УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЯЧЕИСТЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 2008 года по МПК B28C5/38 B28C5/16 

Изобретение относится к области строительной техники и может быть использовано, в частности, для получения ячеистых смесей с целью изготовления теплоизоляционных конструкций зданий и сооружений, а также для производства стеновых блоков, плит перекрытий и монолитного строительства.

Известно техническое решение для приготовления ячеистой смеси, содержащее смеситель для приготовления технологической смеси, с которым посредством растворонасоса соединен смеситель для приготовления пенобетонной смеси, имеющий корпус с конусообразной частью, воздуховод подачи сжатого воздуха, расположенный в конусообразной части корпуса ротор с лопастями, вертикальную трубу с радиальными каналами, соосно расположенную относительно ротора, в верхней части которой по касательной введен патрубок для подачи технологической смеси, а нижний конец трубы размещен в верхней части эжектора, размещенного над ротором, воздуховод установлен в вертикальной трубе, причем его нижний конец расположен ниже радиальных каналов. Расширяющаяся часть эжектора выполнена в виде конической втулки, расположенной между лопастями ротора, а верхняя часть эжектора установлена неподвижно по оси ротора с образованием каналов с вертикальной трубой, причем вертикальная труба выполнена с конической воронкой, имеющей цилиндрический участок, при этом воронка установлена над радиальными каналами (RU 2197380, кл. B28С 5/38, от 27.01.2003).

Недостатком данного технического решения является низкая интенсивность повторного вовлечения ранее поризованной смеси по всему объему смесителя в зону интенсивного эжекторно-турбулентного смешивания и отсутствие возможности регулирования интенсивности турбулентного перемешивания по периферии вращения ротора в зависимости от состава и параметров технологической смеси.

Наиболее близким техническим решением является устройство для приготовления ячеистой смеси, содержащее смеситель с трубопроводами подачи технологической смеси, сжатого воздуха и сброса избыточного давления, лопастной ротор, установленный в нижней части смесителя, эжектор из неподвижной верхней части и нижней части, установленной между Г-образными лопастями ротора, вертикальную трубу, установленную по оси вращения ротора и выполненную с поперечным отверстием и с коаксиально расположенной внутри нее трубой подачи сжатого воздуха, соединенной в верхней части с трубопроводом сжатого воздуха, и неподвижные лопатки, установленные в верхней и нижней частях корпуса смесителя, при этом нижняя часть корпуса выполнена в виде сферического днища, в котором по периферии вращения ротора установлены экраны кавитации и перфорированные плоскости с возможностью регулирования зазоров между ними и лопастями ротора, причем вертикальная труба выполнена заодно с неподвижной верхней частью эжектора и снабжена дополнительными поперечными отверстиями, расположенными по всей длине трубы, а нижняя часть трубы для подачи сжатого воздуха расположена в эжекторе, при этом труба подачи сжатого воздуха соединена с верхней внутренней частью смесителя через обратный клапан и устройство турбонаддува. /RU 2278783, кл. В28С 5/38 от 27.06.2006/.

Однако данное техническое решение недостаточно эффективно в работе, поскольку предусмотренная в нем загрузка технологической смеси через вертикальную трубу в смесителе снижает интенсивность повторного вовлечения ранее поризованной смеси по всему объему смесителя в зону интенсивного смешивания и соответственно увеличивает время законченного цикла приготовления ячеистой смеси.

Техническая задача предложенной установки - упрощение производственно-технологического цикла приготовления ячеистой смеси с одновременным улучшением физико-механических свойств.

