УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СВЯЗУЮЩЕГО И МИНЕРАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЖИДКОСТЬЮ, УСТАНОВКА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ЭТО УСТРОЙСТВО, И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБЫ С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Российский патент 1998 года по МПК B01F7/08 

Изобретение относится к процессу смешивания некоторого гидравлического вяжущего и некоторых минеральных материалов с жидкостью. В первую очередь данное изобретение касается принципа использования некоторого устройства, содержащего по меньшей мере два трубчатых концентрически расположенных элемента, причем наружный из этих двух концентрических трубчатых элементов содержит средство шнековой подачи или транспортировки жидкостей или твердых веществ в раздробленном состоянии.

Говоря более конкретно, данное изобретение касается устройства, содержащего по меньшей мере два трубчатых концентрически расположенных элемента, причем наружный трубчатый элемент содержит средства шнековой подачи или транспортировки жидкостей или твердых материалов в раздробленном состоянии, например, в виде гранул или зерен и/или в порошкообразном состоянии, причем средство шнековой подачи или транспортировки охватывает внутренний элемент данного устройства, а наружный трубчатый элемент этого устройства содержит по меньшей мере одно входное отверстие, предназначенное для подвода жидкости или твердых материалов в раздробленном виде и одно выходное отверстие, предназначенное для выпуска смеси жидкости и твердых материалов, причем внутренний трубчатый элемент открывается во внутреннюю полость наружного трубчатого элемента ниже по течению по отношению к входному отверстию и выше по течению или по направлению прохождения транспортируемого материала относительно выходного отверстия.

Известные устройства подобного типа /см., например, французские патенты FR-A-1436336 и FR-A-2414952/ используются для смешивания и транспортировки твердых и жидких материалов с целью осуществления некоторой последующей операции. Однако необходимо отметить, что в этих документах совершенно не затрагивается проблема определения средств, предназначенных для осуществления забора или приема упомянутых выше смешиваемых в данном случае продуктов с целью получения некоторой новой композиции или смеси. Не предусматривается в этих документах также и наличие специальных устройств для распределения полученной таким образом смеси исходных продуктов.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы устранить отмеченные недостатки. Для этого упомянутое выше устройство в соответствии с данным изобретением используется для получения смеси на основе по меньшей мере одного гидравлического связующего путем смешивания в полунепрерывном режиме этого гидравлического связующего с жидкостью.

В соответствии с другими специфическими характеристиками предлагаемое устройство используется для смешивания, транспортировки и распределения некоторой смеси, полученной на основе смешивания некоторого гидравлического связующего, минеральных материалов и жидкости; выдачи и распределения полученной таким образом смеси; осуществления покрытия упомянутой смесью внутренней поверхности трубопровода; изготовления собственно трубопровода.

Объектом данного изобретения является также технологическая установка, которая позволяет обеспечить упомянутый выше принцип ее использования.

Упомянутая технологическая установка имеет в своем составе описанное выше устройство и содержит, кроме того, подвижную тележку, на которой смонтировано данное устройство и которая содержит дозирующие органы питания на выходе и устройство управления и синхронизации перемещений данной тележки в зависимости от интенсивности или других характеристик упомянутого выше питания.

Данная технологическая установка позволяет обеспечить подачу и распределение гидравлического связующего.

В соответствии с другими специфическими характеристиками данная технологическая установка содержит поворотный элемент вращения, открытый с одного из своих концов, причем упомянутый поворотный элемент является концентрическим по отношению к трубчатым элементам данного устройства и имеет диаметр, превышающий диаметры этих трубчатых элементов.

Еще одним объектом предлагаемого изобретения является способ формирования внутреннего покрытия металлического трубопровода, в основе которого лежит быстросхватывающийся цемент.

В соответствии с еще одной специфической характеристикой предлагаемого изобретения основой покрытия металлического трубопровода с внутренней стороны является строительный раствор, содержащий значительное количество песка.

Теперь будет более подробно описан не являющийся ограничительным пример практической реализации предлагаемого изобретения со ссылками на приведенную в приложении единственную фигуру, на которой схематически представлена установка смешивания и распределения гидравлического связующего с другими компонентами данного строительного раствора в соответствии с предлагаемым изобретением, используемая также в соответствии с этим изобретением.

