Способ приготовления аэрированных суспензий и устройство для его осуществления

Способ приготовления аэрированных суспензий и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения формирование газожидкостного потока и его диспергирование ведут в условиях вибрационного воздействия . Вибрационное воздействие создают потоком суспензии или газожидкостной смеси. Вибрационное воздействие на суспензию, газ 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. Известенспособ изготовления пористых строительных материалов, заключающийся в гранулировании сырья, вспучивании гранул, засыпке в формы, спеных суспензий включает полый корпус с камерой смешения, патрубок подачи газа, патрубок подачи суспензии с выполненными в нем входной полостью и каналом. Патрубки установлены с возможностью 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 сообщающие входную полость патрубка подачи суспензии и камеру смешения Патрубок подачи газа 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 выпускном канале патрубка соосно последнему с образованием кольцевого зазора. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 6 ил сл С 2 ,сл 100 100 00 кании путем подвода горючих газов и последующем охлаждении (авт. св. N 1211245, кл. С 04 В 38/00, 1984, БИ № 6, 1986). Известно устройство для получения пористых материалов, состоящее из вращающейся печи, перфорированных форм и газовой горелки (авт. св., Ns 1211245, кл. С 04 В 38/00, 1984, БИ Ns 6, 1986) Наиболее близок к предлагаемому принятый запрототип способ приготовления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 10.гЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" ""- -";4 л

""=.Вмф,фя@ „ ;,р @ @у

4 ,(Л

j00

)QQ, (00 (21) 4774690/03 (22) 27.12.89 (46) 07.07.92. Бюл, N 25 (71) Институт машиноведения им. А, А, Благонравова (72) P. Ф. Ганиев, Г, А Калашников и С, А.

Костров (53) 622.245.42(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1211245, кл. С 04 В 38/00, 1984.

Детков В, П, Цементирование наклон ных скважин, M.: 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 промышлен ности. 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 гранулировэнии сырья, вспучивании гранул, засыпке в формы, спе„„QJ 1745888 А1 ных 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 выпускном канале патрубка соосно последнему с образованием кольцевого зазора. 2 с. и

1 з. и. ф-лы, 6 ил. кании путем подвода горючих газов и последующем охлаждении(авт. св. N 1211245, кл.

С 04 В 38/00, 1984, БИ М б, 1986).

Известно устройство для получения пористых материалов, состоящее из вращающейся печи, перфорированных форм и газовой горелки (авт. св, М 1211245, кл, С 04

В 38/00, 1984, БИ N 6, 1986).

Наиболее близок к предлагаемому принятый за прототип способ приготовления

1745888

15

25

55 аэрированных суспензий, заключающийся в том, что формируют гаэожидкостный поток путем раздельной подачи суспензии и газа в камеру смешения, диспергируют поток в условиях вибрационного воздействия и отводят образовавшийся газожидкостный поток (Детков В. П. Цементирование на, клонных скважин. M. Недра, 1978, с, 189—

190).

Известно устройство для приготовления аэрированных суспензий, принятое эа прототип, включающее полый корпус с камерой смешения, 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 (Детков В. П. Цементирование наклонных скважин, М„Недра, 1978, с. 160-161).

Недостатки способа-прототипа и устройства-прототипа заключаются в том, что получаемая аэрированная суспензия имеет низкую степень аэрации, дисперсности и гомогенности, в связи с чем снижаются прочность и теплоизоляционные свойства пористого материала, приготовленного из этой суспензии. Кроме того, величина пара.метров вибрационного воздействия на компоненты аэрированной смеси может изменяться в узком диапазоне, так как имеется лишь один источник колебаний и отсутствует возможность получать разностные и суммарные частоты от двух источников колебаний. Следовательно, режим нелиней. ного резонанса может быть достигнут лишь в узком диапазоне, что не позволяет снизить энергозатраты и повысить качество получаемой аэрированной суспензии для целого ряда суспензий (например, высоко-. вязких).

Цель изобретения — повышение степени аэрации, дисперсности и гомогенности аэрированной суспензии при снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в способе приготовления аэрированных суспензий, заключающемся в том, что формируют гаэожидкостный поток путем раздельной подачи суспензии и газа в камеру смешения, диспергируют поток в условиях вибрационного воздействия и отводят образовавшийся газожидкос ный 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 300...65000 Гц и амплитудой

0,01.105...12,0.105 Па.

В устройстве для приготовления аэрированных суспензий, включающем полый корпус с камерой смешения, закрепленные на корпусе патрубок подачи газа и патрубок подачи суспенэии 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. канва 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 отражател ьной 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 продольнoм разрезе; на фиг. 2 — то же, в поперечном разрезе на уровне тангенциальных каналов патрубка суспензии: на фиг.

