СМЕСИТЕЛЬ, СПОСОБ СМЕШИВАНИЯ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГИПСОВЫХ ПЛИТ Российский патент 2009 года по МПК B28C5/38 

Настоящее изобретение относится к смесителю, способу смешивания и способу производства гипсовых плит, которые используются в процессе производства гипсовых плит путем непрерывной разливки и литья гидросмеси.

Гипсовые плиты широко используются в зданиях различных типов в качестве отделочных материалов архитектурного интерьера, что связано с их высокой огнестойкостью или обеспечением пожарной защиты, способностью к звукоизоляции, обрабатываемостью, экономичностью и т.д. Гипсовые плиты известны как плиты с гипсовым сердечником, покрытые листами бумаги для облицовки гипсовой плиты. В целом гипсовые плиты производят путем непрерывной разливки и литья гидросмеси. Литейный процесс содержит следующие операции:

(i) операцию смешивания обожженного гипса, адгезивного вспомогательного средства, ускорителя схватывания, пены для уменьшения веса, примесей, добавок или тому подобного, с водой в смесителе, получая таким образом гидросмесь обожженного гипса (которая далее упоминается как «гидросмесь»);

(ii) операцию разливки приготовленной таким образом в смесителе гидросмеси, в области между верхним и нижним листами бумаги для облицовки гипсовой плиты, и формирование из них непрерывного образования в виде полотна, имеющего конфигурацию плиты;

(iii) операцию разделения затвердевшего непрерывного образования в виде полотна, его принудительной сушки и резания на размеры продукции.

Обычно в качестве смесителя для приготовления гидросмеси используют циркуляционный смеситель утонченного типа. Этот тип смесителя содержит уплощенный круглый кожух и вращающийся диск, помещенный с возможностью вращения в кожух. В центральной части верхней пластины кожуха размещено несколько загрузочных проемов для предназначенных для смешивания компонентов, а выпускной порт гидросмеси, предназначенный для выдачи смеси (гидросмеси) из смесителя, расположен на периферии кожуха. С диском соединен вращающийся вал, предназначенный для вращения диска. Верхняя пластина кожуха снабжена множеством штифтов (неподвижных штифтов), отходящих от нее в направлении диска. Диск снабжен нижними штифтами (подвижные штифты), которые закреплены на диске вертикально и которые оканчиваются рядом с верхней пластиной. Верхние и нижние штифты размещаются в чередующихся в радиальном направлении позициях. Компоненты для смешивания подаются на диск через соответствующие загрузочные проемы, взбалтываются и перемешиваются, перемещаясь в радиальном направлении к периферии диска под воздействием центробежной силы, после чего выдаются через выпускной порт гидросмеси. Смеситель такой конструкции называют смесителем штифтового типа, который описан, например, в патенте США №3459620.

Обычно в смеситель подают пену для регулирования удельного веса гипсовой плиты. Большое значение придают правильному подмешиванию пены в гидросмесь, в особенности при способе производства легких гипсовых плит. В качестве примера можно привести следующие публикации, описывающие технические решения, нацеленные на достижение эффективного подмешивания пены в гидросмесь:

(1) Японская выложенная патентная публикация №8-25342 (смеситель и способ смешивания);

(2) Японская выложенная патентная публикация №11-501002 (способ приготовления вспененного гипсового продукта);

(3) Публикация патента США №6494609 (выпускное отверстие смесителя гидросмеси).

Далее, относительно большое количество плотного затвердевшего гипса (отстоя) может попасть из смесителя в облицовочную бумагу гипсовой плиты. Следующая публикация может служить примером существующего технического решения, в котором решается задача предотвращения неожиданного прерывания непрерывной работы устройства для производства гипсовых плит благодаря возникновению такой ситуации.

(4) Японская выложенная патентная публикация №2000-6137 (смеситель и способ получения гипсовых плит со смесителем).