Установка смешивания и распределения строительного раствора в соответствии с предлагаемым изобретением, схематически представленная на единственной приведенной в приложении фигурой, имеет в своем составе устройство 1, образованное трубчатым элементом 2, охватывающим концентрическим образом второй трубчатый элемент 3, открытый с одного конца. Спиральная пружина 4, располагающаяся внутри первого трубчатого элемента 2, охватывает второй трубчатый элемент 3, обеспечивающий подвод воды 5 в зону смешивания используемых в данном случае продуктов.

Первый трубчатый элемент 2 имеет в верхней части своей цилиндрической оболочки входное отверстие 6а и оснащен на одном из своих торцов входным отверстием 6б. Другой открытый торец этого трубчатого элемента образует выходное отверстие 7. Второй трубчатый элемент 3 проходит сквозь отверстие 6б. Предназначенные для смешивания сухие материалы 8, представляющие собой, в частности, минеральные материалы, такие, например, как песок и некоторое гидравлическое связующее типа цемента, подаются через отверстие 6а. Смешивание сухих минеральных материалов 8 с водой 5 приводит к образованию строительного раствора 9, который в готовом виде выходит из данного устройства через отверстие 7.

Устройство 1 в составе предлагаемой установки размещается на подвижной тележке 10.

Вращающаяся труба 11, внутренний диаметр которой превышает наружный диаметр первого трубчатого элемента предлагаемого устройства, располагается на уровне открытого конца или торца первого трубчатого элемента 2, образующего подающую и распределительную трубу.

Обрабатываемая труба 11 располагается концентрическим образом по отношению к первому трубчатому элементу 2 данного устройства, образующему распределительную трубу. Специальные дозирующие органы 12 связаны с верхним входным отверстием 6а первого трубчатого элемента. Устройство управления и синхронизации 13 обеспечивает возможность регулирования передвижений различных элементов данной установки. Это устройство управления и синхронизации содержит приводной двигатель 14, предназначенный для приведения во вращательное движение полых поворотных подшипников качения 15 привода спиральной пружины 4.

Специальные накопительные бункеры 16, содержащие либо цемент в качестве гидравлического связующего, либо различные минеральные компоненты изготавливаемой смеси, такие, например, как песок, располагаются над дозирующими органами 12. Гидравлический насос 17, связанный с вторым трубчатым элементом 3, обеспечивает возможность подачи воды в предлагаемое устройство смешивания и распределения 1.

Трубчатый элемент 3 своим свободным концом открывается во внутреннюю полость трубчатого элемента 2 ниже входного отверстия 6 по ходу потока смешиваемых материалов и выше по ходу этого потока по отношению к выходному отверстию 7 первого трубчатого элемента таким образом, чтобы сформировать позади выходного отверстия трубчатого элемента 3 специальное пространство 18, предназначенное для собственно смешивания сухих минеральных материалов с водой и располагающееся перед зоной 19 транспортировки и смешивания сухих минеральных материалов 8 с водой.

Дозирующие органы 12 неподвижно связаны с тележкой 10 при помощи самой конструкции устройства 1 и жестких трубопроводов 20 подачи сухих минеральных материалов. На конце спиральной пружины 4 располагается дефлектор или отражатель 22.

Предлагаемая установка обеспечивает распределение строительного раствора 9 во внутренней полости трубы 11 посредством распределительной трубы 2.

Эта операция осуществляется с одновременным обеспечением вращения обрабатываемой трубы 11 относительно своей продольной оси 21, а также с соответствующим поступательным движением устройства 1, смешиванием используемых в данном случае материалов, их транспортировкой вдоль подающей трубы 2 и распределением полученной смеси во внутренней полости обрабатываемой трубы 11.

Спиральная пружина 4, размещенная внутри первого трубчатого элемента или подающей трубы 2, приводится во вращательное движение с достаточно большой скоростью. Сухие материалы 8 вводятся с контролируемым их расходом в зону 19 первого трубчатого элемента 2. Спиральная пружина 4 в процессе своего достаточно быстрого вращения обеспечивает немедленное и весьма энергичное перемешивание поступающих материалов, что позволяет получить равномерную и однородную смесь этих материалов вдоль трубчатого элемента 2 в направлении зоны 18.

В зону 18 подающей трубы 2 контролируемым образом подается вода 5, которая поступает в эту зону из второго трубчатого элемента 3. И здесь достаточно быстрое вращательное движение спиральной пружины 4 обеспечивает хорошее смешивание уже подготовленной смеси сухих материалов 8 с водой 5, а также транспортировку получаемого при этом строительного раствора 9 вплоть до выходного отверстия 7 первого трубчатого элемента или подающей трубы 2.

