CN106268405B - 发泡机和发泡方法及泡沫 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发泡机、发泡方法，和采用上述发泡机或发泡方法生产的泡沫,发泡机包括主管和容纳在主管内的填料，主管上开设至少一辅气进气口，主管包括第一端部和第二端部，高压的液体和主气从第一端部进入并流向第二端部。本发明还提供一种发泡方法：提供一高压液体以及主气；使高压液体及主气从一两端开口的主管的一端部进入并流向另一端部，主管内容纳有填料；主气和高压液体在主管中流动的过程中，提供至少一辅气推动主气和高压液体前进并在填料作用下形成泡沫。本发明还提供一种泡沫，采用上述发泡机或发泡方法产生。本发明的发泡机、发泡方法具有能够生产直径微小，壁厚均匀的泡沫的优点，泡沫具有直径微小，壁厚均匀的优点。

Description

发泡机和发泡方法及泡沫
【技术领域】
本发明涉及到泡沫流体技术领域，特别涉及一种生产直径微小，壁厚均匀的泡沫的发泡机和发泡方法，及采用上述发泡机或发泡方法的产生的泡沫。
【背景技术】
泡沫是由高压的主气和液体两者之间充分混合组成的，其具有密度高于水，粘度低于水的特性，其广泛应用于建筑，隧道，油田等行业，但各个行业对泡沫的要求越来越高，如泡沫大小、泡沫壁厚均匀度等。而现有技术中的发泡机，生产出来的泡沫直径过大，且壁厚不均匀。泡沫直径过大，壁厚不均匀，就容易破裂，从而对各行业的生产或制造带来一定的制约。
因此，如何提供一种能够生产直径微小，壁厚均匀的泡沫的发泡机，就成了一种需要解决的技术问题！
【发明内容】
为克服发泡机生产的泡沫直径过大，壁厚不均匀的问题，本发明提供了一种生产直径微小，壁厚均匀的泡沫的发泡机和发泡方法，并且提供一种采用上述发泡机或发泡方法生产的泡沫。
本发明解决技术问题的方案是提供一种发泡机，其用于使高压的液体和主气混合产生泡沫，该发泡机包括主管和容纳在主管内的填料，所述主管上开设至少一辅气进气口，所述辅气进气口喷出来的辅气进气量可手动调节或自动调节，所述主管包括第一端部和第二端部，高压的液体和主气从所述第一端部进入并从所述第一端部流向所述第二端部，在主气和液体从第一端部流向所述第二端部的过程中，所述辅气进气口提供的辅气推动主气和液体的前进，主气和液体在所述填料作用下形成泡沫，泡沫从所述第二端部喷出。
优选地，所述主管包括至少两个分管，所述分管依次连接，至少有相邻的两个分管之间形成夹角连接形成弯折角，所述辅气从所述弯折角处进入分管内。
优选地，所述辅气的进气方向与辅气进入的分管的轴线方向一致。
优选地，靠近所述主管第一端部的所述填料的颗粒大于靠近所述主管第二端部的填料尺寸。
优选地，所述发泡机还包括接头、提供高压的液体的喷头，所述接头和所述主管第一端部连接，所述接头和第一端部之间形成空腔，所述喷头设置于接头内，在所述接头上开设一主气进气口，所述喷头喷出的高压液体和所述主气进气口进入的主气在所述空腔中混合。
优选地，经过所述主气进气口的主气进入所述空腔时沿接头内壁的切线方向。
优选地，所述发泡机还包括蜂窝状陶瓷环，所述蜂窝状陶瓷环上开设有通孔，所述蜂窝状陶瓷环位于主管内且位于第一端部，所述空腔中的液体和主气混合后通过所述蜂窝状陶瓷环进入所述主管内。
优选地，所述分管为圆柱形，其内部直径为5cm-15cm，每个分管长度为10cm-40cm；所述液体的进液量为1L/min-10Lmin，所述液体的压强为0.4MPa-0.8MPa，所述主气的进气量为50L/min-500L/min，所述主气的压强为0.3MPa-0.7MPa，所述辅气的进气量的为5L/min-50L/min,所述辅气压强等于所述主气的压强，所述主气和辅气压强小于液体的压强，所述分管数量为3-7个,主气和高压的液体流量比为5:1-50:1。
