RU2137534C1 - Foam preparation device - Google Patents

Foam preparation device Download PDF

Info

Publication number
RU2137534C1
RU2137534C1 RU98112884A RU98112884A RU2137534C1 RU 2137534 C1 RU2137534 C1 RU 2137534C1 RU 98112884 A RU98112884 A RU 98112884A RU 98112884 A RU98112884 A RU 98112884A RU 2137534 C1 RU2137534 C1 RU 2137534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
foam
shaft
rotation
blade
blades
Prior art date
Application number
RU98112884A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98112884A (en
Inventor
Д.П. Соколов
А.Ю. Винаров
В.Н. Смирнов
Original Assignee
Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ filed Critical Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ
Priority to RU98112884A priority Critical patent/RU2137534C1/en
Publication of RU98112884A publication Critical patent/RU98112884A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2137534C1 publication Critical patent/RU2137534C1/en

Links

Abstract

FIELD: process of mixing liquids and gases for preparation of foam; chemical, food-processing and other industries; construction engineering. SUBSTANCE: device includes reservoir with bottom where drive shaft is mounted on which at least one blade is secured. At least one helical turbulizing member is secure on edge of blade opposite to direction of rotation. Edges of blades and members directed towards rotation may be sharpened. Reservoir may be additionally provided with pipe unions for supply of air, water, foaming agent and foam stabilizer and for discharge of foam prepared. EFFECT: generation of foam at low specific density at low power expenses. 8 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области технологии смешения жидкостей и газов с получением пены и может быть использовано в химической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of technology for mixing liquids and gases to produce foam and can be used in chemical, construction, food and other industries.

Многие производственные процессы осуществляют в бинарной системе газ - жидкость. К подобным процессам относятся абсорбция газовых компонентов жидкостями и десорбция газов из жидкой фазы, испарение и конденсация жидкостей, ректификация, очистка газов, получение вспененных продуктов. Many production processes are carried out in a binary gas-liquid system. Such processes include absorption of gas components by liquids and desorption of gases from the liquid phase, evaporation and condensation of liquids, rectification, gas purification, and production of foamed products.

Для получения пены в результате взаимодействия жидкости и газа предложено использовать два принципиально различных типа устройств. To obtain foam as a result of the interaction of liquid and gas, it is proposed to use two fundamentally different types of devices.

Первый тип устройств основан на пропускании газа через слой жидкости. Устройства, реализующие этот принцип, содержат корпус со штуцерами подвода жидкости и газа и штуцерами отвода пенной жидкости и газа, а также решетку, расположенную горизонтально и разделяющую корпус на две части (Тарат Э.Я. и др. Пенный режим и пенные аппараты. Л., "Химия", 1977, с. 17). При использовании данного устройства поток жидкости проходит над решеткой. Под решетку поступает поток газа, который проходит через отверстия в решетке и через слой газа, создавая пену. Недостатком указанной конструкции следует признать ограниченные возможности пенообразования, вызванные конструктивными особенностями устройства. Размер отверстий в решетке, как и их количество, имеет предельное значение, ограниченное прочностными характеристиками материала решетки и ее размерами. Скорость потока жидкости по решетке ограничена необходимостью создания достаточно тонкого непрерывного потока. Скорость и расход газа имеют предельные значения, препятствующие уносу жидкости через штуцер отвода газа. Кроме того, принцип пропускания газа через жидкость сам по себе не позволяет получить достаточное пенообразование, поскольку степень смешения газа и жидкости в данном случае не велика. The first type of device is based on passing gas through a liquid layer. Devices that implement this principle include a housing with fittings for supplying liquid and gas and fittings for the discharge of foamy liquid and gas, as well as a grill located horizontally and dividing the housing into two parts (Tarat E. Ya. Et al. Foam mode and foamy apparatus. L ., "Chemistry", 1977, p. 17). When using this device, fluid flow passes over the grill. Under the grate, a gas stream enters through the openings in the grate and through the gas layer, creating a foam. The disadvantage of this design should recognize the limited foaming capabilities caused by the design features of the device. The size of the holes in the grating, as well as their number, has a limiting value, limited by the strength characteristics of the grating material and its dimensions. The fluid flow rate along the grate is limited by the need to create a sufficiently thin continuous flow. The gas velocity and flow rate have limit values that prevent the entrainment of fluid through the gas outlet fitting. In addition, the principle of passing gas through a liquid alone does not allow sufficient foaming, since the degree of mixing of gas and liquid in this case is not large.