Одновременно с осуществлением этих операций смешивания поступающих в трубу 2 материалов и их транспортировки в направлении выходного отверстия этой подающей или питающей трубы вращательное движение обрабатываемой поступающим раствором трубы и поступательное движение питающей трубы в составе устройства 1 обеспечивает непосредственно равномерное распределение подаваемого строительного раствора в обрабатываемой трубе 11 в процессе его выхода из питающей трубы 2. Дефлектор или отражатель 22 позволяет обеспечить более равномерное нанесение подаваемого строительного раствора 9 по внутренней стенке обрабатываемой трубы 11 с тем, чтобы сформировать однородное внутреннее покрытие в этой трубе 11.

Таким образом, данное изобретение предлагает систему непрерывного смешивания /транспортировки/ распределения строительного раствора 9, поскольку этот раствор подается во внутреннюю полость обрабатываемой трубы 11 и распределяется в ней по мере его приготовления.

Предлагаемая технологическая установка обладает тем преимуществом, что при ее использовании имеется возможность ограничить количество мокрого раствора 9, находящегося в каждый данный момент времени во внутренней полости данной установки при достаточно малых размерах зоны смешивания сухих компонентов с водой 18.

Таким образом, время пребывания этого строительного раствора 9 в предлагаемом устройстве 1 может быть ограничено до вполне приемлемых пределов.

Кроме того, в случае временной остановки по тем или иным причинам предлагаемой установки 1 засоряется только относительно небольшая зона 18 подающей трубы 2 вследствие затвердевания строительного раствора, затворенного водой, а все остальные части предлагаемого устройства 1 содержат только сухие материалы.

Предлагаемая технологическая установка 1 обеспечивает возможность использования быстросхватывающегося цемента. Минимальное время схватывания такого цемента может доходить до трех минут. Таким образом, появляется возможность использования строительных растворов, обладающих весьма большим разбросом фактических реологических характеристик.

Реологические характеристики строительного раствора 9, получаемого в предлагаемом устройстве 1, изменяются в зависимости от используемой в данном случае дозировки тех или иных компонентов приготавливаемого раствора. Таким образом, если в данном растворе 9, содержащем воду 5, цемент и песок, содержится мало воды 5, то получаемый в таком случае раствор будет слишком сухим. Если же в составе данного раствора имеет место избыток воды 5, то такой раствор отстаивается и твердые материалы /песок, цемент/ 8 будут осаждаться на дно объема смешивания, а вода 5 будет подниматься соответственно на поверхность массы такого раствора.

В предлагаемой технологической установке имеется возможность смешивать и распределять строительные растворы, диапазон содержания песка в которых простирается от полного его отсутствия до содержания, в десять раз превышающего содержание цемента. Это означает, что отношение параметров S/C может иметь величину от 0 до 10, причем в данном соотношении S представляет собой обозначение объемного количества песка, а C представляет собой обозначение объемного количества цемента. Эти строительные растворы характеризуются также величиной соотношения Е/С в диапазоне от 0,1 до 2, причем параметром Е в данном случае обозначено объемное количество воды 5, а параметром С - объемное количество используемого цемента.

Установка в соответствии с предлагаемым изобретением дает возможность избежать отстаивания строительного раствора 9, поскольку данная установка не создает давления и обеспечивает перемешивание строительного раствора.

Предлагаемая в соответствии с данным изобретением технологическая установка позволяет, например, обеспечить распределение в обрабатываемой трубе очень сухих растворов, растворов, содержащих большое количество песка, а также растворов, имеющих ярко выраженную тенденцию к расслаиванию.

