RU2122889C1

RU2122889C1 - Foam generator

Info

Publication number: RU2122889C1
Application number: RU97116807A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Маштаков; В.И. Ницун; В.Ф. Черных
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Региональный научно-технический центр "Стройтехнология"
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 1998-12-10

Abstract

FIELD: manufacture of building materials; generation of stable foam in manufacture of foam concrete articles. SUBSTANCE: proposed foam generator includes housing with stack of screens, diffuser inlet and outlet branch pipes, preliminary mixing chamber with device for forming foam-air mixture. Cavity of diffuser is filled with fibrous material; preliminary mixing chamber is additionally provided with hollow ring having holes on inner wall in form of nozzles. Device for making foam-air mixture is made in form of turbines: at least two turbines are mounted on one axle in hole of hollow ring for rotation in opposite directions; nozzles are located tangentially or at acute angle relative to tangent line of shroud of each turbine. Branch pipe for feeding the compressed air to turbine is mounted in lower portion of preliminary mixing chamber. Number of screens (V) in stack is chosen from relationship V= Kx+B, where x is size of screen mesh, mm; K is constant coefficient which depends on relationship of screen mesh and number of screens and is equal to 82.7 and B is constant coefficient which is equal to 1. Besides that distance between screens is equal to 1/20 - 1/10 of diameter of housing and blades of turbines are mounted at angle of 45 to 70 deg relative to plane perpendicular to axis of rotation. EFFECT: highly-dispersed homogeneous and stable foam due to intensification of primary foaming owing to optimal number of screens. 3 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для получения устойчивой пены при производстве пенобетонных изделий. The invention relates to the building materials industry and can be used to obtain stable foam in the production of foam concrete products.

Известно устройство для образования пены (патент РФ N 2031670), содержащее смесительную камеру со средством подвода газовой фазы и распылителем пенообразующего раствора, камеру насыщения с соплами подачи сжиженного инертного газа и пеногенерирующую сетку, причем камера насыщения установлена за смесительной камерой по ходу движения газа, а сетка размещена между камерами. Однако это устройство не позволяет получить устойчивую и низкократную пену, пригодную для использования в строительстве для получения пенобетона. A device for the formation of foam (RF patent N 2031670) is known, comprising a mixing chamber with means for supplying a gas phase and a spray of a foam-forming solution, a saturation chamber with nozzles for supplying a liquefied inert gas and a foam-generating grid, the saturation chamber being installed behind the mixing chamber along the gas flow, and the grid is placed between the cameras. However, this device does not allow to obtain a stable and low-level foam, suitable for use in construction for foam concrete.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пеногенератор (авторское свидетельство 1639669, кл. A 62 C 5/00), содержащий корпус с входным и выходным патрубками, между которыми установлены сетки, насадок и турбовентилятор, а лопасти турбовентилятора выполнены со свесами в вентиляторной части. Closest to the proposed technical essence is a foam generator (copyright certificate 1639669, class A 62 C 5/00) containing a housing with inlet and outlet nozzles, between which grids, nozzles and a turbofan are installed, and the turbofan blades are made with overhangs in the fan part .

Недостатком этого пеногенератора является неоднородность получаемой пены и ее низкая устойчивость, что не позволяет ее использовать в строительстве для получения качественного пенобетона. The disadvantage of this foam generator is the heterogeneity of the resulting foam and its low stability, which does not allow it to be used in construction to obtain high-quality foam concrete.

Задача изобретения - получение высокодисперсной, однородной и устойчивой пены путем интенсификации первичного вспенивания и за счет выбора оптимального количества сеток. The objective of the invention is to obtain a highly dispersed, uniform and stable foam by intensifying primary foaming and by choosing the optimal number of nets.