Техническая задача обеспечивается тем, что установка для приготовления ячеистых смесей содержит смеситель, устройство подачи в смеситель сжатого воздуха и устройство дозированной подачи воды под давлением в смеситель, внутри которого, в нижней его части, установлены горизонтальный дисковый ротор с радиально расположенными лопастями и отбойные лопатки, прикрепленные к внутренней поверхности корпуса смесителя, а устройство дозированной подачи воды выполнено в виде объемного камерного насоса с датчиком контроля уровня воды и с заборным трубопроводом, сообщенным с полостью смесителя при помощи аэратора, выполненного в виде вертикальной, соосно расположенной в корпусе последнего перфорированной трубы аэрации, заканчивающейся коническим сужением, при этом устройство подачи сжатого воздуха выполнено с коаксиально расположенной в трубе аэрации вертикальной трубой, свободный конец которой расположен в конусном сужении трубы аэрации, причем образованная между вертикальной трубой аэрации и коаксиально расположенной в ней вертикальной трубой подачи сжатого воздуха полость перекрыта перфорированной дроссельной заслонкой, установленной в верхней части указанных труб, при этом обращенные к центру концы лопастей ротора объединены между собой общей обечайкой, выполняющей функцию эжектора, выполненного с внутренним коническим расширением в сторону диска ротора, а корпус смесителя имеет загрузочное окно с поворотной внутрь крышкой и разгрузочное окно с отводом готовой продукции. В верхней части объемного камерного насоса установлен воздуховод подачи сжатого воздуха, снабженный клапаном сброса избыточного давления, а в нижней части - патрубок подачи воды затворения, выполненный с обратным клапаном и краном. Нижняя поверхность диска ротора снабжена перемешивающе-зачистными элементами. Обращенные к центру свободные концы отбойных лопаток выполнены перфорированными.

Ниже приводится описание примера выполнения заявленной установки.

На фиг.1 изображен общий вид установки; на фиг.2 показано расположение на днище установки ротора с лопастями, отбойных лопаток и экранов кавитации; на фиг.3 изображен фрагмент коаксиально расположенных в смесителе труб с перфорированной дроссельной заслонкой между ними.

Установка для приготовления ячеистых смесей содержит смеситель 1, устройство подачи в смеситель сжатого воздуха 2, устройство дозированной подачи воды под давлением 3 в смеситель 1, внутри которого в нижней его части установлен горизонтальный дисковый ротор 4 с радиально расположенными лопастями 5 и отбойные лопатки 6, прикрепленные к внутренней поверхности корпуса смесителя 1. Устройство дозированной подачи воды 3 выполнено в виде объемного камерного насоса 7 с датчиком контроля уровня воды 8 и с водозаборным трубопроводом 9, снабженным обратным клапаном 10. Водозаборный трубопровод 9 сообщен с полостью смесителя 1 при помощи аэратора, выполненного в виде вертикальной, соосно расположенной в корпусе последнего перфорированной трубы аэрации 11 с перфорацией 12, диаметр отверстий которой по длине трубы увеличивается сверху вниз. Труба аэрации 11 заканчивается коническим сужением 13. Устройство подачи сжатого воздуха 2 выполнено с коаксиально расположенной в трубе аэрации 11 вертикальной трубой 14, свободный конец которой расположен в коническом сужении 13 трубы аэрации 11. Образованная между вертикальной трубой аэрации 11 и коаксиально расположенной в ней вертикальной трубой 14 подачи сжатого воздуха полость перекрыта перфорированной дросельной заслонкой 15, установленной в верхней части указанных труб. Дроссельная заслонка 15 выполнена с перфорацией 16. Обращенные к центру концы лопастей 5 ротора 4 объединены между собой общей обечайкой 17, которая выполняет функцию подвижной части эжектора с внутренним коническим расширением, направленным в сторону диска 18 ротора, а коническое сужение 13 трубы аэрации 11 выполняет функцию неподвижной части эжектора. Корпус смесителя имеет загрузочное окно 19 с поворотной внутрь крышкой 20, снабженной клапаном с уплотнением 21, и разгрузочное окно 22 с отводом готовой продукции 23, снабженным краном 24. В верхней части объемного камерного насоса 7 установлен воздуховод подачи сжатого воздуха 25, снабженный клапаном сброса избыточного давления 26, а в нижней части смонтирован патрубок подачи воды затворения 27, выполненный с обратным клапаном 28 и краном 29. Нижняя поверхность диска 18 ротора снабжена перемешивающе-зачистными элементами 30. Обращенные к центру свободные концы отбойных лопаток 6 выполнены с перфорацией 31. Подача в смеситель сжатого воздуха осуществляется от компрессора 32 по трубопроводу с краном 33 регулирования подачи воздуха. На верхней части корпусе установлены предохранительный клапан 34, манометр 35 и патрубок 36 с краном 37 для сброса избыточного давления воздуха. Привод ротора осуществляется от двигателя 38 через ременную передачу 39. На днище смесителя 1 между неподвижными отбойными лопатками С установлены экраны кавитации 40, выполненные с возможностью регулирования зазоров между ними и лопастями ротора.

Работа установки для приготовления ячеистых смесей осуществляется следующим образом.

