Способ приготовления аэрированных суспензий и устройство для его осуществления

) 0 Я ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ъ;кГЯф.р им.А,А, Бл кании путем подвода г дующем охлаждении (а С 04 В 38/00, 1984, БИИзвестно устройст ристых материалов, со щейся печи, перфор газовой горелки (авт, с 8 38/00, 1984, БИ М 6Наиболее близок к нятый за прототип сп рючих газов и посвт. св. М 1211245,М б, 1986),во для получения постоящее из вращаюированных форм и,М 1211245, кл, С 041986).предлагаемому приособ приготовления лекл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт машиноведения эгонравова(56) Авторское свидетельство СССР М 1211245, кл. С 04 В 38/00, 1984.Детков В, П, Цементирование наклон- ных скважин, М.: Недра, 1978, с., 189-190, 160-161.(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ АЭРИРОВАННЫХ СУСПЕНЗИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Сущность изобретения; формирование гаэожидкостного патока и его.диспергирование ведут в условиях вибрационного воздействия. Вибрационное воздействие создают потоком суспензии или газожидкостной смеси. Вибрационное воздействие на суспензию, гаэ и газожидкостный поток осуществляют с частотой 300 - 65000 Гц и амплитудой от 0,01 105 до 12,0.105 Па. Устройство для приготовления аэрированИзобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении стеновых и теплоизоляционных изделий, а также при цементировании обсадных колонн в скважинах различного назначения.Известен способ изготовления пористых строительных материалов, заключающийся в гранулировании сырья, вспучивании гранул, засыпке в формы, спеных суспензий включает полый корпус с камерой смешения, патрубок подачи гээа, патрубок подачи суспензии с выполненными в нем входной полостью и каналом. Патрубки установлены с воэможностью взаимодействия подаваемых потоков суспензии и газа в камере смешения. Выходной патрубок установлен на корпусе. Канал патрубка подачи суспензии выполнен заглушенным на входе, В стенках патрубка выполнены входные тангенциальные каналы, гидравлически со- общающие входную полость патрубка подачи суспензии и камеру смешения. Патрубок подачи гаээ заглушен отражательной поверхностью, Отражательная поверхность установлена на выходе патрубка подачи газа поперечно оси выходного канала патрубка с образованием выпускных окон в стенках патрубка, Выходной канал патрубка выполнен сужающимся к его выходу, Отражательная поверхность патрубка снабжена элементом, установленным в вы- пускном канале патрубка соосно последнему с образованием кольцевого зазора. 2 с. и 1 з. и. ф-лы, б ил,10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 аэрированных суспензий, заключающийсяв том, что формируют гаэожидкостный поток путем раздельной подачи суспензии игаза в камеру смешения, диспергируют поток в условиях вибрационного воздействияи отводят образовавшийся газожидкостныйпоток (Детков В. П. Цементирование на, клонных скважин. М.: Недра, 1978, с, 189 -190).Известно устройство для приготовления аэрированных суспензий, принятое запрототип, включающее полый корпус с камерой смешения, закрепленные на корпусепатрубок подачи газа и патрубок подачи суспензии с выполненными в нем входной полостью и каналом, установленные свозможностью взаимодействия подаваемых потоков суспензии и газа в камере смешения, и выходной патрубок,установленный на корпусе устройства (Детков В, П, Цементирование наклонных скважин, МНедра, 1978, с, 160-161),Недостатки способа-прототипа и устройства-прототипа заключаются в том, чтополучаемая аэрированная суспензия имеетнизовую степень аэрации, дисперсности игомогенности, в связи с чем снижаютсяпрочность и теплоизоляционные свойствапористого материала, приготовленного изэтой суспензии. Кроме того, величина пара.метров вибрационного воздействия на компоненты аэрированной смеси можетизменяться в узком диапазоне, так как имеется лишь один источник колебанийи отсутствует возможность получать разностные исуммарные частоты от двух источников колебаний. Следовательно, режим нелиней. ного резонанса может быть достигнут лишьв узком диапазоне, что не позволяетснизить энергозатраты и повысить качествополучаемой аэрированной суспензии дляцелого ряда суспензий (например, высоко-.вязких),Цель изобретения - повышение степени аэрации, дисперсности и гомогенностиаэрированной суспензии при сниженииэнергозатрат.