泡沫生產系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于生產適于與混凝土混料相結合的泡沫的泡沫生產系統(tǒng)，包括：空氣致動器，其用于將加壓空氣提供到曝氣組件；和水致動器，其設置成提供加壓水。將起泡劑加入到混合室中的水中。將水和起泡劑的混合物從混合室泵出到曝氣組件，其被設置成將加壓空氣混合到水和起泡劑的混合物中以產生泡沫輸出，該輸出適于與混凝土混料相結合以產生泡沫混凝土。
【專利說明】泡沬生產系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種用于生產適于添加到混凝土混料中的泡沫的系統(tǒng)。
[0002]本發(fā)明總體涉及一種泡沫生產裝置和方法，并特別的是關于這樣一種裝置，其可用于將氣泡帶入混凝土中以生產不同類型的輕質混凝土結構，如具有高氣隙密度的混凝土墻板。
【背景技術】
[0003]很久以來就已知，可在鋪設混凝土前的某時間點將氣泡帶入混凝土混料，從而混凝土變硬以在整個結構留下氣隙，由此來制造較輕質的混凝土結構。這種類型的輕質混凝土在本領域中通常被認為是多孔混凝土。多孔或泡沫混凝土可通過預先形成泡沫、然后將泡沫添加到混合設備中的水泥、骨料和水的泥漿中而制備。另一種已知的技術是，往泥漿中添加氣體形成劑，當氣泡形成時，引起混合以膨脹。多孔混凝土的減少的密度以及由此減少的重量使運輸和加工成本減少，也減少了施加于由此混凝土構造而成的結構的靜負荷。其相比傳統(tǒng)的混凝土也具有更好的絕熱性、抗凍融性、減少的水滲透性和更好的吸音性。
[0004]本發(fā)明結合一種于1999年5月4日授予Gray和Masters的US5900191中描述的曝氣裝置相同的曝氣裝置，其被引入本發(fā)明作為參考。

【發(fā)明內容】

[0005]根據本發(fā)明的泡沫生產系統(tǒng)是用于生產適于與混凝土混料相結合的泡沫，該系統(tǒng)包括:空氣致動器，用于提供加壓空氣；空氣壓力調節(jié)器，設置成用于從空氣致動器接收加壓空氣并提供具有選定的空氣壓力的空氣輸出；曝氣組件，設置成與空氣壓力調節(jié)器流體連通以從其接收加壓空氣；和水致動器，設置成用于提供加壓水。泡沫生產系統(tǒng)還包括:混合室，設置成與水致動器流體連通以從其接收水；起泡劑罐，設置成與混合室流體連通以提供在混合室中與水混合的起泡劑；泵，設置成用于將水和起泡劑的混合物泵送出混合室；和水壓調節(jié)器，設置成用于接收從泵輸出的水和起泡劑的混合物并以選定的液體壓力將該混合物提供給曝氣組件。曝氣組件被設置成將加壓空氣混入水和起泡劑的混合物中，以產生適于與混凝土混料相結合以生產泡沫混凝土的泡沫輸出。
[0006]根據本發(fā)明的泡沫生產系統(tǒng)優(yōu)選還包括:輸入氣壓計，設置成用于測量輸入到空氣致動器中的空氣的壓力；輸出氣壓計，設置成用于測量從空氣壓力調節(jié)器輸出的空氣的壓力；輸入水壓計，設置成用于測量輸入到混合室中的水的壓力；和輸出水壓計，設置成用于測量從水壓調節(jié)器輸出的水和起泡劑混合物的壓力。
[0007]本發(fā)明的一個【具體實施方式】是適于附連到水泥混合/輸送車的類型，以在輸送之前、期間和/或之后分配泡沫。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據本發(fā)明的泡沫生產系統(tǒng)的第一【具體實施方式】的功能模塊圖；[0009]圖2是可包含在根據本發(fā)明的泡沫生產系統(tǒng)中的曝氣組件的仰視圖；