3 изображен вариант N 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 M 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 суспенэии с возможностью взаимодействия потоков газа и суспензии в камере

4 смешения корпуса устройства, причем канал патрубка подачи суспензии заглушен на входе, камера 4 смешения гидравлически

1745888 сообщена с входной полостью 5 патрубка ния, который, взаимодействуя с прямым подачи суспензии посредством входных скачком уплотнения. расположенным в сутангенциальных каналов 6. кавитационной жении 12, образует акустические колебания камеры 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 и гидравлически сообщен с камерой 4 смеше- газа оказывается вибрационное воздейстния, а патрубок 2 подачи газа при этом со- вие от двух источников колебаний с отличадержит KBHBll 11 подачи газа, который имеет 10 ющимися друг от друга частотами, При этом сужение 12 и заглушен отражательным уст- в спектре колебаний содержатся гармоники ройством 13, отражательная поверхность 14 частоты.как от каждого из источников колекоторого перпендикулярна оси канала под- баний, так и образующиеся разностные и ачи газа, причем в стенках патрубка 2 вы- суммарные гармоники, а также субгармониполнены выходные окна 15. 15 ки частоты. Вибрационное воздействие на

С 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 300...65000 Гц и амплитудой в ачи газа (фиг, 5 и 6) снабжена телом 16, 20 пределах 0,01.105...12,0.105 Па. установленным в выпускном канале патруб- Вибрационное воздействие позволяет ка 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 аэрированной суспензий осуществляют следующим абра- 25 суспензии, которая отводится через канал зом. 10 выходного патрубка 9 в ограниченный

Суспензия (буферная жидкость или там- объем (в случае цементирования скважины понажный раствор) поступает от насосного объем между обсадной колонной и стенками агрегата под давлением во входную полость скважины), где после затвердевания обра5 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 аэрированной последующим его поступлением в камеру 4 суспензии, а также экономичности процессмешения корпуса 1. При этом в кавитаци- 35 са (условие осуществления режима нелионной камере 7 происходят закрутка потока нейного резонанса) зависят от рода суспензии, 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) в центре камеры 7 кавитационной парогазо- 40 конструкции патрубка 2 подачи газа с обравой каверны. Каверна совершает автоколе- зованием в выпускном канале кольцевого бания, которые приводят к периодическому . зазора 17 позволяет изменять величины амотрыву от нее парогазовых пузырьков, сно- плитуды и частоты. колебаний, причем в этом симых потоком суспензии в область повы- случае амплитуда акустических колебаний шенногодавления жидкости(диффузор), где 45 больше, чем в конструкции патрубка без происходит их схлопывание с образовани- указанного тела. ем колебаний давления в протекающей сре- Использование описанных способа и де (потоке суспензии).

О устройства позвол е: я т: дновременно с прокачкой суспензии в — повысить степень аэ рации, дисперскамеру 4 смешения через патрубок 2 посту- 50 ности и гомогенности аэрированной суспенпает газ от. компрессорной установки. По зии при одновременном снижении каналу 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 зависит отражательное устройство 13 благодаря от- от параметров вибрационного воздействия, ражательной поае хности 14, р, расположен- величины которых можно регулировать изное перпендикулярно оси канала 11. менением расходов компонентов смеси и образуется отсоединенный скачок уплотне- выполнением подающих па б щих патру ков с раз7

1745888 личными 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 газа в камеру смешения, диспергирование потока в условиях вибрационного воздействия и отвод образовавшего газожидкостного потока, о т л и. ч а ю шийся 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 п. 1, о т л.и ч а ю шийся тем, что вибрационное воздействие на суспензию, газ и газожидкостный поток осуществляют с частотой 300...65000 Гц и амплитудой 0,01 10 ...12,0 10 Па.

3. Устройство для приготовления .аэрированных суспензий, включающее полый

5 корпус с камерой смешения, закрепленные на корпусе патрубок подачи газа и патрубок подачи суспензии с выполненными в нем входной полостью и каналом; установленные с возможностью взаимодействия пода10

0 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

5 при снижении энергозатрат. канал патрубка подачи суспензии выполнен заглушенным на входе. в стенках патрубка выполнены входные тангенциальные каналы, гидравлически сообщающие входную полость пат-

0 рубка подачи суспензии и камеру смешения, 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 выходной канал 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 пат30 рубка снабжена элементом, установленным в выпускном канале патрубка соосно последнему с образованием кольцевого зазора..

Составитель Г,Калашников

Техред М.Моргентал Корректор Л,Лукач

Редактор Т. Федотов

Заказ 2371 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

®р k -

1745888

4-А

Л70 МР2

Ю