Устройство содержит по меньшей мере два концентрически расположенных один в другом трубчатых элемента, один из которых наружный, содержит средство спиральной формы, охватывающее внутренний трубчатый элемент. Устройство имеет одно отверстие, предназначенное для выхода приготовленной смеси, состоящей из жидкости и твердых материалов. Средство спиральной формы выполнено с возможностью транспортирования жидкостей, таких как вода, или твердых материалов в раздробленном состоянии в форме мелких кусочков, гранул, зернистого материала и/или в порошкообразном состоянии. Наружный трубчатый элемент содержит по меньшей мере одно отверстие, предназначенное для введения в его внутреннюю полость жидкости или упомянутых раздробленных твердых материалов. Внутренний трубчатый элемент открыт во внутреннюю полость наружного трубчатого элемента вниз от входного отверстия и вверх от выходного отверстия для получения смеси на основе по меньшей мере гидравлического связующего и минеральных материалов, таких как песок (S ) с цементом (С) и водой (Е) в соотношении S /С -0-10, а Е/С - 0,1-2. Технологическая установка имеет в своем составе вышеназванное устройство и содержит подвижную тележку, на которой размещено устройство, содержащее на своем входе дозирующие органы подачи используемых для приготовления смеси материалов и устройство управления и синхронизации подвижной тележки в зависимости от параметров подачи используемых для приготовления смеси компонентов. В способе на внутреннюю поверхность металлической трубы наносят покрытие на основе быстросхватывающего цемента, используя вышеназванное устройство и установку. Изобретение обеспечивает распределение в трубе очень сухих растворов, растворов с большим количеством песка и растворов, имеющих тенденцию к расслаиванию, не дает отстаиваться строительному раствору, так как обеспечивает его перемешивание. 3 с. и 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для смешивания гидравлического связующего и минеральных материалов с жидкостью, содержащее по меньшей мере два концентрически расположенных один в другом трубчатых элемента, один из которых наружный трубчатый элемент содержит средство спиральной формы, охватывающее внутренний трубчатый элемент, и одно отверстие, предназначенное для выхода приготовленной смеси, состоящей из жидкости и твердых материалов, отличающееся тем, что средство спиральной формы выполнено с возможностью транспортирования жидкостей, таких как вода, или твердых материалов в раздробленном состоянии в форме мелких кусочков, гранул, зернистого материала и/или в порошкообразном состоянии, а наружный трубчатый элемент содержит по меньшей мере одно отверстие, предназначенное для введения в его внутреннюю полость жидкости или упомянутых раздробленных твердых материалов, причем внутренний трубчатый элемент открыт во внутреннюю полость наружного трубчатого элемента вниз от входного отверстия и вверх от выходного отверстия для получения смеси на основе по меньшей мере гидравлического связующего и минеральных материалов, таких как песок (S) с цементом (С) и водой (Е) в соотношении S/C - 0 - 10, а Е/С - 0,1 - 2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью смешивания, транспортировки и распределения приготовленной смеси, полученной на основе гидравлического связующего, минеральных материалов и жидкости. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью подачи и распределения смеси, приготовленной на основе по меньшей мере одного гидравлического связующего при помощи полунепрерывного смешивания этого гидравлического связующего и минеральных материалов с жидкостью. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности трубы выполнено покрытие из приготовленной смеси. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью изготовления трубы из приготовленной смеси. 6. Технологическая установка, имеющая в своем составе устройство, содержащее по меньшей мере два концентрически расположенных один в другом трубчатых элемента, причем наружный трубчатый элемент содержит средство спиральной формы, предназначенное для транспортирования жидкостей или твердых материалов в раздробленном состоянии, в форме зерен различных размеров и/или в порошкообразной форме, охватывающей упомянутый выше внутренний трубчатый элемент, и наружный трубчатый элемент, содержащий по меньшей мере одно отверстие, предназначенное для введения во внутреннюю полость этого наружного трубчатого элемента жидкости или раздробленных твердых материалов, одно отверстие, предназначенное для выхода приготовленной смеси, состоящей из жидкости и твердых материалов, причем внутренний трубчатый элемент выполнен открытым во внутреннюю полость наружного трубчатого элемента ниже по ходу продвижения компонентов приготавливаемой смеси, чем упомянутое отверстие для введения в этот трубчатый элемент компонентов смеси, но выше, чем выходное отверстие, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит подвижную тележку, на которой размещено устройство, содержащее на своем входе дозирующие органы подачи используемых для приготовления смеси материалов и устройство управления и синхронизации подвижной тележки в зависимости от параметров подачи используемых для приготовления смеси компонентов. 7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что она содержит трубу, концентрично расположенную по отношению к наружнему трубчатому элементу и имеющую внутренний диаметр больший, чем внешний диаметр трубчатого элемента. 8. Способ нанесения покрытия на внутреннюю поверхность металлической трубы путем подачи и распределения покрытия на ее внутренней поверхности, отличающийся тем, что упомянутое покрытие на основе быстросхватывающего цемента наносят, используя устройство и технологическую установку по пп.1 - 7.