一种发泡方法，包括以下步骤：提供一高压液体以及主气；使上述高压液体以及主气从一两端开口的主管的一端部进入并流向另一端部，所述主管内容纳有填料；在所述主气和高压液体在主管中流动的过程中，提供至少一高压的辅气推动所述主气和高压液体的前进并在主管中填料作用下形成泡沫；所述辅气的进气量可手动调节或自动调节。
一种泡沫，采用如上所述的发泡机或者如上所述的发泡方法产生。
与现有技术相比，本发明的发泡机包括至少一辅气进气口，经过辅气进气口提供的高压的辅气为高压的主气和液体在主管中前进提供了推动力，防止泡沫因阻力过大出不来，进而加快了泡沫产生的效率，且高压的辅气推动力的存在，主管长度较长时高压的主气和液体在主管中也能前进，从而使气体和液体能够长距离长时间的和填料接触、摩擦和碰撞，从而易形成直径微小、壁厚均匀、不易破裂的泡沫。本发明的主管包括分管，分管之间形成夹角，使辅气更容易从更好的方向进入，且使主管的长度一定时，主管所占的空间较少。辅气的进气方向与辅气进入的分管的轴线方向一致，使高压的辅气和主气和液体的整体流向一致，使辅气的推动力更加强劲。
本发明的主管第一端部的填料的颗粒大于靠近主管第二端部的填料尺寸，从而使气体和液体能够和不同尺寸的填料接触，摩擦碰撞，且产生的泡沫在从填料中的缝隙中穿过，由于填料变小，缝隙也变小，泡沫被填料分割打磨，易形成直径微小、壁厚均匀、不易破裂的泡沫。
本发明的发泡机还包括喷头和主气进气口，喷头喷出的高压液体呈雾状，更加分散，从而使高压的主气和液体混合更加均匀，产生的泡沫效果更好，泡沫均匀，质量稳定。本发明的主气进气口中的高压主气进入所述空腔时沿接头内壁的切线方向，喷出旋转的高压的主气，使高压的主气和液体混合更加均匀，更容易形成高质量，稳定，壁厚均匀的泡沫。
进一步的，本发明的发泡机的进液量和进气量适中，能保证高压的主气和液体均匀混合，也能保证产生泡沫的速度，保证了产生泡沫的效率。本发明的高压的主气和液体比例适中，增加了产生气泡的质量。
本发明的发泡方法，生产的泡沫具有直径微小、壁厚均匀、不易破裂的优点。
本发明的泡沫具有直径微小、壁厚均匀、不易破裂的优点。
【附图说明】
图1是本发明的发泡机的剖视结构示意图。
图2是图1中发泡机的局部放大示意图。
图3是本发明供液供气系统的原理示意图。
图4是本发明发泡方法的流程示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种发泡机10，用于产生泡沫，发泡机10包括主管11，接头12和填料15。接头12和主管11的一个端部连接形成空腔，接头12供高压的液体和主气进入；填料15位于主管11内。提供的高压主气和液体从接头12进入空腔混合后再进入主管11，其在主管11内填料15的作用下混合更加均匀，形成稳定泡沫壁的气泡，并且将大泡沫分割打磨，形成微小的，泡沫壁均匀且稳定的高质量的泡沫。
主管11有两个端部，分别为第一端部113和第二端部114，第一端部113和接头12连接。第一端部113为进液进气端，用于进入高压的主气和液体，第二端部114为出泡端，用于喷出泡沫。空腔中的高压的液体和主气混合后从主管11的第一端部113进入，流向主管11的第二端部114，最终气体和液体形成的泡沫从第二端部114压出。主管11内部中空，主管11的形状为圆柱形，棱柱形(如三棱柱，四棱柱)或其他不规则形状，作为一种优选，主管11为圆柱形，其内部直径较佳为5cm-15cm，更佳的为8cm-12cm，优选为10cm。所述主管11长度为10cm-280cm，较佳的为40cm-200cm，优选为120cm-150cm。优选地，主管11采用不易生锈材料，如不锈钢，陶瓷等。