(1) В японской выложенной патентной публикации №8-25342 описаны смеситель и способ смешивания, в котором объемы гипсовой гидросмеси, которые значительно различаются по удельному весу, могут непрерывно подаваться в облицовочную бумагу гипсовой плиты и далее единственным смесителем. Смеситель, описанный в Японском патенте 8-25342, содержит разделительную стенку, отходящую от периферии верхней пластины кожуха вниз до уровня, близкого к вращающемуся диску, таким образом, что внутренняя часть смесителя делится разделительной стенкой на два участка (внутренняя часть и периферийная зона). В периферийной зоне верхней пластины располагается участок загрузки пены, которую подают для регулирования объема гидросмеси, предназначенной для сердцевины гипсовой плиты (гидросмесь с низким удельным весом). На кольцевой стенке кожуха или периферийной зоне нижней пластины кожуха располагается множество портов разделения гидросмеси, размещенных перед участком загрузки пены, как можно видеть по направлению вращения. Далее, на кольцевой стенке кожуха или периферийной зоне нижней пластины располагается порт для выпуска гидросмеси, помещенный после участка загрузки пены, как можно видеть по направлению вращения. Порты разделения гидросмеси и порт для выпуска гидросмеси могут соответственно выдавать объемы гидросмеси, различающиеся между собой по содержанию пены, и поэтому соответственно на определенные заранее участки устройства для производства гипсовой плиты могут поступать объемы гидросмеси, различающиеся по своему удельному весу. В JP 8-25342 описана также компоновка, при которой второй участок загрузки пены (питающий канал) размещен в верхнем конце канала выдачи гидросмеси. Канал выдачи гидросмеси соединяется с портом для выпуска гидросмеси полым соединительным участком, который называют также «вертикальным лотком» или «баллоном». Гидросмесь в канал выдачи гидросмеси (гидросмесь для сердцевины) подают вместе с пеной. При такой компоновке можно более эффективно готовить объемы гидросмеси, различающиеся по их удельному весу, что позволяет уменьшить потребление вспенивающего средства.

Согласно такой компоновке смесителя можно было бы подавать облицовочную бумагу гипсовой плиты с высококачественной гидросмесью, равномерно смешанной с пеной, поскольку скорость производства (выработка) гипсовых плит ограничивается относительно низкой скоростью, чтобы не увеличивать расход гидросмеси. Обнаружено, однако, что при ускорении производства гипсовых плит и увеличении расхода гидросмеси возникает явление, при котором пена и гидросмесь смешиваются неравномерно. Это означает, что при ускорении производства гипсовых плит смеситель, описанный в JP 8-25342, не может обеспечить желательных условий смешивания гидросмеси и пены. Например, возможно возникновение такого явления, как газовый карман относительно больших размеров, ограниченный поверхностью раздела между сердцевиной гипсовой плиты и облицовочной бумагой, покрывающей сердцевину (такой дефект известен как «вздутие»). Считают, что это связано с разделением гидросмеси и пены, возникающим в канале выдачи гидросмеси под воздействием завихрений, центробежной силы и различий в удельном весе, как описано в патенте США №6494609.

(2) В японской выложенной патентной публикации №11-501002 описана компоновка смесителя, в котором точка ввода пены на водной основе для регулирования объема гидросмеси размещается должным образом, чтобы свести к минимуму разрушение пены во время смешивания. В этом смесителе точка ввода располагается, например, на верхней пластине или в кольцевой периферийной стенке на позиции, более близкой к отверстию для выпуска гидросмеси, чем место расположения входа для обожженного гипса, или располагается на канале выдачи гидросмеси, соединенное с отверстием для выпуска гидросмеси. Далее, смеситель в JP 11-501002 разделяет гидросмесь, направляя ее к краю от выхода, отличающегося от выхода выпуска гидросмеси, подобно миксеру, описанному в JP-8-25342, как было показано выше, так что пена для регулирования объема гидросмеси может подаваться только в гидросмесь для сердцевины.

Однако смеситель в JP 11-501002 не имеет структуры, соответствующей каналу выдачи гидросмеси, и гидросмесь для сердцевины выпускают непосредственно на облицовочную бумагу гипсовой плиты через выпускной канал. Это означает, что смеситель в JP 11-501002 скомпонован таким образом, чтобы сразу же выдавать гидросмесь из смесителя на облицовочную бумагу гипсовой плиты через выпускной канал, прикрепленный к кольцевой стенке смесителя. По этой причине пена, поступающая из загрузочного порта для пены на выпускном канале или рядом с ним, не может в достаточной степени смешиваться или распределяться в гидросмеси при повышении расхода гидросмеси. Поэтому смеситель при такой компоновке может работать с затруднениями в случае попытки повысить производительность при выпуске гипсовых плит.

