Генератор высокократной пены

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1616 5 Е 21 Р 5/00 С 5 02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ/00, А 62 С 5/02, 1978.етельство СССР5 04 1989. раство ным р кости неодин до раз элемен плуатапылит включе Кроме стител поскол ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОКРДТНОЙ ПЕНЫ (57) Изобретение относится к горной промсти и м,б, использовано для локализации очагов интенсивного пылевыделения и тушения пожаров. Цель изобретения - пав ы ш ение и роизв-сти генератора высокократной пены за счет снижения потерь пенообразователя путем нагрева пенообразующего раствора и равномерного орошения пакета пенообразующих сеток. Генератор высокократной пены содержит Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для локализации очагов интенсивного пылЕ- выделения и тушения пожаров.Известно устройство для получения пены, включающее корпус, вентилятОр, распылитель, пеногенерирующий элементи нагревательный элемент, расположеннЫй в емкости для пенообразователя 11.Недостатком устройства является йеравномерность орошения пеногенерирующего элемента пенообразующим цилиндрический корпус, патрубок для подачи пенообразователя, к которому подсоединен коллектор, выполненный в виде полого трехгранного обруча, внутри которого размещен электронагревательный элемент. Пенообразователь под давлением поступает в полость обруча, где происходит его равномерный нагрев за счет контакта с электронагревателем. Повышение температуры раствора приводит к снижению его поверхностного натяжения и вязкости и увеличению электролитической диссоциации. Нагретый раствор выходит из отверстий, равномерно расположенных на одной из граней обруча, ориентированной под углом 30 - 450 к продольной оси корпуса, Выходящие из отверстий струи пенообразо- Я вателя соударяются в точке, являющейся центром сферической поверхности; При этом пакет пенообразующих сеток выполнен в виде части этой поверхности, В результате этого происходит диспергация пенообразователя и равномерное орошение пакета пенообразующих сеток,ром, что обусловлено неравномераспределением распыляемой жид- И в радиальном сечении факела и аковым расстоянием от распылителя ных участков пеногенерирующего д та, а надежность устройства в эксции снижается из-за засорения раселя различными механическиминиями, находящимися в жидкости. того, явно неэффективен нагрев вмеьной емкости для пенообразователя,ьку нагрев емкости пенообразовате10 15 20 25 30 35 50 55 ля на 10 С вызовет нагрев рабочего раствора с концентрацией пенообразователя не более 3% только на 0,3 С, т.е. практически не будет влиять на температуру раствора и, следовательно, на интенсивность процесса пенообразования,Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор механической пены, содержащий корпус, патрубок для подачи пенообразующей жидкости с отверстиями, установленный соосно корпусу и коническому пакету пенообразующих сеток, и сетку, расположенную эквидистантно относительно наружной поверхности патрубка и с зазором относительно корпуса 2,Недостатком данного генератора механической пены является невозможность получения равномерного орошения пенообразующей сетки из-за неодинакового расстояния от отверстия патрубка и эквидистантно установленной сетки до различных участков пенообразующей сетки, Кроме того, соударение струй жидкости под прямым углом с поверхностью эквидистантно установленной сетки приводит. не только к дроблению струй, но и к отражению части жидкости, которая не попадает на пенообразующую сетку и не участвует в процессе пенообразования, тем самым увеличивая непроизводительные потери раствора и снижая производительность пеногенератора.Цель изобретения - снижение непроизводительных потерь рабочего раствора и повышение производительности генератора высокократной пены за счет нагрева пенообразующего раствора и равномерного орошения пакета пенообразующих сеток.Цель достигается тем, что в генераторе высокократной пены, содержащем цилиндрический корпус, патрубок для подачи пенообразующего раствора, электронагревательйый элемент и пакет пенообразующих сеток, к патрубку для подачи пенообразующего раствора подсоединен полый трехгранный обруч, внутри которого размещен электронагревательный элемент, при этом по периметру грани обруча, расположенной под углом 30 - 45 к оси генератора высокократной пенына одинаковом расстоянии от ребер грани через равные интервалы выполнены отверстия, а пакет пенообразующих сеток выполнен в форме шарового сегмента, центром которого является точка соударения струй жидкости.