作为一种优选，主管11包括至少两个分管111。分管111之间依次连通。至少有相邻的两个分管111之间形成夹角连接形成弯折角114。优选地，每相邻两个分管111之间成夹角连接，形成弯折角114。相邻两个分管111之间的夹角较佳的为45°-90°，更佳的为60°-90°，优选为90°。优选地，相邻两个分管111之间的连接有平滑过渡，如以倒圆角的设计平滑过渡。较佳的，每个分管111长度为10cm-40cm，优选为20cm-40cm，进一步优选为20cm，25cm或30cm。分管111数量较佳的为3-7个，更佳的为4个，5个或6个，优选为4个或者5个。本实施例中以6个分管111为例来进行说明，6个分管111形成了五个弯折角114。优选地，在每个弯折角114处都设置至少一个辅气进气口17。较佳的，每个弯折角114处都开设一个或两个辅气进气口17，优选为每个弯折角114处都开设一个辅气进气口17。辅气进气口17和外部高压气管连接，用于进入高压的气体提供辅气。优选地，辅气进气口17喷出的辅气朝向和与其所在的分管111的轴线方向一致，即辅气的进气方向与辅气进入的分管的轴线方向一致，从而使经过辅气进气口17的辅气喷出时顺着主管11内的主气和液体的整体流向，辅气进气口17喷出的高压辅气对主管11内的主气和液体起推动作用，防止主气和液体因阻力过大而无法前进。优选地，距喷头13最远的弯折角114处的辅气进气口17可省略设置。作为一种优选，辅气进气口17喷出来的辅气进气量可手动调节或自动调节，经过辅气进气口17的辅气进气量较佳的为5L/min-50L/min，更佳的为10L/min-40/min，优选为25L/min。本实施例中辅气进气口17有四个。
作为一种优选，分管111彼此之间是一体成型制作，即所述主管11一体成型制作。作为一种变形，至少两个弯折角都设置辅气进入。
请参阅图2，作为一种优选，在主管11的第一端部设置一蜂窝状陶瓷环14，其位于主管11内。蜂窝状陶瓷环14的形状与主管11的形状相匹配，蜂窝状陶瓷环14的形状优选为圆柱体，其直径等于或者小于主管11的内径。蜂窝状陶瓷环14沿轴线方向开设有至少一个通孔，优选为蜂窝状陶瓷环14沿轴线方向开设通孔，使通孔布满蜂窝状陶瓷环14的圆柱体的上下底面。通孔的直径微小，较佳的，通孔直径为0.05mm-8mm，更佳的为0.1-5mm，优选为1mm或2mm。空腔中的液体和主气混合后流经蜂窝状陶瓷环14的通孔进入主管11内，因通孔直径过小，对主气和液体的混合起到的促进作用，让主气也液体混合更加均匀。
请继续参阅图1，填料15容纳在主管11中，且填满主管11。填料15为固体，其材料采用不溶于水的材料，如陶瓷，石英，优选为陶瓷，陶瓷填料15具有良好的亲水性，表面可形成极薄的液膜，能促进气体的流动，更容易形成泡沫。较佳的，填料15的形状为颗粒状，包括但不限于圆柱形，球形，卵形，等其他规则或不规则形状。填料15的形状优选为圆柱形和球形的混合，其更有利于气体和液体的混合形成泡沫。优选地，靠近主管11第一端部113的填料15的颗粒尺寸大于靠近主管第二端部114的填料颗粒尺寸。作为一种选择，填料15在主管11中分段变小，每段中填料15的尺寸基本相同，优选地，填料15在主管11中每隔10cm-20cm变小；作为一种优选，填料15尺寸从主管11的第一端部113到第二端部114逐渐减小。优选地，填料15的颗粒尺寸为5mm-50mm。填料15彼此间留有缝隙，填料15尺寸越大，则填料15之间的缝隙越大，填料15尺寸越小，则填料15之间的缝隙越小，从而填料15之间的缝隙从第一端部113到第二端部114逐渐变小，从而形成的泡沫被不断分割，打磨，形成更加微小的，泡沫壁更加均匀的泡沫。