[0010]圖3是示出了圖2的曝氣組件的輸入端口和輸出端口的立體圖；
[0011]圖4是可包含在圖2和3的曝氣組件中的霧化器的立體圖；
[0012]圖5是示出了可包含在圖2和3的曝氣組件中的霧化器的橫截面圖；
[0013]圖6是圖5中示出的霧化器的側視圖；
[0014]圖7是圖6中霧化器的端視圖；
[0015]圖8是曝氣組件的橫截面圖，示出了其中的霧化器和輸入到曝氣組件的空氣和液體；
[0016]圖9是示出了液體流入霧化器的橫截面圖；
[0017]圖10是示出了可被包含在曝氣組件內的混合室的一部分的橫截面圖；
[0018]圖11是示出了可被置于圖10混合室內的攪拌器的側視圖；
[0019]圖12是根據本發(fā)明的泡沫生產系統(tǒng)的第二【具體實施方式】的功能模塊圖；
[0020]圖13是示出了可被包含在圖12顯示的本發(fā)明【具體實施方式】內的雙曝氣組件的立體圖。
【具體實施方式】
[0021]參照圖1，根據本發(fā)明的泡沫生產系統(tǒng)20包括:空氣入口 22，其將空氣輸入到第一電子致動器24 ;和水入口 38，其將水輸入到第二電子致動器40。電子致動器24向包含在控制箱26中的空氣調節(jié)器28提供空氣?？諝庹{節(jié)器向曝氣組件50提供加壓空氣?？刂葡?6中的第一空氣壓力計34測量被輸入到第一電子致動器24中的空氣的壓力，而控制箱中的第二空氣壓力計36測量從空氣調節(jié)器28輸出到曝氣組件50中的空氣的壓力。
[0022]第二電子致動器40向壓力閥42提供水，該壓力閥24則將加壓水輸入到混合室46中?？刂葡渲械牡谝凰畨河?4測量由壓力閥42提供給混合室46的水的壓力。罐44包含提供到混合室46以與水混合的空氣夾帶混合物。增壓泵48將水-空氣夾帶混合物泵送到壓力調節(jié)器52。控制箱26中的增壓水壓計32被連接到壓力調節(jié)器52用于監(jiān)測其內的壓力。水-空氣夾帶混合物從壓力調節(jié)器52輸出到曝氣組件50，以與來自空氣調節(jié)器28的加壓空氣混合，以形成泡沫，該泡沫隨后從曝氣組件50輸出。
[0023]圖2的仰視圖和圖3的立體圖示出了曝氣組件50的一個【具體實施方式】，其由三根直管52-54組成。管道52和54與管道53平行，而管道53在管道52和54的端部56和58處通過兩個90°管彎頭60和62連接在管道52和54之間。管件64連接在管道52的一端66?？諝馊肟?68連接到管件68，并被設置成用于接收來自圖1模塊圖中的空氣壓力調節(jié)器28的加壓空氣。管件66也包括液體入口 70，其被設置成用于接收來自圖1的水壓調節(jié)器52的水和起泡劑的混合物。曝氣組件50在水和起泡劑的混合物中形成氣泡，從而形成泡沫液體狀復合材料，該復合材料從形成在出口管件72上的出口 71排出曝氣組件50。該泡沫液體適于與混凝土或其它要被起泡的材料混合。
[0024]圖4-8闡明了可被包含在曝氣組件50內的霧化器80。霧化器80形成為伸長的管道或管子81，該管道內具有多個端口 82。如圖5和8中最清楚地所示，端口 82優(yōu)選為文丘里通道。然而，在其它【具體實施方式】中也可使用側邊直線形的孔或其它結構。所顯示的端口的數(shù)量僅為霧化器80 —個【具體實施方式】的例子，其實際上可包括比圖4-8顯示的數(shù)量更多或更少數(shù)量的端口。