В смеситель 1 объемным камерным насосом 7 осуществляют дозированную подачу под давлением воды затворения. Через загрузочную воронку 41 и загрузочное окно 19 подают пенообразователь и включают ротор. Также через загрузочную воронку 41 и загрузочное окно 19 загружают сухую строительную смесь, закрывают крышку 20 загрузочного окна и включают устройство подачи сжатого воздуха при работающем на полных оборотах роторе, производя интенсивное перемешивание и поризацию смеси до получения готовой ячеистой, например пенобетонной, смеси. При этом центробежным насосом из промежуточной емкости (не показаны) подается вода затворения в объемный камерный насос 7 при открытом клапане сброса избыточного давления 26. Объем воды определяется установкой электрического датчика контроля уровня воды 8. При подаче сжатого воздуха в объемный камерный насос 7 клапан сброса избыточного давления воздуха 26 закрывается и вода под давлением по водозаборной трубе 9 с обратным клапаном 10 поступает в вертикальную перфорированную трубу аэрации 11, которая расположена в смесителе и имеет расположенные над перфорированной дроссельной заслонкой 15 отверстия 12 для смыва верхней части смесителя от ранее приготовленной смеси. Сжатый воздух подается из компрессора 32 через кран регулирования подачи воздуха 33 в вертикальную трубу 14, коаксиально расположенную в трубе аэрации 11. Сухая пенобетонная смесь на основе (воды, пенообразователя, заполнителя и вяжущего) или отдельно взятые и отдозированные компоненты на этой же основе совместно с водой затворения и пенообразователем под действием сжатого воздуха, быстро вращающегося ротора и эжектора обогащаются воздухом в зоне разрежения, создаваемой лопастями ротора и эжектором, и перемешиваются с ранее поризованной смесью. Претерпев перепады скорости и давления, т.е. качественные изменения, смесь поризуется в воздушном потоке, далее газодисперсная смесь разгоняется центробежными силами вращения ротора и выносится в периферийную область на перфорированные отборные лопатки и экраны кавитации, где кинетическая энергия газодисперсного потока создает интенсивное турбулентное и навигационное перемешивание смеси. По мере накопления смеси в смесителе она вновь вовлекается в процесс поризации, засасываясь в эжектор за счет разности давления в смесителе и зоне лопастей. Вода и пенообразователь, находящиеся в смеси, поризуются порами очень малого диаметра, увеличение объема пенобетонной смеси и изменение ее структуры достигаются количеством пор.

Подача большого количества сжатого воздуха в зону вращения ротора значительно уменьшает сопротивление смеси его вращению, что дает возможность существенно увеличить скорость вращения. Наличие большого количества сжатого воздуха и высоких скоростей образуют в области движения лопастей воздушно-дисперсные турбулентные потоки, при которых частицы смеси и воздуха совершают неупорядоченные, хаотические движения по сложным траекториям, а скорость, давление и плотность воздушно-дисперсной среды испытывает хаотичность, создавая идеальную среду для образования большого количества мелких воздушных пор.

Изменений в пенобетонной смеси во время ее движения по растворопроводу не происходит по причине незначительной скорости движения, но уже ближе к выходу из растворопровода начинает развиваться процесс увеличения объема смеси за счет избыточного внутреннего давления воздуха в порах. Процесс не имеет взрывного характера, а протекает медленно, что положительно сказывается на структурном построении смеси, крупные и мелкие частицы заполнителя выдавливаются в межузловые пространства пор и с вяжущим выстраивают эластичный, но в то же время очень прочный объемный каркас. Все силы межмолекулярного сцепления воды, пенообразователя, вяжущего и заполнителя направлены на удержание остаточного давления в порах, в конечном счете объема пенобетонной смеси. По окончании процесса поризации пенобетонная смесь выдавливается избыточным давлением воздуха из смесителя через кран 24, установленный в нижней части емкости, и далее по рукаву транспортируется к месту укладки.

В случае приготовления на данной установке гипсобетонной смеси предусмотрен вариант продувки сливного шланга через разгрузочное окно 22, а на нижней поверхности диска ротора установлены для этого перемешивающе-зачистные элементы 30. В верхней части корпуса смесителя для повышения эффективности перемешивания и поризации могут быть также установлены отбойные лопатки, а обращенные к периферии корпуса свободные концы лопастей ротора могут быть выполнены гребенчатой формы (не показано).

Получение ячеистой смеси по заявленной технологии предоставляет возможность использования энергии сжатого воздуха в увеличении объема и структурного построения смеси.