Поставленная задача достигается тем, что в пеногенераторе, содержащем корпус с пакетом сеток, диффузор, входной и выходной патрубки, камеру предварительного смешения с устройством для получения пеновоздушной смеси, полость диффузора заполнена волокнистым материалом, а камера предварительного смешения дополнительно содержит полое кольцо с отверстиями на внутренней стенке в виде сопел. Устройство для получения пеновоздушной смеси представляет собой турбинки, которых установлено не менее двух на одной оси в отверстии полого кольца, причем турбинки установлены с возможностью вращения в противоположные стороны. Сопла расположены тангенциально или под острым углом к касательной обода каждой турбинки и направление угла наклона к турбинкам противоположно, что обеспечивает вращение турбинок в противоположные стороны. В нижней части камеры предварительного смешения установлен патрубок подвода сжатого воздуха. Кроме того, количество сеток Y в пакете выбрано из уравнения
Y = Kx + в,
где
x - размер отверстий сеток, мм;
K - постоянный коэффициент, зависящий от соотношения размера отверстий в сетках и количества сеток, 82,7;
в - постоянный коэффициент, равен 1.This object is achieved in that in a foam generator containing a housing with a packet of grids, a diffuser, an inlet and outlet nozzles, a pre-mixing chamber with a device for producing an air-foam mixture, the diffuser cavity is filled with fibrous material, and the pre-mixing chamber further comprises a hollow ring with holes on the inside wall in the form of nozzles. A device for producing a foam-air mixture is a turbine, of which at least two are installed on the same axis in the hole of the hollow ring, and the turbines are mounted to rotate in opposite directions. The nozzles are located tangentially or at an acute angle to the tangent rim of each turbine and the direction of the angle of inclination to the turbines is opposite, which ensures rotation of the turbines in opposite directions. At the bottom of the pre-mixing chamber is a nozzle for supplying compressed air. In addition, the number of grids Y in the package is selected from the equation
Y = Kx + c,
Where
x is the size of the mesh openings, mm;
K is a constant coefficient, depending on the ratio of the size of the holes in the nets and the number of nets, 82.7;
in - a constant coefficient equal to 1.

Расстояние между сетками в пакете составляет 1/20 - 1/10 от диаметра корпуса. Лопатки турбинок установлены под углом 45 - 70^o к плоскости оси вращения.The distance between the grids in the bag is 1/20 - 1/10 of the diameter of the case. The blades of the turbines are installed at an angle of 45 - 70 ^o to the plane of the axis of rotation.

При изготовлении пенобетона в строительстве используется высокодисперсная, однородная и устойчивая пена. Получение такой пены обеспечивает предлагаемый пеногенератор за счет интенсификации первичного вспенивания в камере предварительного смешения и дополнительного в диффузоре за счет заполняющего его волокнистого материала. Пенообразующая жидкость под давлением из патрубка подается в полость полого кольца и оттуда через сопла на лопатки турбинок. За счет ударного воздействия струй жидкости на лопатки возникает направленное силовое поле, при этом турбинки приобретают вращательное движение, причем в противоположные стороны за счет расположения сопел. Лопатками раствор пенообразователя отбрасывается навстречу друг другу и подхватывается потоками воздуха, направляемого под давлением. При этом происходит интенсивная гомогенизация и получение однородной пеновоздушной смеси, которая направляется в диффузор, заполненный волокнистым материалом. В диффузоре происходит первичное дробление пены и ее стабилизация. Дополнительное влияние на этот процесс оказывает и подбор количества сеток в пакете, установленного в корпусе пеногенератора. In the manufacture of foam concrete in construction, highly dispersed, uniform and stable foam is used. Obtaining such foam provides the proposed foam generator due to the intensification of primary foaming in the preliminary mixing chamber and additional in the diffuser due to the fibrous material filling it. Foaming liquid under pressure from the nozzle is fed into the cavity of the hollow ring and from there through nozzles to the blades of the turbines. Due to the shock action of the liquid jets on the blades, a directed force field arises, while the turbines acquire a rotational movement, and in opposite directions due to the location of the nozzles. With a spatula, the foaming solution is thrown towards each other and is picked up by the flow of air directed under pressure. In this case, intense homogenization occurs and a homogeneous foam-air mixture is obtained, which is sent to a diffuser filled with fibrous material. In the diffuser, primary crushing of the foam occurs and its stabilization. An additional influence on this process is provided by the selection of the number of nets in the bag installed in the foam generator body.

