ПЕНОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области строительных материалов и изделий, а именно к устройствам для приготовления строительной пены, применяемой в производстве пеноматериалов, а конкретно пенобетона, пеногипса и изделий из этих материалов как конструкционных, так и теплоизоляционных. Для этой цели используют пенообразующее вещество. Пенообразующее вещество, будучи разбавлено водой и перемешано с воздухом, формирует строительную пену. Эту пену перемешивают с водной дисперсией вяжущего, в частности с цементным или гипсовым тестом и при необходимости с мелким заполнителем - песком или другим, в том числе легким материалом - и получают пенобетонную или пеногипсовую смесь. Их заливают в формы или опалубку и изготавливают соответственно изделия или конструкции из пенобетона или пеногипса: блоки, камни, панели, теплоизоляционные плиты, элементы малой архитектуры, объемные элементы ограждающих конструкций и др., а из монолитных пенобетона или пеногипса - также стеновые перегородки, теплоизоляционные слои в ограждающих конструкциях зданий и сооружений, в частности, стенах, перегородках, полах, кровлях и т.п.
Известен пеногенератор, предназначенный для приготовления строительной пены, содержащий рабочую камеру с двумя отделениями и входной цапфой. Первое отделение камеры, заполненное насадкой из мелких насыпных тел, снабжено двумя, пропущенными через входную цапфу, отдельно расположенными входными патрубками с соплами для подачи раствора пенообразователя и сжатого воздуха, находящимися в объеме насадки, а второе отделение сообщается с первым через сито для контроля размера пузырьков пены и снабжено выходным патрубком для выпуска пены (см. GB №2219518, 1989).
Достоинствами устройства являются отсутствие движущихся частей и возможность контроля размеров пузырьков строительной пены с помощью сита. Вместе с тем непосредственное соприкосновение сопел для подачи в рабочую камеру раствора пенообразователя и сжатого воздуха с массообменными телами насадки приводит к забиванию сопел, тем самым исключая стационарность режима работы устройства. Кроме того, наблюдаются частичное гашение пены указанным ситом, а также быстрый износ сита и насадки, обуславливая нестационарный режим работы устройства и, соответственно, непостоянство качества пены.
Известен также пеногенератор, содержащий корпус, снабженный патрубками для подачи пенообразователя и воды, патрубком для отвода пены и пенообразующим узлом (см. RU №2321491, B28C 5/38, 2008).
Недостаток этого решения - недостаточная однородность размеров пузырьков генерируемой пены и ее стабильность по времени, кроме того «продавливание» пены через калибрующие сетки приводит к ее частичному разрушению. Кроме того, пеногенератор конструктивно сложен (пенообразующий узел сложен в изготовлении требует специальных металлорежущих работ для формирования наполнителя - стружки, специального профиля). Кроме того, генерируемая пена не позволяет придать полученным пенобетонам повышенных эксплуатационно-технологических свойств (ускорения процессов твердения, повышения прочности, плотности, пластичности, морозостойкости, снижения водоотдачи и газопроницаемости).
Задачей полезной модели является обеспечение высокой однородности размеров пузырьков генерируемой пены и ее стабильности по времени, повышение выхода пены и придание полученным пенобетонам повышенных эксплуатационно-технологических свойств.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи выражается в упрощении конструкции устройства, обеспечении высокой сохранности генерированной пены, как за счет реализованной схемы выведения пены вытеснением водой, а также за счет механоактивации ингредиентов пены в процессе ее формирования и ее дополнительной обработки в магнитных полях.
Для решения поставленной задачи пеногенератор, содержащий корпус, снабженный патрубками для подачи пенообразователя и воды, патрубком для отвода пены и пенообразующим узлом, отличается тем, что пенообразующий узел выполнен в виде вала снабженного перемешивающими лопатками, установленного с возможностью вращения со скоростью не менее 500 об/мин соосно с продольной осью корпуса, при этом внешняя поверхность корпуса снабжена генератором электромагнитного поля, выполненным в виде обмотки, сосной продольной оси корпуса и снабженной низковольтным источником переменного тока, причем патрубок для подачи воды размещен предпочтительно, в нижней части корпуса и сообщен с источником воды трубопроводом, снабженным запорной арматурой и водяным насосом.
Сопоставительный анализ признаков заявляемого и известных технических решений свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
Совокупность признаков отличительной части формулы полезной модели обеспечивает решение поставленной технической задачи, а именно обеспечение высокой однородности размеров пузырьков генерируемой пены и ее стабильности по времени, повышения выхода пены и придание полученным пенобетонам повышенных эксплуатационно-технологических свойств.
На чертежах показаны 1 - корпус пеногенератора, 2 - патрубок подачи пенообразователя, 3 - патрубок для отвода пены, 4 - патрубок подачи воды, 5 - источник воды, 6 - запорная арматура, 7 - трубопровод воды, 8 - водяной насос, вал 9, перемешивающие лопатки 10, продольная ось 11 корпуса пеногенератора, привод 12 вала 9, обмотка 13, низковольтный источник переменного тока 14, опоры 15 корпуса пеногенератора, консоль 16. Кроме того, условно показаны линии магнитного поля 17. Кроме того, в состав устройства входят известные дозирующие устройства, обеспечивающие дозирование жидкостей (воды и раствора пенообразователя на - чертежах не показаны), чьи рабочие характеристики соответствуют режимным рабочим параметрам установки.
3
Корпус пеногенератора 1 выполнен из стали в виде цилиндрической емкости объемом V=1,3 м, которая неподвижно зафиксирована на опорах 15. Продольная ось 11 корпуса 1 пеногенератора ориентирована горизонтально. Патрубок подачи пенообразователя 2 и патрубок для отвода пены 3 сообщены с верхней частью корпуса пеногенератора 1. Патрубок для подачи воды 4 размещен предпочтительно, в нижней части корпуса 1 и сообщен с источником воды 5 трубопроводом 7, снабженным запорной арматурой 6 и водяным насосом 8.