Поставленная цель достигается тем, чтов способе приготовления аэрированныхсуспензий, заключающемся в том, что формируют газожидкостный поток путем раздельной подачи суспензии и газа в камерусмешения, диспергируют поток в условияхвибрационного воздействия и отводят образовавшийся газожидкосный поток, формирование газожидкостного потока и его диспергирование ведут в условиях вибрационного воздействия как потока суспензии, так и потока газа на укаэанные компоненты до образования мелкодисперсной газожидкостной смеси. Кроме того, вибрационное воздействие на суспенэию и газ, а также газожидкостный поток осуществляют с частотой 30065000 Гц и амплитудой 0,01.10512,0.105 Па. В устройстве для приготовления аэрированных суспензий, включающем полый корпус с камеройсмешения, закрепленные на корпусе патрубок подачи газа и патрубок подачи суспензии с выполненными в нем входной полостью и каналом, установленные с возможностью взаимодействия подаваемых потоков суспензии и газа в камере смешения, и выходной патрубок, установленный на корпусе устройства. канве патрубка подачи суспензии выполнен заглушенным на входе, в стенках патрубка, выполнены входные тангенциальные каналы, гидравлически сообщающие входную полость патрубка подачи суспензии и.камеру смешения, а. патрубок подачи газа заглушен отражательной поверхностью, установленной на его выходе поперечно оси выходного канала патрубка с образованием выпускных окон в стенках патрубка, причем выходной канал патрубка подачи газа сужается к его выходу. Кроме того. отражательная поверхность патрубка снабжена телом, установленным в выпускном канале патрубка соосно последнему с образованием кольцевого зазора,На фиг. 1 показано устройство для приготовления аэрированных суспензий. в продольном разрезе; на фиг. 2 - то же, в поперечном разрезе на уровне тангенциальных каналов патрубка суспензии; на фиг. 3 изображен вариант й. 1 патрубка подачи газа, имеющий сужение выходного канала и отражательную поверхность на выходе с образованием выходных окон в стенках патрубка, в продольном разрезе; на фиг, 4 - то же, в поперечном сечении на уровне выходных окон: на фиг. 5 показан вариант М 2 патрубка подачи газа, отражательная поверхность которого снабжена телом, установленным в выпускном канале патрубка с образованием кольцевого зазора. в продольном разрезе; на фиг. 6 - то же, в поперечном разрезе на уровне выходных окон.Предлагаемое устройство для приготовления аэрированных суспензий, служащее для реализации данного способа, содержит следующие основные элементы.На полом корпусе 1 (фиг. 1 - 4) установлены патрубок 2 подачи газа и патрубок 3 подачи суспензии с возможностью взаимодействия потоков газа и суспензии в камере 4 смешения корпуса устройства, причем канал патрубка подачи суспензии заглушен на входе, камера 4 смешения гидравлическисообщена с входной полостью 5 патрубка ния, который, взаимодействуя с прямымподачи суспензии посредством входных скачком уплотнения, расположенным в сутангенциальных каналов 6, кавитационной жении 12, образует акустические колебаниякамеры 7 и диффузора 8, выполненных в в потоке газа, поступающего через выходстенках патрубка. Кроме того, выходной 5 ные окна 15 в камеру 4 смешения устройстпатрубок 9 посредством канала 10, выпал- ва.ненного в патрубке 9, в виде диффузора, Таким образом, на потоки суспензии игидравлически сообщен с камерой 4 смеше- газа оказывается вибрационное воздейстния, а патрубок 2 подачи газа при этом со- вие от двух источников колебаний с отличадержитканал 11 подачигаза, которыйимеет 10 ющимисядруготдругачастотами, Приэтомсужение 12 и заглушен отражательным уст- в спектре колебаний содержатся гармоникиройством 13, отражательная поверхность 14 частоты.как от каждого из источников колекоторого перпендикулярна оси канала под- баний, так и образующиеся разностные иачи газа, причем в стенках патрубка 2 вы- суммарные гармоники, а также субгармониполнены выходные окна 15, 15 ки частоты. Вибрационное воздействие наС целью обеспечения возможности пол- суспензию и газ в процессе их смешивания,учения заданной величины амплитудно-час- а также на образовавшийся газожидкосттотного воздействия на суспензию и газ . ный поток осуществляетсяс частотой в преотражательная поверхность патрубка под- делах 30065000 Гц и амплитудой вачи газа (фиг, 5 и 6) снабжена телом 16, 20 пределах 0,01.105,12,0.105 Па,установленным в выпускном канале патруб- Вибрационное воздействие позволяетка соосно последнему с образованием коль- повысить степень активации связующих чацевого зазо а 17,ц з зора 7. стиц суспензии, дисперсности и гомогенноСпособ приготовления аэрированных сти приготавливаемой аэрированнойсуспензий осуществляют следующим абра суспензии, которая отводится через каналзом. 