[0025]參照圖5和7，霧化器80是中空的，具有內壁84和外壁86。參照圖8，當曝氣組件50被裝配好時，霧化器80被置于管道52內部，并在兩端90和92固定，由此，在管道52的內壁88和霧化器80的外壁86之間存在一個空隙94。套管87可在端部90附近被安裝霧化器上。由此，端部90被固定在管件64內。套管89可被安裝在管部52內部，由此，臨近霧化器端92的O形環(huán)83和85緊緊地配合于套管89的內壁。
[0026]水和起泡劑的混合物通過輸入端口 70流入空間94?？諝馔ㄟ^空氣輸入端口 68輸入霧化器80。套管87和89以及O形環(huán)83和85相協(xié)作以密封空隙94，由此，水和起泡劑的液體混合物不能流過霧化器80的外壁86?？障?4內的水和起泡劑的混合物的壓力大于通過空氣入口 68輸入到霧化器80的空氣壓力，由此，水和起泡劑的混合物被推入霧化器80內的內室95。套管89將空隙90的端部密封，由此，水和起泡劑的混合物不能經空隙90流入管道53。
[0027]空氣可在壓力100psi± IOpsi的范圍內供給到空氣入口 68，而水/起泡劑混合物可被加壓到175psi±25psi的壓力。通過改變水、混合管的噴射孔的幾何結構或數(shù)量或混合室的幾何結構或介質，壓力和壓力關系會有很大變化。幾何結構、孔尺寸和壓力關系必須是這樣的，即，泡沫溶液被霧化成微小的小滴，以確保泡沫中形成非常精細的氣泡。由于壓差，含水起泡劑將被向內推過端口 82，并由于通過端口 82而被霧化成小滴或精細的噴霧。圖9中的箭頭顯示了進入霧化器80內室95的空氣和起泡劑的混合物的流動。霧化小滴由加壓空氣沿管子81推進并通過端板97 (圖8)上的多個開口 96而進入管道53和54內部的攪拌室100。
[0028]攪拌室100填充有合適的攪拌介質，其可包括很多以三種或更多種不同尺寸形成的圈狀件或管狀元件102。攪拌室100在其外端被密封盤或擋板110封閉，該密封盤或擋板具有很多貫穿其的小通道112，如圖10所示。
[0029]圖10和11舉例說明了圈狀件102的一個優(yōu)選【具體實施方式】。如圖11中最好的闡明，每個圈狀件102具有具有邊緣鋒利的管狀部分104，在該管狀部分104的一端具有環(huán)形緣部104，且該管狀部分104具有通孔或通道108。圈狀件102可由黃銅或其它材料形成，且如果需要的話，可將多個不同尺寸的圈狀件用于填充室100。
[0030]在攪拌室100中，小液滴被推過多個朝向隨機的圈狀件102內的管狀開口 108，伴隨著方向的劇烈變化、壓縮、膨脹和強烈攪拌。這引起包含精細氣泡的泡沫產生，每個氣泡都包含水。泡沫的密度，即單位數(shù)量的泡沫中水的量,可通過改變入口 68和70處的壓力而變化。這允許泡沫密度在6-11盎司每加侖泡沫、或45-80克水每升泡沫的范圍內變化。通常，低入口壓力產生具有高水密度的泡沫，因此，90ps1.的空氣入口壓力和150ps1.的起泡液體入口壓力產生約80克水每升的泡沫，而IlOps1.的空氣入口壓力和175ps1.的起泡液體進口壓力產生約45克水每升的泡沫。通過改變混合管的水、噴射孔的幾何外形、數(shù)量，或改變混合室介質的幾何外形，壓力和壓力關系會有很大改變。
[0031]參照圖12，根據本發(fā)明的泡沫生產系統(tǒng)110包括一對曝氣組件5(^和5(?，其較佳地是相同的。曝氣組件50A和50B每個接收來自空氣壓力調節(jié)器的空氣。