Второй тип устройств основан на принципе вращения насадки в пенообразующем материале в присутствии воздуха. Подобные устройства позволяют получить лучшее вспенивание, однако они также имеют соответствующие принципиальные и конструктивные ограничения, которые будут очевидны из дальнейшего рассмотрения. The second type of device is based on the principle of rotation of the nozzle in the foaming material in the presence of air. Such devices make it possible to obtain better foaming, however, they also have corresponding fundamental and structural limitations, which will be obvious from further consideration.

Известно устройство для получения вспененных материалов (RU, 2001669), содержащее емкость, установленный на приводном валу рабочий орган с закрепленными на его периферии на носителях кавитационными элементами. Рабочий орган выполнен в виде венчика замкнутого контура с перегородками, установленными внутри венчика симметрично относительно оси его вращения. Носители кавитационных элементов расположены вертикально с внешней стороны перегородок, а кавитационные элементы расположены по вертикали на равном расстоянии друг от друга. В емкость помещают пенообразующий материал, в частности белковую массу, и приводят во вращение рабочий орган. Посредством вращения рабочего органа, а также действия кавитационных элементов происходит насыщение обрабатываемого материала воздухом с образованием пены. Однако скорость вращения рабочего элемента ограничена гидродинамическим сопротивлением обрабатываемой среды, что не позволяет добиться получения пены с большой кратностью. A device for producing foamed materials (RU, 2001669) is known, comprising a container mounted on a drive shaft by a working body with cavitation elements fixed on its periphery on the carriers. The working body is made in the form of a closed-loop nimbus with partitions installed inside the nimbus symmetrically with respect to the axis of its rotation. Carriers of cavitation elements are located vertically on the outside of the partitions, and cavitation elements are located vertically at an equal distance from each other. A foaming material, in particular a protein mass, is placed in the container, and the working body is rotated. Through rotation of the working body, as well as the action of cavitation elements, the processed material is saturated with air to form a foam. However, the rotation speed of the working element is limited by the hydrodynamic resistance of the medium being processed, which does not allow achieving foam with a high multiplicity.

Известна также конструкция пеногенератора (SU, 1165448), содержащая корпус с патрубками ввода и вывода, разделенный горизонтальной перегородкой с отверстиями на камеру циркуляции и камеру вспенивания. В камере вспенивания размещено вращающееся колесо. В корпус по патрубкам поступают воздух и жидкий пенообразующий материал. В камере смешивания посредством вращения колеса генерируют пену. Не вступившая во взаимодействие с воздухом пенообразующая жидкость попадает в циркуляционную камеру, откуда повторно поступает в камеру вспенивания. Поскольку жидкость оказывает значительное гидродинамическое сопротивление колесу, возможности создания пены ограничены. Also known is the design of a foam generator (SU, 1165448), comprising a housing with inlet and outlet nozzles, separated by a horizontal partition with holes in the circulation chamber and the foaming chamber. A rotating wheel is placed in the foaming chamber. Air and liquid foaming material enter the housing through the nozzles. In the mixing chamber, foam is generated by rotating the wheel. The foaming liquid that has not come into contact with air enters the circulation chamber, from where it re-enters the foaming chamber. Since the fluid has significant hydrodynamic resistance to the wheel, the possibilities for creating foam are limited.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения можно признать устройство для приготовления пены (RU, 2005079), содержащее емкость с днищем, крышкой и выходным патрубком. В полости емкости установлена цилиндрическая сетчатая обечайка с образованием вертикальной кольцевой камеры для прохождения пены. В днище емкости закреплен цилиндрический стакан, в верхней части которого, размещенной в обечайке с затвором, образуется камера пенообразования. В камере пенообразования расположен перемешивающий механизм в виде приводного вала с закрепленными крыльчатками. В камеру пенообразования подают жидкую среду, создающую пену, а также воздух. При вращении приводного вала с крыльчатками образуется пена, которая через сетчатую обечайку поступает в кольцевую камеру и через патрубок выводится наружу. Недостатком известного устройства следует признать высокое гидравлическое сопротивление, оказываемое жидкой средой вращению приводного вала с крыльчатками, что препятствует получению пены с высокой кратностью. The closest analogue of the present invention can be recognized as a device for the preparation of foam (RU, 2005079), containing a container with a bottom, a lid and an outlet pipe. A cylindrical mesh shell is installed in the cavity of the vessel with the formation of a vertical annular chamber for the passage of foam. A cylindrical cup is fixed in the bottom of the container, in the upper part of which, placed in the shell with a shutter, a foaming chamber is formed. In the foam chamber there is a mixing mechanism in the form of a drive shaft with fixed impellers. In the foam chamber serves a liquid medium that creates foam, as well as air. When the drive shaft with the impellers rotates, foam forms, which enters the annular chamber through the mesh shell and is discharged through the nozzle. A disadvantage of the known device is the high hydraulic resistance exerted by the liquid medium to the rotation of the drive shaft with the impellers, which prevents the formation of foam with high multiplicity.

