УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПЕНОБЕТОННОЙ СМЕСИ Российский патент 2006 года по МПК B28C5/16 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству пенобетона.

Известна установка для приготовления бетонной смеси, содержащая помольную камеру, состоящую из корпуса и установленного в нем ротора в виде приводного вала с мелющими телами, смесительную камеру с рабочими органами в виде лопастей, загрузочного и разгрузочного устройства (см. RU 2149095, В 02 С 17/16, 20.05.2005).

Недостатком установки является низкая эффективность измельчения и перемешивания материалов.

Известен смеситель турбулентный для получения ячеистобетонной смеси, который содержит цилиндрический корпус, загрузочное устройство, приводной вал с закрепленными на нем перемешивающими лопастями и пенообразующими элементами в виде турбинок, а приводной вал снабжен подшипниковым узлом, который защищен от рабочей зоны смесителя графитофторопластовой втулкой, установленной между корпусом смесителя и вращающимся валом подшипникового узла (см. RU 2245787, В 28 С 5/38, 10.02.2005).

Недостатком устройства является низкая производительность и относительно высокие энергозатраты.

Наиболее близкой к данному изобретению является известная установка для приготовления бетонной смеси. Установка содержит помольную и смесительную камеры. Помольная камера предназначена для помола и активации сухой смеси и состоит из корпуса и установленного в нем ротора в виде приводного вала с мелящими телами. Помольная камера выполнена аэродинамической, для чего она снабжена нагнетательными лопастями, которые жестко закреплены на приводном валу.

Вал кинематически связан с электродвигателем. Из помольной камеры измельченный материал посредством разгрузочного устройства и гофрированного шланга перегружается в смесительную камеру за счет пневматического напора, создаваемого нагнетательными лопастями. Готовая смесь выгружается из смесительной камеры посредством выгрузочного устройства (см. RU 2168486 С1, С 04 В 40/00; В 28 С 5/16 13.09.2000).

Недостатком известного изобретения является сложность конструкции и высокая истираемость вращающихся узлов устройства.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности измельчения материалов и сокращение удельных затрат электроэнергии.

На фиг.1 представлена схема устройства для активации бетонной смеси. На фиг.2 представлен вид сверху на первый центробежный диск, а на фиг.3 представлен разрез второго центробежного диска, который конструктивно не отличается от первого диска.

Устройство содержит смонтированные на общей раме (1) корпус помольной камеры (2) и корпус смесительной камеры (10), загрузочные устройства (3) и (11), разгрузочные устройства (8) и (13). Внутри помольной камеры (2) расположен ротор в виде приводного вала (4), кинематически связанного с электродвигателем (15). На валу 4 жестко закреплены нагнетательные лопасти (5) и центробежные диски - верхний (основной) (6) и нижний (дополнительный) (7) с отверстиями по их периферии. В центробежных дисках предусмотрены по периметру треугольные отверстия (17) с соотношением их площадей к площади центробежного диска, равным 0,2-0,3. На центробежных дисках (6) и (7) установлены вертикальные мелющие тела-стержни (9) со свободной посадкой и выступанием над поверхностью верхнего центробежного диска (6). В нижнем центробежном диске (7) параллельно верхнему диску 6 предусмотрены фиксаторы (16) для мелющих стержней (9), а в помольной камере под нижним центробежным диском жестко закреплена износостойкая плита (25) из ковкого легированного чугуна. Плита предназначена для сбора крупных дисперсных включений смеси. На нижней поверхности центробежного диска (7) установлены стальные щетки (21), заполняющие зазор между диском (7) и плитой (25), а при вращении диска (7) щетки (21) сбрасывают материал в зону интенсивного помола камеры. В нижней конусной части чугунной плиты (21) предусмотрен подвод сжатого воздуха (22) из компрессора (23) для барботирования крупных дисперсных частиц и их возврата в помольную зону через треугольные отверстия (17). Активированная часть сухой смеси подается в смесительную камеру (10) через разгрузочное устройство (8) и гофрированный шланг (24) в смесительную камеру (10), в которую через загрузочное устройство (11) вводят остальные компоненты смеси. В смесительной камере приводной вал (18) с закрепленными на нем лопастями в виде турбинок (20). Приводной вал кинематически связан с электродвигателем (19).

Компрессор (23) подает воздух через регулятор давления (26) в смесительной камере и клапан регулировочный. Выгрузка смеси осуществляется периодически через разгрузочное устройство (13) смесительной камеры (10).

Устройство для активации смеси обеспечивает технический эффект при оптимальном механическом воздействии 10-15 Вт на 1 кг смеси в течение 120-150 сек, что из общего объема потребляемого цемента и других компонентов бетонной смеси активируется только часть цемента и кремнезема, определенный опытным путем.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Исходный материал через загрузочное устройство (3) поступает в помольную камеру (2). При скорости вращения приводного вала 30 оборотов в секунду материал с помощью нагнетательных лопастей (5) под действием гравитационных сил попадает на верхнюю поверхность центробежного диска (6), за счет центробежных сил материал попадает в отверстия (17), т.е. в зону, насыщенную помольными стержнями (9). Мелкие измельченные частицы восходящими потоками воздуха перегружаются через разгрузочное устройство (8) и шланг (24) в смесительную камеру (10). Более крупные частицы материала под действием гравитационных сил попадают на второй диск (7), а далее дополнительно измельчаются стержнями (9) над поверхностью центробежного диска (7). Часть материала нагнетается в камеру (10), а остальная часть опускается на чугунное основание камеры и при помощи стальных щеток отбрасывается через треугольные отверстия 17 в разгрузочное устройство (8).