接头12内部中空，接头12和主管11之间的空间即空腔。优选地，在空腔内设置一喷头13，喷头13的一端和外部管道连接，管道中可喷出高压的液体，高压的液体经过喷头13喷出，喷出的液体为分散的液体，且成雾状，更加利于液体和主气混合形成泡沫。优选地，在接头12上设置一主气进气口16，经过主气进气口16的高压主气进入到空腔。优选地，经过主气进气口16的高压主气进入空腔时沿接头12内壁的切线方向，从而主气进气口16喷出的高压主气在接头12中旋转。主气进气口16喷出的旋转高压的主气和喷头喷出的高压雾状液体，在接头12和主管11之间的空腔内进行了充分混合，使主气和液体混合更加均匀，更容易形成泡沫。作为一种优选，接头12形状优选为半球形以利于主气和液体的混合。作为一种优选，喷头13喷出的高压的液体进液量可手动调节或自动调节，喷头13中喷出的高压的液体的进液量为1L/min-10Lmin，更佳的为2L/min-8Lmin，优选为5L/min。较佳的，经过主气进气口15喷出的高压主气和液体流量比为5:1-50:1，更佳的，高压的主气和液体流量比为10:1-40:1，优选为10:1。作为一种优选，经过主气进气口16的高压主气进气量可手动调节或自动调节。经过主气进气口16的高压主气进气量较佳的为50L/min-500L/min，更佳的为100L/min-400/min，优选为250L/min。作为一种变形，接头12和主管11一体成型设置。
作为一优选，主气进气口16和辅气进气口17可以是其他形式，如是凸起，管子等，提供高压的主气的管道连接在孔和凸起位置处为给主管11提供高压的主气。
在使用时，经过主气进气口16通入高压的主气，经过主气进气口16的高压的主气进气量较佳的为50L/min-500L/min，更佳的为100L/min-400/min，优选为250L/min，向辅气进气口17内通入高压的辅气，经过辅气进气口17的辅气进气量较佳的为5L/min-50L/min，更佳的为10L/min-40/min，优选为25L/min，向喷头13内通入高压的主气，使进液量为1L/min-10Lmin，更佳的为2L/min-8Lmin，优选为5L/min。高压的液体经过喷头13喷出，形成雾状的液体，从主气进气口16喷出的高压的主气从接头12的切线方向进入，从而形成高速旋转的高压的主气，进而使高压的主气和液体混合的十分均匀，形成气液混合物，之后气液混合物穿过蜂窝状陶瓷环14，从而将高压的主气和液体进一步均匀混合，形成一个个小泡沫，一个个小泡沫经过尺寸越来越小的填料15，泡沫被填料进一步分割、打磨，泡沫壁更加稳定，最后形成微小的、泡沫壁均匀且稳定的高质量的泡沫，泡沫大小均匀，直径微小，直径达50μm-500μm。
本发明还进一步提供一种供液供气系统20，其包括控制器(图未示)、供液装置201和供气装置202。供液装置201和供气装置202都和控制器电性连接，控制器用来控制供液装置201提供高压的液体，和控制供气装置202提供高压的气体。
供液装置201包括储料罐21，多级高压泵22，手动调节阀23，电动调节阀24，流量计25，压力传感器26和电磁阀27，储料罐21通过管道依次和多级高压泵22，电动调节阀24，流量计25和电磁阀27连接，电磁阀27通过管道和喷头13连接；手动调节阀23通过管道和电动调节阀24并联；压力传感器26设置在流量计25和电磁阀27之间的管道上；多级高压泵22，电动调节阀24，流量计25，压力传感器26和电磁阀27都和控制器连接。储料罐21用于储存物体，可储存高压的液体或气体等。