Техническая задача, решаемая использованием настоящего изобретения, состоит в разработке конструкции устройства с низким гидравлическим сопротивлением вращению рабочего органа. The technical problem solved by the use of the present invention is to develop a device design with low hydraulic resistance to rotation of the working body.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в разработке простой и эффективной конструкции устройства пенообразования, позволяющей получить пену с низкой удельной плотностью при низких энергетических затратах. The technical result obtained by the implementation of the invention is to develop a simple and effective design of a foaming device, which allows to obtain a foam with a low specific gravity at low energy costs.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство, представляющее собой емкость, в которой размещен вал, на котором жестко закреплено не менее одной лопасти, кромка которой, обращенная противоположно направлению вращения вала, содержит не менее одного винтообразного турбулизирующего элемента, продольная ось которого предпочтительно ориентирована практически перпендикулярно валу, причем кромки лопасти и элементов, обращенные в направлении вращения, выполнены заточенными. В случае использования более одной лопасти с перемешивающими элементами их желательно размещать на разной высоте по продолжительности вала с несовпадением проекций лопастей на днище емкости. Емкость может быть установлена как горизонтально, так и вертикально. В случае горизонтальной установки емкости устройство может работать в непрерывном режиме. В любом случае устройство может содержать штуцер подвода пенообразователя, штуцер подвода воды и штуцер подвода воздуха, а также штуцер отвода пены. В случае использования открытой емкости, особенно установленной вертикально, штуцер подвода воздуха может отсутствовать. Максимальное число лопастей ограничено длиной вала. Расстояние между лопастями обычно выбирают произвольным. Турболизирующие элементы обычно представляют собой винтообразные пластины из твердого материала, ориентированные практически перпендикулярно валу и прикрепленные к лопасти любым известным путем. Желательно, чтобы форма лопастей и перемешивающих элементов позволяла минимизировать гидродинамическое сопротивление перемешиваемого пенообразователя. Лопасти и перемешивающие элементы предпочтительно изготавливать из металла, в частности нержавеющей стали или титана. Лопасти могут быть выполнены различной длины и содержать различное количество турбулизирующих элементов. Предпочтительно, чтобы длина лопастей уменьшалась по направлению к выходу пены. Между штуцерами подвода пенообразователя и выхода пены может быть размещен штуцер для подачи стабилизатора пены, в частности цементного раствора. To achieve the technical result, it is proposed to use a device that is a container in which a shaft is placed on which at least one blade is rigidly fixed, the edge of which, opposite to the direction of rotation of the shaft, contains at least one screw-like turbulizing element, the longitudinal axis of which is preferably practically oriented perpendicular to the shaft, with the edges of the blade and elements facing in the direction of rotation made sharpened. In the case of using more than one blade with mixing elements, it is desirable to place them at different heights along the length of the shaft with mismatch of the projections of the blades on the bottom of the tank. Capacity can be installed both horizontally and vertically. In the case of horizontal installation of the tank, the device can operate in continuous mode. In any case, the device may include a nozzle for supplying a foaming agent, a nozzle for supplying water and a nozzle for supplying air, as well as a nozzle for removing foam. In the case of using an open container, especially installed vertically, the air supply fitting may not be available. The maximum number of blades is limited by the length of the shaft. The distance between the blades is usually chosen arbitrarily. Turbulent elements are usually helical plates of solid material, oriented almost perpendicular to the shaft and attached to the blade by any known means. It is desirable that the shape of the blades and mixing elements allows to minimize the hydrodynamic resistance of the mixed foaming agent. The blades and mixing elements are preferably made of metal, in particular stainless steel or titanium. The blades can be made of different lengths and contain a different number of turbulizing elements. Preferably, the length of the blades is reduced towards the exit of the foam. Between the inlet of the foaming agent and the exit of the foam, a nozzle can be placed for supplying a foam stabilizer, in particular cement mortar.