Изготовленная смесь имеет высокопористую структуру с порами очень малого диаметра и с внутренним давлением воздуха в порах. Одно из достоинств этой смеси - легко удерживать в своем объеме во взвешенном состоянии любое количество крупных, тяжелых частиц заполнителя, позволяет по предложенной технологии изготовлять смесь плотностью до 1200 кг/м³ и в кратчайшие временные сроки перемешивания в пределах от 2-х до 4-х минут.

Данная смесь имеет достаточно высокую поризацию порами очень малого диаметра с остаточным внутренним давлением воздуха в порах, которое способствует построенной структуре смеси удерживать заданный объем, тем самым стабилизирует ее, исключая процесс расслаивания и максимально препятствуя истечению воды из смеси.

Изобретение относится к области строительной техники и может быть использовано, в частности, для получения ячеистых смесей и их транспортировки к месту укладки в теплоизоляционных конструкциях зданий и сооружений, а также для производства стеновых блоков, плит перекрытий и монолитного строительства. Техническая задача - упрощение производственно-технологического цикла приготовления ячеистых смесей и изделии из них с одновременным улучшением физико-механических свойств, сущность изобретения заключается в том, что установка для приготовления ячеистых смесей содержит смеситель, устройство подачи в смеситель сжатого воздуха и устройство дозированной подачи под давлением воды в смеситель, внутри которого, в нижней его части, установлены горизонтальный дисковый ротор с радиально расположенными лопастями, и отбойные лопатки, прикрепленные к внутренней поверхности корпуса смесителя, а устройство дозированной подачи воды выполнено в виде объемного камерного насоса с датчиком контроля уровня воды и с заборным трубопроводом, сообщенным с полостью смесителя при помощи аэратора, выполненного в виде вертикальной, соосно расположенной в корпусе последнего перфорированной трубы аэрации, заканчивающейся коническим сужением, при этом устройство подачи сжатого воздуха выполнено с коаксиально расположенной в трубе аэрации вертикальной трубой, свободный конец которой расположен в конусном сужении трубы аэрации, причем образованная между вертикальной трубой аэрации и коаксиально расположенной в ней вертикальной трубой подачи сжатого воздуха полость перекрыта перфорированной дроссельной заслонкой, установленной в верхней части указанных труб, при этом обращенные к центру концы лопастей ротора объединены между собой общей обечайкой, выполненной в виде эжектора с внутренним коническим расширением в сторону диска ротора, а корпус смесителя имеет загрузочное окно с поворотной внутрь крышкой и разгрузочное окно с отводом готовой продукции. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для приготовления ячеистых смесей, характеризующаяся тем, что она содержит смеситель, устройство подачи в смеситель сжатого воздуха и устройство дозированной подачи воды под давлением в смеситель, внутри которого в нижней его части установлены горизонтальный дисковый ротор с радиально расположенными лопастями, и отбойные лопатки, прикрепленные к внутренней поверхности корпуса смесителя, а устройство дозированной подачи воды выполнено в виде объемного камерного насоса с датчиком контроля уровня воды и с водозаборным трубопроводом, сообщенным с полостью смесителя при помощи аэратора, выполненного в виде вертикальной, соосно расположенной в корпусе последнего перфорированной трубы аэрации, заканчивающейся коническим сужением, при этом устройство подачи сжатого воздуха выполнено с коаксиально расположенной в трубе аэрации вертикальной трубой, свободный конец которой расположен в конусном сужении трубы аэрации, причем образованная между вертикальной трубой аэрации и коаксиально расположенной в ней вертикальной трубой подачи сжатого воздуха полость перекрыта перфорированной дроссельной заслонкой, установленной в верхней части указанных труб, при этом обращенные к центру концы лопастей ротора объединены между собой общей обечайкой, выполняющей функцию эжектора с внутренним коническим расширением в сторону диска имеет загрузочное окно с поворотной внутрь крышкой и разгрузочное окно с отводом готовой продукции.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в верхней части объемного камерного насоса установлен воздуховод подачи сжатого воздуха, снабженный клапаном сброса избыточного давления, а в нижней части - патрубок подачи воды затворения, выполненный с обратным клапаном и краном.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нижняя поверхность диска ротора снабжена перемешивающе-зачистными элементами.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что обращенные к центру свободные концы отбойных лопаток выполнены перфорированными.