10 выходного патрубка 9 в ограниченныйСуспензия(буферная жидкость или там- обьем ( в случае цементирования скважиныпонажный раствор) поступает от насосного объем между обсадной колонной и стенкамиагрегата под давлением во входную полость скважины), где после затвердевания обра 5 патрубка 3 подачи суспензии (см. фиг. 30 зуется пористый материал.1-4). Далее поток суспензии прокачивается Оптимальные частота и амплитуда вибчерез входные тангенциальные каналы 6, рационного воздействия с точки зрения какавитационную камеру 7 и диффузор 8 с чества получаемой аэрированнойпоследующим его поступлением в камеру 4 суспензии, а также экономичности процессмешения корпуса 1. При этом в кавитаци са (условие осуществления режима нелионной камере 7 происходят закрутка потока нейного резонанса) зависят от родасуспензии, понижение давления до значе-перемешиваемых компонентов смеси и хания, меньшего значения насыщенных паров рактеристик динамической системы. Поэтожидкости, и, как следствие, образование в му использование тела 16 (см. фиг. 5 и 6) вцентре камеры 7 кавитационной парогазо конструкции патрубка 2 подачи газа с обравой каверны. Каверна совершает автоколе- зованием в выпускном канале кольцевогобания, которые приводят к периодическому . зазора 17 позволяет изменять величины амотрыву от нее парогазовых пузырьков, сно- плитуды и частоты. колебаний, причем в этомсимых потоком суспензии в область повы- случае амплитуда акустических колебанийшенногодавления жидкости(диффузор), где 45 больше, чем в конструкции патрубка безпроисходит их схлопывание с образовани- указанного тела.ем колебаний давления в протекающей сре- Использование описанных способа иде (потоке суспензии).Оустройства позвол е:я т:дновременно с прокачкой суспензии в - повысить степень аэ рации, дисперскамеру 4 смешения через патрубок 2 посту ности и гомогенности аэрированной суспенпает газ от. компрессорной установки, По зии при одновременном сниженииканалу 11 гаэ прокачивается через наиболее энергозатрат за счет проведения технологиузкое (критическое) сечение канала. В суже- ческого процесса в режиме нелинейного рении 12 газ достигает скорости звука с обра- зонанса;зованием прямого скачка уплотнения. При 55 - управлять дисперсностью газожидко поступлении сверхзвукового потока газа в стной смеси, так как дисперсность зависитотражательное устройство 13 благодаря от- от параметров вибрационного воздействия,ражательной пове хности 14,р, расположен- величины которых можно регулировать изное перпендикулярно оси канала 11. менением расходов компонентов смеси иобразуется отсоединенныйскачокуплотне- выполнением подающих па бщих патру ков с различными соотношениями геометрических размеров;- повысить прочность и теплоизоляционные свойства пористого материала, приготовленного из,аэрированной смеси;- расширить область использования за счет обеспечения возможности аэрирова. ния высоковязких суспензий при организации режима нелинейного резонанса,Формула изобретения 1. Способ приготовления аэрированных суспензий. включающий формирование газожидкостного потока путем раздельной подачи суспензии.и газав камеру смешения, диспергирование потока в условиях вибрационного воздействия и отвод образовавшего газожидкостного потока, о т л и. ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени аэрации, дисперсности и гомогенности суспензии при снижении энергозатрат., формирование газожидкостного потока и его диспергирование ведут в условиях вибрационного воздействия потока суспензии или газа на укаэанные компоненты до образования мелкодисперсной газожидкостной смеси,2. Способ по и. 1, о т л.и ч а ю щ и й с я тем, что вибрационное воздействие на суспензию, газ и газожидкостный поток осуществляют с частотой 30065000 Гц и амплитудой 0,01 10 12,0 10 Па.3. Устройство для приготовления.аэрированных суспензий, включающее полый 5 корпус с камерой смешения, закрепленныена корпусе патрубок подачи газа и патрубок подачи суспензии с выполненными в нем входной полостью и каналом, установленные с возможностью взаимодействия пода0 ваемых потоков суспензии и газа в камере.смещения, и выходной,патрубок, установленный на корпусе,отл и ч а ю щеес ятем, что, с целью повышения степени аэрации, дисперсности и гомогенности суспензии 15 при снижении энергозатрат. канал патрубкаподачи суспензии выполнен заглушенным на входе. в стенках патрубка выполнены входные тангенциальные каналы, гидравлически сообщающие входную полость пат рубка подачи суспензии и камерусмешения, а патрубок подачи газа заглушен отражательной поверхностью. установленной на его выходе поперечно оси выходного канала патрубка с образованием выпускных 25 окон в стенках патрубка. причем выходнойканал патрубка выполнен сужающимся к его выходу.4. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отражательная поверхность пат рубка снабжена элементом, установленным ввыпускном канале патрубка соосно последнему с образованием кольцевого зазораПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СРаушская наб., 4/5