Новым в предлагаемом решении является использование полого трехгранного обруча, внутри которого размещен электронагревательный элемент, при этом по периметру грани обруча, расположенной под углом 30 - 45 к оси генератора высокократной пены, на одинаковом расстояНии от ребер грани через равные интервалы выполнены отверстия, а пакет пенообразующих сеток выполнен в форме шарового сегмента, центром которого является точка соударения струй жидкости. Благодаря этому непосредственно в корпусе генератОра высоко- кратной пены происходит нагрев рабочего раствора пенообразователя, что приводит к изменению его физических свойств; снижению поверхностного натяжения и вязкости, повышению электролитической диссоциации. Для точного сведения струй в точку соударения и с учетом технологичности изготовления генератора высокократной пены полый обруч выполнен трехгранным, Расположение грани обруча с отверстиями под углом ф = 30 - 45 к оси генератора высоко- кратной пены (при этом угол между соударяющимися струями 2 ц составляет 90-120, где а=90 -ф) обеспечивает равномерное тонкодисперсное распределение распыленной жидкости в факеле, Нагретый раствор под давлением вырывается в виде свободных струй жидкости, точка соударения которых является центром шарового сегмента пакета сеток, причем радиус сферы равен 1,1 - 1,5 радиусам цилиндрического корпуса, Ударное взаимодействие приводит к интенсивному дроблению жидкости на капли, средний медианный диаметр которых снижается при повышении температуры раствора, а плотность удельных потоков жидкости в различных точках факела, равноудаленных от места соударения струй, должна быть одинакова. Поскольку дробление струй жидкости, угол между которыми составляет 90 - 120, происходит в точке, равноудаленной от всех участков поверхности пакета пенообразующих сеток, то физически вся распыляемая жидкость равномерно будет орошать поверхность пакета сеток. За счет повышения температуры жидкости и ее равномерного тонкодисперсного распыления увеличивается скорость формирования адсорбционных слоев границы раздела фаз жидкость - газ на поверхности сетки. В результате можно увеличить скорость воздуха в генераторе высокократнойпены, поскольку резкое увеличение межфазной поверхности при выдувании пузырьков пены не приведет к срыву процесса пенообразования, а создает условия для его интенсификации и получения монодисперсной пены. При этом увеличится кратность пены, снизятся непроизводительные потери жидкости, стекающей с пакета сеток и не участвующей в процессе пенообразования вследствие неравномерного его орошения, и повйсится производительность генератора высоко- кратной пены. Кроме того, нагрев металлического трехгранного обруча приведет к повышению температуры воздуха внутри генератора высокократной пены, что положительно скажется на условиях процесса пенообразования и позволит использовать данный генератор высокократной пены при отрицательных температурах воздуха.Существенные признаки, отличающие предложенное техническое решение от прототипа, в аналогах не обнаружены.На фиг.1 изображен генератор высоко- кратной пены, разрез; на фиг.2 - узел на фиг.1; на фиг.3 - разрез А - А на фиг.1,Генератор высокократной пены содержит цилиндрический корпус 1, резиновый патрубок 2 для подачи пенообразующего раствора, к которому подсоединен полый трехгранный металлический обруч 3 с размещенным внутри него кольцеобразным электронагревательным элементом 4. По периметру грани 5 обруча 3, расположенной под углом ф = 30 - 45 к оси генератора высокократной пены, на одинаковом расстоянии от ребер грани через равныеинтервалы выполнены отверстия 6, Пакет пенообразующих сеток 7 имеет форму шарового сегмента (части поверхности сферы), центром которого является точка соударения струй жидкости, вырывающихся из отверстий 6. Все отверстия 6 расположены на осевой линии грани 5 обруча 3, боковые стенки отверстий 6 перпендикулярны грани 5 обруча 3. Количество отверстий 6 зависит от габаритных размеров генератора высокократной пены, диаметра полого трехгранного обруча и необходимой производительности по пене,Кольцеобразный электронагревательный элемент 4 размещен по всему перимет 5 10 15 20 253035 40 ру полости обруча 3, что обеспечиваетф 45равномерный и эффективный нагрев всего рабочего раствора, поступающего в обруч 3.Для наладки и управления работой генератора высокократной пены предусмотрена возможность перемещения обруча 3 50вдоль цилиндрического корпуса 1 относительно пакета пенообразующих сеток 7.