[0032]圖13是示出雙曝氣組件112的立體圖，其適用于形成圖12中的泡沫生產系統(tǒng)110。管件114A和114B分別接收來自液體入口 116A和116B的液體輸入。管件114A和114B也分別接收來自空氣入口 118A和118B的空氣輸入?？諝夂鸵后w輸入在分別連接到管件114A和114B的霧化器120A和120B中混合在一起。本發(fā)明不限于具有一或兩個曝氣組件。任意所需數(shù)量的曝氣組件均可被包含在根據本發(fā)明的泡沫生產系統(tǒng)中。
[0033]起泡劑和空氣的精細噴霧分別通過管件122A和122B從霧化器120A和120B輸出。霧化器的輸出物在管件124中結合，然后通過管彎頭126被推入攪拌室128。攪拌室128較佳地形成為具有前述攪拌器100的結構和功能。攪拌室128的泡沫輸出經過出口 130，其較佳地具有快速連接/斷開裝置。
[0034]如上所述，通過該裝置生產的泡沫的一個可能有利的用途是與液體混凝土混合以產生泡沫混凝土，該泡沫混凝土可在現(xiàn)場的模子或模型中預澆制，經干燥而產生夾帶有空氣的輕質混凝土。泡沫在哪兒與混凝土混合，用于與水混合以在裝置10中產生泡沫的合適的起泡劑是與用于混凝土泡沫生產相同的表面活性劑或起泡劑。這種具有不同上述壓差和圖1-13中的裝置的使用被發(fā)現(xiàn)可生產出稠的、乳狀精細泡沫，其具有極好的抗坍塌性和持久性，即使是以數(shù)小時的延長事件間隔而與混凝土混合也是如此。由于氣泡長期保持在混凝土材料而沒有損壞，當混凝土被澆制或放置時它們將仍然存在。當混凝土變硬，對混凝土進行固化的熱將損壞氣泡，釋放混凝土將要使用的為了完全水合的收集水。由此，在加工中很少需要潤濕混凝土，而這在傳統(tǒng)的、未泡沫化的混凝土中通常是必須的。
【權利要求】
1.一種用于生產適于與混凝土混料相結合的泡沫的泡沫生產系統(tǒng)，包括: 空氣致動器，該空氣致動器用于提供加壓空氣； 空氣壓力調節(jié)器，該空氣壓力調節(jié)器設置成從空氣致動器接收加壓空氣并提供具有選定的空氣壓力的空氣輸出； 曝氣組件，該曝氣組件設置成與空氣壓力調節(jié)器流體連通以從空氣壓力調節(jié)器接收加壓空氣； 水致動器，該水致動器設置成提供加壓水； 混合室，該混合室設置成與水致動器流體連通以從水致動器接收水； 起泡劑罐，該起泡劑罐設置成與混合室流體連通，以提供在混合室中與水混合的起泡劑； 泵，該泵設置成將水和起泡劑的混合物泵送出混合室；和 水壓調節(jié)器，該水壓調節(jié)器設置成接收從泵輸出的水和起泡劑的混合物，并以選定的液體壓力將混合物輸入曝氣組件，曝氣組件被設置成將加壓空氣混入水和起泡劑的混合物中，以產生適于與混凝土混料相結合以生產泡沫混凝土的泡沫輸出。
2.根據權利要求1的泡沫生產系統(tǒng)，進一步包括: 輸入氣壓計，該輸入氣壓計設置成測量輸入到空氣致動器的空氣的壓力； 輸出氣壓計，該輸出氣壓計設置成測量從空氣壓力調節(jié)器輸出的空氣的壓力； 輸入水壓計，該輸入水壓計設置成測量輸入到混合室的水的壓力；和 輸出水壓計，該輸出水壓計設置成測量從水壓調節(jié)器輸出的水和起泡劑混合物的壓力。
3.根據權利要求1的泡沫生產系統(tǒng)，其中，曝氣組件包括多個曝氣器。
【文檔編號】B01F3/04GK103566784SQ201310407749
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權日:2012年7月27日
【發(fā)明者】保羅·M·法爾可 申請人:保羅·M·法爾可