Формула зависимости количества сеток от размера отверстий в сетках была найдена эмпирическим путем. Для проведения опытов брали разное количество сеток с размером отверстий 0,04; 0,08 и 0,14 мм, как наиболее подходящих для получения пены средней кратности со средней плотностью 60-70 кг/м³. Такая пена является оптимальной для получения пенобетонных изделий. Данные опытов приведены в таблице.The formula for the dependence of the number of grids on the size of the holes in the grids was found empirically. For the experiments took a different number of grids with a hole size of 0.04; 0.08 and 0.14 mm, as the most suitable for obtaining foam of medium multiplicity with an average density of 60-70 kg / m ³ . Such a foam is optimal for foam concrete products. The experimental data are given in the table.

Для каждого размера сеток определяли их минимальное количество, позволяющее получить пену с заданной плотностью, а также отношение количества сеток к размеру отверстий и определили среднее значение коэффициента K, равное 82,7. Значение коэффициента b приняли из условия, что минимальное значение сеток равно 1. For each grid size, their minimum number was determined, which allows one to obtain foam with a given density, as well as the ratio of the number of grids to the size of the holes, and the average coefficient K was determined to be 82.7. The value of coefficient b was taken from the condition that the minimum value of the grids is 1.

На фиг. 1 представлен пеногенератор, продольный разрез; на фиг.2 - то же, разрез по А-А фиг.1. In FIG. 1 shows a foam generator, a longitudinal section; figure 2 is the same, a section along aa of figure 1.

Пеногенератор содержит корпус 1, в котором установлен пакет сеток 2, диффузор 3, заполненный волокнистым материалом 4, над пакетом сеток установлен патрубок 5 для вывода пены. Камера предварительного смешения 6 содержит полое кольцо 7, в отверстии которого на оси 8 на подшипниках 9 закреплены две турбинки, состоящие из обода 10, спиц 11 и лопаток 12. В полом кольце 7 на внутренней стенке расположены отверстия 13, выполненные в виде сопел, по два сопла на каждую турбинку, сопла расположены тангенциально или под острым углом к касательной обода турбинок, сопла верхней турбинки и нижней направлены в противоположные стороны, что обеспечивает вращение турбинок в противоположном направлении. В боковой стенке камеры 6 расположен патрубок 14 с вентилем 15 для подачи пенообразующей жидкости под давлением в полость кольца 7. К нижней части камеры 6 подведен патрубок 16 с вентилем 17 для подачи сжатого воздуха через компрессор (не показан). Ось 8 турбинок закреплена между двумя крышками 18 с вырезами для прохождения пеновоздушной смеси, а между диффузором 3 и камерой предварительного смешения 6 расположена сетка 19 для закрепления волокнистого материала 4. The foam generator includes a housing 1, in which a packet of nets 2 is installed, a diffuser 3 filled with fibrous material 4, a nozzle 5 for outputting foam is installed above the packet of nets. The pre-mixing chamber 6 contains a hollow ring 7, in the opening of which on the axis 8 on the bearings 9 two turbines are fixed, consisting of a rim 10, spokes 11 and blades 12. In the hollow ring 7 on the inner wall there are holes 13 made in the form of nozzles, two nozzles for each turbine, nozzles are located tangentially or at an acute angle to the tangent rim of the turbines, the nozzles of the upper turbine and lower are directed in opposite directions, which ensures rotation of the turbines in the opposite direction. In the side wall of the chamber 6 there is a pipe 14 with a valve 15 for supplying foaming fluid under pressure into the cavity of the ring 7. A pipe 16 with a valve 17 for supplying compressed air through a compressor (not shown) is connected to the bottom of the chamber 6. The axis 8 of the turbines is fixed between two covers 18 with cutouts for the passage of the foam mixture, and between the diffuser 3 and the pre-mixing chamber 6 there is a grid 19 for fixing the fibrous material 4.