На чертеже приведена принципиальная конструкция устройства для получения пены, приведен вариант реализации устройства, ориентированного горизонтально. Устройство содержит емкость 1, закрытую с обоих торцов, вал 2, выполненный с возможностью подключения к приводу, на валу 2 установлена лопасть 3, на которой закреплены турбулизирующие элементы 4. Устройство также содержит штуцер 5 подвода воды, штуцер 6 подвода пенообразователя, штуцер 7 подачи воздуха и штуцер 8 отвода пены. The drawing shows the basic design of the device for producing foam, an embodiment of the device, oriented horizontally. The device contains a container 1, closed at both ends, a shaft 2 made with the possibility of connecting to the drive, a blade 3 is mounted on the shaft 2, on which turbulence elements 4 are fixed. The device also contains a nozzle 5 for supplying water, a nozzle 6 for supplying a foaming agent, a nozzle 7 for feeding air and fitting 8 of the foam outlet.

Вся конструкция выполнена из нержавеющей стали различных марок, причем выбор марок стали определен назначением узлов конструкции. The entire structure is made of stainless steel of various grades, and the choice of steel grades is determined by the designation of the structural units.

При использовании устройства вал 2 соединяют с любым двигателем, предпочтительно электрическим. Подключают штуцер 7 к источнику воздуха (в качестве которого может использоваться и внешняя среда), штуцер 6 подключают к источнику, содержащему пенообразователь (в частности, азонитрил диизомасляной кислоты), штуцер 8 отвода пены подключают к емкости для сбора пены (не показана). Включают привод, вал 2 приходит в движение (скорость движения вала зависит от требуемых свойств пены, а также от исходного пенообразователя). Через штуцер 5 подают воду. Посредством эжекционного эффекта или с использованием компрессоров в емкость начинают подавать воздух и пенообразователь. Под действием вращающихся лопастей с перемешивающими элементами происходит вспенивание смеси пенообразователя и воды. Для стабилизации получаемой пены через штуцер (на чертеже не показан), расположенный на емкости между штуцерами 5 и 8, подают стабилизатор пены, в частности раствор вяжущего компонента (например, цемента). Изменяя скорость вращения вала, а также расход воды, воздуха и пенообразователя (и стабилизатора пены) можно получить пену с желаемыми характеристиками, в том числе и с уникально низкой плотностью при низких энергетических затратах и простой конструкции устройства. When using the device, the shaft 2 is connected to any engine, preferably an electric one. The nozzle 7 is connected to an air source (which can also be used as an external medium), the nozzle 6 is connected to a source containing a foaming agent (in particular, diisobutyric acid azonitrile), the foam nozzle 8 is connected to a foam collecting tank (not shown). The drive is turned on, the shaft 2 starts to move (the speed of the shaft depends on the required properties of the foam, as well as on the initial foaming agent). Through the nozzle 5 serves water. Through the ejection effect or using compressors, air and a foaming agent are introduced into the container. Under the action of rotating blades with mixing elements, the mixture of foaming agent and water foams. To stabilize the resulting foam through the fitting (not shown), located on the container between the fittings 5 and 8, serves a foam stabilizer, in particular a solution of a binder component (for example, cement). By changing the speed of rotation of the shaft, as well as the flow rate of water, air and a foaming agent (and foam stabilizer), it is possible to obtain foam with the desired characteristics, including with a uniquely low density at low energy costs and a simple device design.