Пенообразующий узел выполнен в виде вала 9, выполненного из стали, снабженного стальными перемешивающими лопатками 10. Целесообразно использовать съемное крепление лопаток 10, для повышения ремонтопригодности вала 9. Концы вала 9 размещены в подшипниковых узлах известной конструкции (на чертежах не показаны), закрепленных в торцовых стенках корпуса пеногенератора и герметизированы известным образом, что, обеспечивает валу 9 возможность вращения. Привод 12 вала 9 выполнен в виде электродвигателя, закрепленного на консоли 16 жестко скрепленной с торцовым участком корпуса пеногенератора. Вал привода (электродвигателя - на чертежах не показан) 12 и вал 9 кинематически связаны друг с другом (с возможностью передачи вращения), например ременной передачей. Таким образом, обеспечивается возможность вращения вала 9 со скоростью не менее 500 об/мин соосно с продольной осью корпуса пеногенератора 1.
Обмотка 13 выполнена медным проводом и намотана на, снабженную покрытием из электроизолирующего материала (на чертежах не показано), внешнюю поверхность корпуса, сосно с продольной осью корпуса и подключена к низковольтному источнику переменного тока 14 (12 вольт). Это обеспечивает, при вращении вала 9 в пространстве охваченном обмоткой формирование магнитного поля напряженностью порядка 200-300 эрстед, в том числе и в полости корпуса 1. Магнитное поле, вследствие периодического изменения полярности источника тока, будет соответственно менять направление своего вращения.
Заявленное устройство работает следующим образом.
В полость корпуса пеногенератора 1, через патрубок 2 подачи пенообразователя подают, дозированное количество пенообразователя из расчета получения его эффективной концентрации в заданном дозированном объеме воды, которую одновременно подают из источника воды 5 по трубопроводу 7 и вводят через патрубок подачи воды 4 (при этом, соответствующим образом задействуют запорную арматуру 6 и водяной насос 8). В качестве пенообразователя используют любой тип пенообразователя - синтетический или органический. В качестве пенообразующих добавок можно применять (например, анионные ПАВ: алкилсульфат ("Прогресс"), алкилбензосульфонат (ПО-1), сульфонат (алкилсульфонат), сульфонол, алкилсульфонат (детергент ДС-РАС), смесь сульфокислот (контакт Петрова), пенообразователь "Форэтол", а также неионогенные ПАВ-смачиватели ДБ или НБ. Оптимальная дозировка ПАВ составляет, по опыту работы, в зависимости от их вида, 0,2-0,4% к массе твердых компонентов.
Далее включают в работу привод 12 вала 9, лопатки которого обеспечивают качественное гомогенизирование смеси воды с пенообразователем, за счет вращения вала 9 на высоких оборотах (около 500 об/мин). Одновременно, включают в работу низковольтный источник тока 14, обеспечивая, при вращении вала 9 в пространстве, охваченном обмоткой 13, формирование магнитного поля воздействующего на материал находящийся в полости корпуса 1. Магнитная обработка осуществляется в магнитных полях, последовательно вращающихся в противоположные стороны вследствие периодического изменения полярности источника тока.
При этом, обработка смеси в поле центробежных сил при одновременном воздействии на нее магнитного поля приводит к активации пены, что ускоряет процессы твердения пенобетона, повышает его прочность, пластичность и морозостойкость, снижает водоотдачу и газопроницаемость полученных пенобетонов.
Процесс перемешивания ведут до образования пены заданных параметров (длительность процесса заранее определяют известным образом), после чего осуществляют гидравлическое вытеснение пены через патрубок 3. Для этого, при неподвижном вале 9, в полость корпуса 1, через патрубок подачи воды 4, подают с дозированием объем воды, из источника воды 5 по трубопроводу 7 (при этом, соответствующим образом задействуют запорную арматуру 6 и водяной насос 8). Вследствие этого, пена, всплывая на объеме воды заполняющем нижнее пространство корпуса 1, продавливается через патрубок 3, освобождая полость корпуса 1. У выходного патрубка 3 образуется сплошной поток пены, в виде связного цилиндрического "бруса", сохраняющего сплошность, способного плавно искривляться под действием силы тяжести и не расслаивающегося (самопроизвольно не делящегося на части) при длине до нескольких десятков метров. Качество пены в "брусе" постоянно на всем его протяжении.
По окончанию процесса гидравлического вытеснения пены. В объем воды, находящийся в корпусе 1 дозированно вводят пенообразователь из расчета получения его эффективной концентрации в заданном дозированном объеме воды. Далее приводят во вращение вал 9 и все повторяется.
Заявленное устройство, обуславливает достижение следующих преимуществ: 1) постоянства качества (плотности, кратности, стойкости) пены в пространстве (то есть вдоль длины потока пены, выдаваемого из выходного патрубка) и во времени (то есть в каждую единицу времени работы устройства); 2) минимальных энергозатрат на пенообразование; 3) максимальной регулируемости и саморегулируемости пенообразования; процесс практически мгновенно восстанавливается после любых случайных нарушений, включая отключения привода вала; на процесс не действуют изменения внешних условий: снижение или прирост температуры среды, раствора пенобразователя, сквозняки.
Указанные особенности устройства для приготовления строительной пены, включая отсутствие сложностей контроля технического состояния устройства и процесса приготовления в нем пены, а также контроля исходных компонентов пены и их подачи свидетельствуют о том, что устройство удовлетворяет условиям, необходимым для его широкого производственного внедрения.