанию конической 9, фильтрующее приспособление в виде колец 10, установленных торцами друг к другу, отверстия 11 для подачи воздуха. При сечении фильтрующего кольца образуется квадрат. При работе на выходе из насадки 5 скорость потока пенообразователя резко возрастает и поток распадается на капли, которые, увлекая воздух, входящий через отверстие 11, с силой ударяют о распылительную сетку 4 и, проходя через нее, образуют однородную пену, чему способствует возможность перемещения сетки 4 за счет пружины 6. При входе пены в коническую обечайку 9 при постепенном сближении ее стенок происходит образование сплошного потока пены за счет сглаживания его периферийных участков. При этом указанное соотношение диаметров конической и цилиндрической обечаек обеспечивает эффективное протекание процесса без чрезмерного увеличения скорости потока пены. Причем в цилиндрической обечайке на участке перед кольцами 10 скорость потока пены выравнивается, а при прохождении его через фильтрующее приспособление 10 – снижается.

Конструкция центробежно-осевого динамического пеногенератора (рис. 3, в), где: 1- корпус; 2- вращающийся барботажный барабан; 3- подшипник скольжения; 4- капиллярный диспергатор воздуха; 5- гидравлическая муфта; 6- сальник муфты, позволяет получать пены в широком интервале кратности, но с узким интервалом диаметров пузырьков (100-120 мкм). Действие этого пеногенератора основано на том, что единичный пузырек отрывается под суммарным действием различных сил на ранней стадии его формировании, и поэтому основное влияние на размер пузырьков оказывает диаметр отверстия трубчатых капилляров. В таком пеногенераторе гидродинамические условия пенообразования изменяются путем изменения числа оборотов барботажного барабана. Пенообразующий раствор через муфту поступает во вращающийся барботажный барабан и распределяется в нем в виде цилиндрического слоя. Воздух проходит через капиллярные диспергаторы и цилиндрический слой раствора, а образующаяся пена удаляется из барабана по трубе.

Наиболее важными характеристиками пеногенераторов и получаемой пены являются производительность, кратность пены и дальность транспорта пенной струи. Кратность генерируемой пены зависит от многих факторов: особенно значительное влияние оказывает давление раствора. Например, для воздушно-пенных стволов существует оптимальное давление на уровне 0,4 МПа, обеспечивающее получение пены наибольшей кратности. Кроме давления на кратность пены влияют природа и концентрация пенообразователя, условия внешней среды, особенно температура и концентрация солей в используемой воде. Для регулирования кратности пены на наружной поверхности трубы могут быть размещены группы насадок, при вращении которых образуется факел распыленного раствора, направленный на сетку. При этом насадки имеют выходные отверстия различных форм для получения факела различного вида. Этим достигается лучшее перемешивание частиц раствора с воздухом, а изменением скорости вращения насадок и расхода раствора через них можно регулировать кратность получаемой пены. Дальность транспортирования струи пены с повышением кратности уменьшается, так как при этом сокращается ее плотность. Очень легкие высокократные пены (кратностью около 1000) тормозятся непосредственно у ствола. Поэтому для доставки их к месту применения используют пеноводы, выполненные из пластиков, а дальность перемещения пены по такой трубе зависит от мощности двигателя, вращающего вентилятора, и развиваемого им давления.

Для замедления гидродинамических процессов в низкократной пене с целью длительного сохранения ее структуры, можно рекомендовать следующие меры:

1) использование способа пенообразования, дающего максимально однородную по кратности пену, например при смешении потоков газа и раствора в трубе или на сетках, взбивание жидкости механическими устройствами;

2) получение пены с максимально высокой степенью дисперсности и минимальной полидисперсностью, что достигается понижением поверхностного натяжения и гомогенизацией пены;

3) использование композиций ПАВ и специальных добавок максимально увеличивающих степень «заторможенности» адсорбционных слоев, а также поверхностную и объемную вязкость.

Расчет воздушно-пенных стволов струйного типа сводится [65, 88] к определению диаметра отверстий насадки-распылителя, диаметра и длины трубы сопла и площади отверстий (рис. 9) для подсоса воздуха в соответствии с уравнениями [98]:

ω = Qp / ξ; ω2 = β ω1 = Qп ω1 / Qр; ω3 = (β - 1) Qп / β Vв; (3)

где ω1, ω2, ω3 - соответственно площади сечения насадки-распылителя, трубы сопла и отверстий для подсоса воздуха, м2; Qр, Qп – производительность по раствору и пене, л/мин.; ξ – коэффициент расхода жидкости для насадки-распылителя; Vв - скорость потока воздуха, м/с; β – кратность пены; g – ускорение свободного падения м/с2; Р – давление перед соплом, Па.