Генератор высокократной пены работает следующим образом,Рабочий раствор пенообразователя под давлением поступает по патрубку 2 во внут" реннюю полость обруча 3, где при контакте с кольцевым электронагревательным элементом 4 происходит его эффективный и равномерный нагрев до требуемой температуры. Повышение температуры раствора приводит к снижению поверхностного натяжения и вязкости, увеличению электролитической диссоциации, что обусловливае высокую степень диспергации жидкости Нагретый раствор вырывается из отверстиР 6 в виде свободных струй, которые за счет конструктивного исполнения обруча 3 встретятся в одной точке. В результате удар. ного взаимодействия произойдет дисперга. ция жидкости на капли с образованием конусообразноготонкодисперсногофакела, При этом средний медианный диаметр ка. пель (интенсивность дробления) будет тем меньше, чем больше количество соударяю. щихся струй, угол между соударяющимися струями (оптимальный угол от 90 до 120), скорость истечения жидкости, чем меньше диаметр струи и выше температура раство. ра, Для получения оптимального среднегс диаметра капель необходимо также, чтобы отношение длины отверстия к его диаметру было в пределах от 3,5 до 4,5. Поскольку дробление струй жидкости, направленных под углом 30 - 45 к оси генератора высоко- кратной пены, происходит в точке, являющейся центром сферической поверхности, часть которой в виде шарового сегмента представляет собой пакет пенообразующих сеток 7, и, следовательно, все участки поверхности сеток равноудалены от точки соударения струй жидкости, то весь обаем раствора пенообразователя будет равномерно орошать поверхность пакета пенообразующих сеток 7. Поступающий воздух, проходя через пакет пенообразующих сеток 7, выдувает из пленок жидкости, находящихся в ячейках сетки, пузырьки пены, которая сплошным потоком выходит из отверстия корпуса 1,Равномерное орошение пакета пенообразующих сеток 7 обусловливает получение монодисперсной пены, что повышает эффективность локализации источников пыле- выделения и пожаров. Кроме того, за счет равномерного тонкодисперсного распыления жидкости и повышения ее температуры увеличивается скорость фОрмирования адсорбционных слоев границы раздела фаз жидкость - газ на поверхности сетки, В связи с этим можно увеличить скорость воздуха в генераторе высокократной пены, так как увеличение скорости адсорбции молекул ПАВ при резком увеличении межфазной поверхности в процессе выдувания пузырьков пены не приведет к срыву процесса пенообразования из-за обеднения поверхностного слоя молекулами ПАВ, а создаст условия дляГего интенсификации. В результате увеличивается кратность пены, снижаются непроиз1716165 40 50 водительные потери жидкости, стекающей.с сеток и не участвующей в процессе пенообразования вследствие неравномерного орошения пакета пенообразующих сеток 7 и недостаточной скорости формирования адсорбционных слоев, в связи с чем повышается производительность генератора высокократной пены, Кроме того, нагрев металлического трехгранного обруча 3 приведет к повышению температуры воздуха внутри генератора высокократной пены, что улучшает условия процесса пенообразования и позволяет использовать данный генератор высокократной пены при отрицательных температурах окружающего воздуха, 1В предлагаемом генераторе высоко- кратной пены используется наиболее надежный, технологический и простой струйный диспергатор жидкости. Конструкция генератора высокократной пены обусловливает снижение осевых и поперечных габаритных размеров всей пеногенераторной установки при высокой производительности по пене и низком расходе рабочего раствора.Проведенные лабораторные испытания генератора высокократной пены в сравнении с прототипом (2) показали, что в результате равномерного орошения пакета пенообразующих сеток и интенсификации процесса пенообразования непроизводительные потери рабочего раствора снижаются в 2,0-2,5 раза, кратность генерируемой пены возрастает на 10 - 14;. В итоге производительность пеногенератора увеличивается на 25 - ЗОБО,Использование предлагаемого генератора высокократной пены позволит повысить эффективность подавления пыли вследствие увеличения объема генерируе мой пены и получения монодисперсной пены, а повышение КПД устройства по используемой жидкости обеспечит рациональный расход пенообразователя. 10 Формула изобретения Генератор высокократной пены, включающий цилиндрический корпус, патрубок для подачи пенообразователя, электронаг ревательный элемент и пакет пенообразующихсеток, отл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности генератора за счет снижения потерь пенообразователя путем нагрева пено образователя и равномерного орошенияпоследним пакета пенообразующих сеток, генератор снабжен подсоединенным к патрубку для подачи пенообразователя коллектором, выполненным в виде полого 25 трехгранного обруча, одна из граней которого расположена под углом 30-45 к продольной оси корпуса, причем по периметру указанной грани на одинаковом расстоянии от ребер грани через равные интервалы вы полнены отверстия, при этом электронагревательный элемент размещен внутри полого трехгранного обруча, а пакет пенообразующих сеток выполнен в форме части сферической поверхности, центр которой 35 расположен в точке соударения струйпенообразователя, выходящих из отверстий полого трехгранного обруча,1716165 Кисюа 4 юику Рм 5 ор А, Долинич рректор Л. Бескид ГКНТ СССР Производственно-издательский комбйнат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 596 ВНИИПИ оставитель В, Ханцеверовехред М.Моргентал Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5