(3) Центробежный смеситель, описанный в патенте США №6494609, снабжен выпускным отверстием, расположенным по касательной к кольцевой стенке. Протяженный канал для гидросмеси, сообщающийся выпускным отверстием с внутренней полостью смесителя, соединен со смесителем. Канал имеет выпускной лоток для выпуска гидросмеси на участок формирования гипсовой плиты. Канал снабжен ограничителем для создания противодавления, так что состояние заполнения гидросмесью поддерживается в смесителе противодавлением. В выпускном лотке канала помещен понижающий переходник, так что происходит снижение давления на выпуске гидросмеси. Согласно такой компоновке смесителя гидросмесь в канале течет в общем упорядоченном состоянии по пути выдачи гидросмеси между выпускным отверстием для гидросмеси и выпускным лотком. Описанный в патенте США 6494609 смеситель предназначен для предоставления смесителя для гипсовой гидросмеси, не требующего баллона, с учетом следующих положений:

1) В обычном смесителе с баллоном (соответствующим упомянутому выше «каналу выдачи гидросмеси»), в баллоне возникает завихрение, так что в баллоне образуется пустое воздушное пространство.

2) Из-за образования такого воздушного пространства в баллоне получается затвердевший гипс (осадок), что ведет к закупориванию прохода для подачи гидросмеси.

3) С формированием вихревого потока и образованием центробежной силы в баллоне гидросмесь отжимается к внутренней поверхности стенки баллона. Однако пена стремится оставаться в центральной области баллона. Поэтому часть гидросмеси, обладающей высокой плотностью, неблагоприятно отделяется от пены с относительно низкой плотностью (откуда следует, что баллон оказывает отрицательное воздействие с точки зрения равномерного смешивания гидросмеси и пены).

В смесителе, описанном в патенте США №6494609, гидросмесь приводят в состояние спокойного потока в канале для гидросмеси, и пену смешивают с гидросмесью, находящейся в таком состоянии. Поэтому пена и гидросмесь могут смешиваться равномерно. С этой точки зрения смеситель по патенту США №6494609 может быть применен для ускорения производства гипсовых плит. Однако и при такой конструкции смесителя возможно возникновение нестабильности смешивания пены и гидросмеси, когда интенсивность производства гипсовых плит повышается, и возрастает расход гидросмеси в канале для гидросмеси. Кроме того, поскольку для получения спокойного потока гидросмеси используют протяженный канал, гидросмесь имеет тенденцию к прилипанию к каналу, и в канале может образовываться затвердевший гипс (осадок). Наросший затвердевший гипс (осадок) в конечном счете выдается на облицовочную бумагу гипсовой плиты вместе с гидросмесью. Такой затвердевший гипс (осадок) создает проблему резания облицовочной бумаги гипсовой плиты, что может вызвать остановку процесса производства гипсовых плит. Поэтому он препятствует непрерывной работе устройства для производства гипсовых плит. Соответственно оператору следует периодически сжимать канал и/или лоток, например, каждые 15 минут, для предотвращения налипания гидросмеси или роста твердого гипса в канале, как описано в патенте США №6494609.

4) Что касается крупных и плотных осадков гидросмеси, которые могут создать проблему резания облицовочной бумаги гипсовой плиты, то в Японской выложенной патентной публикации №2000-6137 описана компоновка, при которой ограничивается выпуск такого осадка из смесителя, что позволяет избежать перерыва непрерывной работы устройства для производства гипсовых плит и обеспечить стабильное производство гипсовых плит. На выпускном отверстии смесителя для гидросмеси помещено приспособление с отверстиями для просеивания. Эти отверстия обеспечивают фильтрование плотного осадка, имеющего размеры, превышающие размеры отверстия, и не допускают выпуска такого осадка на облицовочную бумагу гипсовой плиты. В этом смесителе загрузочные каналы для порошковых материалов, жидкости (воды) и пены соединяются с верхней пластиной смесителя в ее внутренней части, так что введенная в смеситель пена полностью взбалтывается и смешивается в смесителе с гидросмесью.