Для повышения активности силикатных смесей вводятся сухие коагулянты, например микрокремнезем как отход производства ферросилиция и/или микросферы алюмосиликатные как продукт сепарации сухой зоны от сжигания углей ТЭС. Микросферы - это полые сферические стекловидные оплавленные шары микронного размера с повышенной химической активностью. В помольной камере микросферы дробятся до размера 10^-9 м (нанометров) и представляют коллоидную активную силикатную смесь, позволяющую экономить более 50% цемента в пенобетонном камне. При этом опытом установлено, что доля активированного силикатного продукта в составе пенобетонной смеси составляет 8-12% по массе сухих компонентов.

Пример.

Использован активатор в виде серийного турбулентного смесителя марки Турбо-0,25 с диаметром помольной камеры 600 мм, высотой камеры 500 мм. Ротор выполнен в виде приводного вала, в нижней части которого установлены турбинки со скоростью вращения ротора 30 до 35 оборотов в секунду. Привод ротора осуществляется посредством редуктора и электродвигателя мощностью 6,5 кВт, что соответствует механическому воздействию 10-15 Вт на 1 кг обрабатываемой смеси.

Обрабатываемая смесь состояла из цемента ПЦ 500-ДО (ГОСТ 10178-85) и аморфного микрокремнезема Челябинского завода ферросплавов (ТУ 5743-048-0249332-0,6). Для нашего примера использован портландцемент, изготовлен на АО "Уралцемент" (г.Коркино, Челябинской области), имел удельную поверхность по прибору ПСХ-299 м²/кг, нормальную густоту цементного теста 25,3%, начало схватывания 2 часа; конец схватывания 3 часа 15 минут. По всем параметрам цемент отвечал техническим условиям для марки ПЦ 500-ДО.

Аморфный кремнезем имел удельную поверхность от 12000 до 20000 м²/кг и соответствовал требованиям технических условий для указанного вида кремнезема. В нашем примере использованы кроме цемента и микрокремнезема сырьевые материалы: песок для строительных работ, мелкий (Мк=1,2) (ГОСТ 8736-93); вода (ГОСТ 23732-79); пенообразователь ПБ-2000 (ТУ2481) плотностью 1,065 г/см³.

В установке Турбо-0,25 были приготовлены пенобетонные смеси. Бетонная смесь активировалась при механическом воздействии 10-15 Вт на 1 кг смеси в течение 120-150 секунд. На первом этапе механическому воздействию подверглась смесь цемента, микрокремнезема и воды, после чего в смеситель подавали песок, пенообразователь, которые дополнительно перемешивали в течение 150 секунд до образования пеномассы заданной плотности. Испытание проводили на образцах (40×40×160 мм). Результаты испытания представлены в таблице:

Как видно из таблицы, предлагаемое устройство для активации бетонной смеси позволяет увеличивать прочность бетона в 2,5-3 раза по сравнению с прототипом или сократить расход высокомарочного цемента и/или снижает энергозатраты на активацию смеси.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в технологии приготовления пенобетонной смеси. В устройстве для активации пенобетонной смеси, содержащем имеющую рабочие органы, загрузочное и разгрузочное устройство смесительную камеру, соединенную с помольной камерой, включающей корпус с днищем, рабочие органы в виде приводного вала с нагнетательными лопастями, основной центробежный диск с треугольными отверстиями по его периферии с соотношением их площади к площади указанного диска, равным 0,2-0,3, и мелющие тела, выполненные в виде вертикальных стержней, установленных на центробежном диске с выступанием их верхних концов над верхней поверхностью указанного диска, помольная камера снабжена дополнительным центробежным диском с треугольными отверстиями по его периферии с соотношением их площади к площади дополнительного центробежного диска, равным 0,2-0,3, установленным на приводном валу под основным, плитой из ковкого легированного чугуна, смонтированной на днище камеры, и установленными на нижней поверхности дополнительного центробежного диска щетками, заполняющими зазор между дополнительным центробежным диском и указанной плитой, нижние концы указанных стержней размещены в дополнительном центробежном диске, при этом смесительная камера снабжена устройством для подвода сжатого воздуха, рабочие органы, размещенные в смесительной камере, выполнены в виде турбинок-лопастей. Технический результат - дополнительная активация смеси, повышение прочности бетона, сокращение расхода цемента и энергозатрат на перемешивание смеси. 3 ил., 1 табл.

Устройство для активации пенобетонной смеси, содержащее имеющую рабочие органы, загрузочное и разгрузочное устройство, смесительную камеру, соединенную с помольной камерой, включающей корпус с днищем, рабочие органы в виде приводного вала с нагнетательными лопастями, основной центробежный диск с треугольными отверстиями по его периферии с соотношением их площади к площади указанного диска, равным 0,2-0,3, и мелющие тела, выполненные в виде вертикальных стержней, установленных на центробежном диске с выступанием их верхних концов над верхней поверхностью указанного диска, отличающееся тем, что помольная камера снабжена дополнительным центробежным диском с треугольными отверстиями по его периферии с соотношением их площади к площади дополнительного центробежного диска, равным 0,2-0,3, установленным на приводном валу под основным, плитой из ковкого легированного чугуна, смонтированной на днище камеры, и установленными на нижней поверхности дополнительного центробежного диска щетками, заполняющими зазор между дополнительным центробежным диском и указанной плитой, нижние концы указанных стержней размещены в дополнительном центробежном диске, при этом смесительная камера снабжена устройством для подвода сжатого воздуха, рабочие органы, размещенные в смесительной камере, выполнены в виде турбинок-лопастей.