Пеногенератор работает следующим образом. Пенообразующий раствор подают под давлением через патрубок 14 в полость кольца 7, откуда через сопла 13 он попадает на лопатки 12 турбинок. Под ударным воздействием струй пенообразующей жидкости на лопатки 12 турбинки приобретают вращательное движение, причем в противоположные стороны. При движении турбинок поток жидкости лопатками 12 подхватывается и отбрасывается в пространство между турбинками. Одновременно через патрубок 16 сюда же подается воздух под давлением. При этом происходит хорошая гомогенизация пеновоздушной смеси с образованием однородной пены. Потоком воздуха пена по диффузору 3, в котором благодаря наличию волокнистого материала 4 происходит ее предварительное раздробление, подается к пакету сеток 2. При прохождении пены через пакет сеток происходит процесс дальнейшего измельчения и калибровки, что придает повышенную устойчивость готовой пены при ее последующем смешивании с цементным раствором. The foam generator operates as follows. The foaming solution is supplied under pressure through the nozzle 14 into the cavity of the ring 7, from where it passes through the nozzles 13 onto the blades 12 of the turbines. Under the impact of the jets of foaming liquid on the blades 12 of the turbine acquire a rotational movement, and in opposite directions. When the turbines move, the fluid flow by the blades 12 is picked up and thrown into the space between the turbines. At the same time, air under pressure is supplied here through the pipe 16. In this case, good homogenization of the foam-air mixture occurs with the formation of a uniform foam. By air flow, the foam through the diffuser 3, in which, due to the presence of the fibrous material 4, is preliminarily crushed, it is supplied to the mesh package 2. When the foam passes through the mesh package, the process of further grinding and calibration takes place, which gives increased stability of the finished foam when it is subsequently mixed with cement solution.

На качество пены влияет и величина расстояния между сетками. Если расстояние меньше 1/20 от диаметра корпуса, то трудно достижимо конструктивное выполнение крепления сеток. Если оно больше 1/10, то появляется возможность роста отдельных пузырьков пены в свободном пространстве между сетками с последующим разрушением. Кроме того, угол наклона лопаток турбинок желательно выбрать из интервала 45-70^o к плоскости, перпендикулярной к оси вращения, при этом условии обеспечивается наибольший захват струй пенообразователя лопатками.The quality of the foam is also affected by the distance between the grids. If the distance is less than 1/20 of the diameter of the casing, then constructive fastening of the grids is difficult to achieve. If it is more than 1/10, then there is the possibility of the growth of individual bubbles of foam in the free space between the grids with subsequent destruction. In addition, the angle of inclination of the blades of the turbines, it is desirable to choose from an interval of 45-70 ^o to the plane perpendicular to the axis of rotation, this condition provides the greatest capture of the jets of foaming agent by the blades.

Claims

1. A foam generator containing a housing with a packet of grids, a diffuser, inlet and outlet nozzles, a pre-mixing chamber with a device for producing an air-foam mixture, characterized in that the cavity of the diffuser is filled with fibrous material, and the pre-mixing chamber further comprises a hollow ring with holes on the inner wall in the form of nozzles, a device for producing a foam-air mixture is a turbine, which is installed at least two on the same axis in the hole of the ring with the possibility of rotation against opolozhnye side, wherein the nozzles are arranged tangentially or at an acute angle to the tangent of the rim of each impeller and the bottom of the premixing chamber mounted compressed air supply pipe to the impeller, moreover, the number of meshes in package Y is selected from the equation
Y = Kx + B,
where x is the size of the mesh openings, mm;
K is a constant coefficient, depending on the ratio of the size of the holes in the grids and the number of grids, equal to 82.7;
B is a constant coefficient equal to 1.

2. The foam generator according to claim 1, characterized in that the distance between the grids is 1/20 - 1/10 of the diameter of the housing.

3. The foam generator according to claim 1, characterized in that the turbine blades are installed at an angle of 45 - 70 ^o to the plane perpendicular to the axis of rotation.