Смеситель, описанный в JP 2000-6137, содержит порт для загрузки пены, расположенный на верхней пластине на внутренней части смесителя, и поэтому пена гидросмеси подвергается достаточному взбалтывающему действию смесителя, так что достигается равномерное смешивание пены и гидросмеси. Однако такая компоновка ведет к разрушению относительно большого количества пены, подвергшейся сильному взбалтывающему действию, и поэтому количество вспенивающего средства должно возрастать в соответствии с количеством разрушенной пены. Согласно с этим увеличивается потребление вспенивающего средства. При повышении производительности по выпуску гипсовых плит эта тенденция становится заметной, и поэтому оказывается отрицательное воздействие на издержки производства.

Таким образом, при попытке ускорения линии производства гипсовых плит обычный смеситель сталкивается, по меньшей мере, с одной из проблем равномерного смешивания пены, стабильной подачи гидросмеси при высоком ее расходе и потреблением вспенивающего средства.

Задачей настоящего изобретения является создание смесителя и способа смешивания для производства гипсовых плит, которые могут приспосабливаться к ускорению непрерывной разливки гидросмеси и литья на линии производства гипсовых плит, и которые допускают стабильную подачу при высоком расходе гидросмеси, равномерно смешанной с пеной, и которые позволяют уменьшить потребление пены, которую подают в гидросмесь.

Другой задачей настоящего изобретения является создание способа непрерывной разливки и литья для производства гипсовых плит, который позволяет снизить потребление вспенивающего средства и ускорить производство, повысив, таким образом, производительность.

Настоящее изобретение предлагает смеситель, содержащий уплощенный и круглый кожух с кольцевой стенкой по периферии;

вращающийся диск, помещенный в кожухе для вращения в заданном направлении вращения;

выпускной порт для гидросмеси в указанной кольцевой смеси, предназначенный для выпуска из кожуха гипсовой гидросмеси, смешанной в кожухе;

полая соединительная секция с открытым концом, соединенным с указанным выпускным портом, и другим открытым концом, соединенным с по существу вертикальным и цилиндрическим каналом для выдачи гидросмеси; и

порт для загрузки пены в гипсовую гидросмесь,

в котором указанный порт для загрузки пены помещен в кольцевой стенке перед входом в выпускной порт для гидросмеси по направлению вращения таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь непосредственно перед тем, как гипсовая гидросмесь поступает в выпускной порт для гидросмеси, или размещается на указанной полой соединительной секции таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь, текущую по полой соединительной секции.

Кроме показателя количества воды, удельный вес гидросмеси зависит в первую очередь от количества пены, смешанной с гидросмесью. В качестве предварительного условия стабилизации удельного веса необходимо равномерно подмешивать пену в гидросмесь. Согласно настоящему изобретению порт загрузки пены открывается в кольцевой стенке перед входом в выпускной порт для гидросмеси по направлению вращения (по направлению, противоположному направлению вращения), или открывается в полой соединительной секции. Порт загрузки пены подает пену от поверхности стенки кольцевой стенки в гидросмесь непосредственно перед отверстием выпускного порта для гидросмеси, или подает пену в гидросмесь в полой соединительной секции. Обычно пену загружают с верхней поверхности (верхней пластины) смесителя. В настоящем изобретении, однако, пену загружают от кольцевой стенки или полой соединительной секции смесителя для смешивания с гидросмесью, и пену далее смешивают с гидросмесью в канале выдачи гидросмеси, расположенном ниже, так что пена может равномерно смешиваться с гидросмесью при повышенном расходе гидросмеси. Кроме того, пена по существу не затрагивается эффектом взбалтывания в смесителе, так что снижаются потери пены и, следовательно, значительно уменьшается расход вспенивающего средства. Таким образом, смеситель может непрерывно подавать гидросмесь, равномерно смешанную с пеной, на заданный участок, сечение, оборудование и т.д. в устройстве для производства гипсовых плит, даже в случае повышения расхода гидросмеси из-за повышения интенсивности производства гипсовых плит. Такой смеситель может равномерно смешивать гидросмесь с пеной даже при возросшем расходе гидросмеси, равном 1 м³/мин или более.