供气装置202包括空压机28，储料罐21，减压阀29，手动调节阀23，电动调节阀24，流量计25，压力传感器26和电磁阀27。空压机28通过管道和储料罐21的一端连接，储料罐21的另一端通过管道依次和减压阀29，电控调节阀24，流量计25和电磁阀27连接；电动调节阀23通过管道和电动调节阀24并联；压力传感器26设置在流量计25和电磁阀27之间的管道上；空压机，减压阀29，手动调节阀23，电动调节阀24，流量计25，压力传感器26和电磁阀27都和控制系统电性连接。减压阀29，手动调节阀23，电动调节阀24，流量计25，压力传感器26和电磁阀27组成了气路控制器，气路控制器有两组，分别为主气气路控制器和辅气气路控制器，主气气路控制器的电磁阀27和主气进气口16连接，辅气气路控制器的电磁阀27和辅气进气口17连接，从而主气进气口16提供的高压的主气的进气与辅气进气口17提供的高压的辅气的进气为同一空压机供气。辅气气路控制器的电磁阀27至少有一组，其电磁阀27都通过管道和辅气气路控制器的压力传感器26连接，辅气气路控制器的电磁阀27的数量和辅气进气口17的数量相对应，且一一对应连接，从而辅气共用同一压力传感器。
本发明还提供一种发泡方法，其包括以下步骤：
步骤S1：提供一高压的液体以及主气；
步骤S2：使上述高压液体以及主气从一两端开口的主管的一端部进入并流向另一端部，所述主管内容纳有填料；
步骤S3：在所述高压的主气和液体在主管中流动的过程中，提供至少一高压的辅气推动所述主气和高压液体的前进并在主管中填料作用下形成泡沫。
所述发泡机中的填料颗粒尺寸大小不一致，填料颗粒尺寸大小为5mm-50mm。
本发明还提供一种泡沫，其采用如上所述的发泡机或者如上所述的发泡方法产生。
优选的，所述的泡沫直径为50μm-500μm。本发明的泡沫具有直径微小、壁厚均匀、不易破裂的优点。
本发明所述的主气和辅气都为气体，且为高压气体。主气和辅气压强相等，压强为0.3MPa-0.7MPa，且主气和辅气压强小于液体压强。本发明所述的液体为高压的液体，所述液体的压强为0.4MPa-0.8MPa。
与现有技术相比，本发明的发泡机包括至少一辅气进气口，经过辅气进气口提供的高压的辅气为高压的主气和液体在主管中前进提供了推动力，防止泡沫因阻力过大出不来，进而加快了泡沫产生的效率，且高压的辅气推动力的存在，主管长度较长时高压的主气和液体在主管中也能前进，从而使气体和液体能够长距离长时间的和填料接触、摩擦和碰撞，从而易形成直径微小、壁厚均匀、不易破裂的泡沫。本发明的主管包括分管，分管之间形成夹角，使辅气更容易从更好的方向进入，且使主管的长度一定时，主管所占的空间较少。辅气的进气方向与辅气进入的分管的轴线方向一致，使高压的辅气和主气和液体的整体流向一致，使辅气的推动力更加强劲。
本发明的主管第一端部的填料的颗粒大于靠近主管第二端部的填料尺寸，从而使气体和液体能够和不同尺寸的填料接触，摩擦碰撞，且产生的泡沫在从填料中的缝隙中穿过，由于填料变小，缝隙也变小，泡沫被填料分割打磨，易形成直径微小、壁厚均匀、不易破裂的泡沫。
本发明的发泡机还包括喷头和主气进气口，喷头喷出的高压液体呈雾状，更加分散，从而使高压的主气和液体混合更加均匀，产生的泡沫效果更好，泡沫均匀，质量稳定。本发明的主气进气口中的高压主气进入所述空腔时沿接头内壁的切线方向，喷出旋转的高压的主气，使高压的主气和液体混合更加均匀，更容易形成高质量，稳定，壁厚均匀的泡沫。