Claims (8)

1. Устройство для приготовления пены, содержащее емкость с днищем, в которой установлен приводной вал, отличающееся тем, что на приводном валу жестко закреплено не менее одной лопасти, на кромке которой, обращенной в сторону, противоположную вращению, расположено не менее одного турбулизирующего винтообразного элемента, причем кромки лопасти и элементов, обращенные в направлении вращения, выполнены заточенными. 1. A device for preparing foam, containing a container with a bottom in which the drive shaft is installed, characterized in that at least one blade is rigidly fixed to the drive shaft, at least one turbulent screw element is located on its edge facing in the opposite direction to the rotation moreover, the edges of the blades and elements facing in the direction of rotation are made sharpened. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на валу установлено не менее двух лопастей. 2. The device according to claim 1, characterized in that at least two blades are installed on the shaft. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в случае размещения по длине вала более одной лопасти, они размещены на разной высоте по продолжительности вала таким образом, что их проекции на дно емкости не совпадают. 3. The device according to claim 1, characterized in that if more than one blade is placed along the shaft length, they are placed at different heights along the shaft length so that their projections onto the bottom of the tank do not match. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость установлена горизонтально. 4. The device according to claim 1, characterized in that the tank is installed horizontally. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость установлена вертикально. 5. The device according to claim 1, characterized in that the tank is installed vertically. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость дополнительно содержит не менее одного входного штуцера для подвода в емкость воздуха, воды, пенообразователя и стабилизатора пены. 6. The device according to claim 1, characterized in that the container further comprises at least one inlet fitting for supplying air, water, a foaming agent and a foam stabilizer to the container. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость дополнительно содержит штуцер отвода пены. 7. The device according to claim 1, characterized in that the container further comprises a foam discharge fitting. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что турбулизирующий элемент выполнен из твердого материала и ориентирован практически перпендикулярно валу. 8. The device according to claim 1, characterized in that the turbulizing element is made of solid material and oriented almost perpendicular to the shaft.
RU98112884A 1998-07-08 1998-07-08 Foam preparation device RU2137534C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98112884A RU2137534C1 (en) 1998-07-08 1998-07-08 Foam preparation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98112884A RU2137534C1 (en) 1998-07-08 1998-07-08 Foam preparation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98112884A RU98112884A (en) 1999-03-27
RU2137534C1 true RU2137534C1 (en) 1999-09-20

Family

ID=20208061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98112884A RU2137534C1 (en) 1998-07-08 1998-07-08 Foam preparation device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2137534C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564820C1 (en) * 2014-05-28 2015-10-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Device to prepare foamed acid
RU170993U1 (en) * 2016-08-17 2017-05-17 Людмила Рустемовна Аболтынь FOAM GENERATOR INSTALLATION

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2564820C1 (en) * 2014-05-28 2015-10-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Device to prepare foamed acid
RU170993U1 (en) * 2016-08-17 2017-05-17 Людмила Рустемовна Аболтынь FOAM GENERATOR INSTALLATION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3397154B2 (en) Revolving microbubble generator
JP2002204937A5 (en)
PL178051B1 (en) Apparatus for mixing together solids and liquids
CN107459156B (en) Micro-nano bubble generating device and water flow purifying system
JP2000202261A (en) Gas-liquid mixing device
KR101307920B1 (en) The apparatus of parifying waste gas
CN110433676A (en) A kind of hypergravity micro bubble generation device and application method
US5622536A (en) Scrubber for waste gases
RU2137534C1 (en) Foam preparation device
CN111565854A (en) Reactor for gas-liquid mass transfer
RU2594023C1 (en) Jet mixer for reservoirs
EP0474835A1 (en) Apparatus and method for sparging a gas into a liquid
EP0011870A1 (en) Countercurrent contact process and apparatus
RU185847U1 (en) Tank jet mixer
RU2248847C1 (en) Apparatus for disintegrating hard materials and producing finely divided systems and emulsions
JP2817948B2 (en) Mixing device
FI101862B (en) Mixer intended to mix two fluids between each other
RU2506992C2 (en) Foam making unit
SU1183161A1 (en) Mixer of continuous action
SU1212541A1 (en) Apparatus for gas and liquid reaction
RU2716411C1 (en) Plant for production of organic fertilizer from wastes of poultry and livestock and cavitation disperser
RU189748U1 (en) Device for saturating a liquid with gas
RU46201U1 (en) MIXER
JPS6362533A (en) Multifunctional device
KR880000066B1 (en) Apparatus for manufacturing substituting oil of heavy oil

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090709