进一步的，本发明的发泡机的进液量和进气量适中，能保证高压的主气和液体均匀混合，也能保证产生泡沫的速度，保证了产生泡沫的效率。本发明的高压的主气和液体比例适中，增加了产生气泡的质量。
本发明的发泡方法，生产的泡沫具有直径微小、壁厚均匀、不易破裂的优点。
本发明的泡沫具有直径微小、壁厚均匀、不易破裂的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发泡机，该发泡机用于使高压的液体和主气混合产生泡沫，其特征在于：该发泡机包括主管和容纳在主管内的填料，所述主管上开设至少一辅气进气口，所述辅气进气口喷出来的辅气进气量可手动调节或自动调节，所述主管包括第一端部和第二端部，所述填料容纳在主管内，且填满所述主管，靠近所述主管第一端部的所述填料的颗粒大于靠近所述主管第二端部的填料尺寸，高压的液体和主气从所述第一端部进入并从所述第一端部流向所述第二端部，在主气和液体从第一端部流向所述第二端部的过程中，所述辅气进气口提供的辅气推动主气和液体的前进，主气和液体在所述填料作用下形成泡沫，泡沫从所述第二端部喷出；
所述主管包括至少两个分管，所述分管依次连接，至少有相邻的两个分管之间形成夹角连接形成弯折角，所述辅气从所述弯折角处进入分管内。
2.如权利要求1所述的发泡机，其特征在于：所述辅气的进气方向与辅气进入的分管的轴线方向一致。
3.如权利要求1所述的发泡机，其特征在于：所述发泡机还包括接头、提供高压的液体的喷头，所述接头和所述主管第一端部连接，所述接头和第一端部之间形成空腔，所述喷头设置于接头内，在所述接头上开设一主气进气口，所述喷头喷出的高压液体和所述主气进气口进入的主气在所述空腔中混合。
4.如权利要求3所述的发泡机，其特征在于：经过所述主气进气口的主气进入所述空腔时沿接头内壁的切线方向。
5.如权利要求4所述的发泡机，其特征在于：所述发泡机还包括蜂窝状陶瓷环，所述蜂窝状陶瓷环上开设有通孔，所述蜂窝状陶瓷环位于主管内且位于第一端部，所述空腔中的液体和主气混合后通过所述蜂窝状陶瓷环进入所述主管内。
6.如权利要求1所述的发泡机，其特征在于：所述分管为圆柱形，其内部直径为5cm-15cm，每个分管长度为10cm-40cm；所述液体的进液量为1L/min-10Lmin，所述液体的压强为0.4MPa-0.8MPa，所述主气的进气量为50L/min-500L/min，所述主气的压强为0.3MPa-0.7MPa，所述辅气的进气量的为5L/min-50L/min,所述辅气压强等于所述主气的压强，所述主气和辅气压强小于液体的压强，所述分管数量为3-7个,主气和高压的液体流量比为5:1-50:1。
7.一种发泡方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一高压液体以及主气；使上述高压液体以及主气从一两端开口的主管的一端部进入并流向另一端部，所述主管内容纳有填料；所述填料容纳在主管内，且填满所述主管，靠近所述主管第一端部的所述填料的颗粒大于靠近所述主管第二端部的填料尺寸，在所述主气和高压液体在主管中流动的过程中，提供至少一高压的辅气推动所述主气和高压液体的前进并在主管中填料作用下形成泡沫；所述辅气的进气量可手动调节或自动调节；所述主管包括至少两个分管，所述分管依次连接，至少有相邻的两个分管之间形成夹角连接形成弯折角，所述辅气从所述弯折角处进入分管内。
8.一种泡沫，其特征在于：采用如权利要求1-6任一项所述的发泡机或者如权利要求7所述的发泡方法产生。
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