Предпочтительно внутренняя площадь канала выдачи гидросмеси имеет круглое поперечное сечение, и полая соединительная секция соединена с позицией, нецентрированной относительно центральной оси внутренней области, так что во внутренней области происходит завихрение гипсовой гидросмеси. Согласно такой компоновке пена смешивается с гидросмесью в состоянии, по существу не затронутом эффектом обеспенивания, вызванным воздействием взбалтывания в смесителе, и гидросмесь и пена успокаиваются при протекании в полой соединительной секции, после чего они текут по каналу выдачи гидросмеси. Благодаря нецентрированному соединению полой соединительной секции в канале выдачи гидросмеси возникает вращающийся поток или вихревой поток гидросмеси и пены. Вихревая смесь гидросмеси и пены стекает под воздействием силы тяжести по каналу выдачи гидросмеси. Разделение гидросмеси и пены под влиянием различий удельного веса ограничивается и наоборот, пена и гидросмесь равномерно смешиваются между собой под воздействием завихрения. Предпочтительно полая соединительная секция вызывает стекание гидросмеси на внутреннюю площадь по касательной, так что гидросмесь во внутренней области закручивается в том же направлении, что и направление вращения диска, или в противоположном направлении. Желательно, чтобы направление вращения гидросмеси во внутренней области было бы противоположным направлению вращения диска. Обычно канал выдачи гидросмеси выполнен с возможностью отложения гипсовой гидросмеси на облицовочную бумагу гипсовой плиты (нижний лист бумаги), перемещаемую по производственной линии для выпуска гипсовых плит, и непрерывно откладывает гидросмесь на нижний лист. При желании внутри канала выдачи гидросмеси помещают спиральную направляющую пластину или ограничение.

Предпочтительно полая соединительная секция допускает стекание гипсовой гидросмеси в полую соединительную секцию по касательной к кольцевой стенке.

Более предпочтительно полая соединительная секция имеет поверхности стенок (47а, 47b) по сторонам выше и ниже секции в направлении вращения, причем эти поверхности стенок образуют проход для гидросмеси в секции. Поверхность стенки (47а), расположенной выше, ориентирована под углом от 90° до 120° относительно нормали (G) кожуха. При желании поверхности стенок (47а, 47b) по сторонам выше и ниже секции располагаются параллельно. Более предпочтительно поверхность стенки (47b) со стороны ниже секции располагается под острым углом относительно круговой внутренней поверхности кольцевой стенки, так чтобы не допустить течения гипсовой гидросмеси в канале для гидросмеси в обратном направлении, или ее возвращения в периферийную зону (зону смещения) области смешивания.

При другой предпочтительной компоновке порт загрузки пены располагается в тесной близости с выпускным портом для гидросмеси, для подачи пены в гидросмесь непосредственно перед тем, как гидросмесь поступает в выпускной порт для гидросмеси. В качестве разновидности смешивающих средств предлагается множество лезвий, которые прилагают сдвигающее усилие к гидросмеси, текущей через выпускной порт для гидросмеси. Лезвия образуют в выпускном порте для гидросмеси ряд щелей. Предпочтительно горизонтальные или вертикальные лезвия толщиной (t) от 1 мм до 5 мм расположены через одинаковые интервалы, образуя щели, и размер щели для пропуска флюида (h, w) между лезвиями установлен в размере от 4 мм до 15 мм. Ингредиенты, поступающие в область смешивания, сдвигаются под воздействием центробежной силы на вращающемся диске наружу при взбалтывании и смешивании, и гидросмесь достигает периферийной зоны области смешивания в условиях, когда смешивание практически завершено. Пена, поступающая из порта загрузки пены в гидросмесь в смесителе, подвергается воздействию центробежной силы смесителя, проходя через щели вместе с гидросмесью. Это означает, что пена поступает в гидросмесь в периферийной зоне на завершающей стадии приготовления гидросмеси, и гидросмесь и пена подвергаются сильному воздействию сдвигающей силы, для смешивания во время прохождения через щель. В результате смешивания гидросмеси и пены в выпускном порте для гидросмеси ограничивается разделение гидросмеси и пены под воздействием разницы в удельном весе, а смешивание гидросмеси и пены скорее продолжается в канале выдачи гидросмеси. Размеры и конфигурация выпускного порта для гидросмеси обычно проектируются таким образом, что он является прямоугольником шириной 100~500 мм и высотой 50~100 мм. Однако количество выпускных портов для гидросмеси и их конфигурация могут проектироваться должным образом. Например, несколько выпускных портов для гидросмеси могут быть размещены в кольцевой стенке. Аналогично должным образом может проектироваться количество портов для загрузки пены и их конфигурация. Например, несколько портов для загрузки пены могут быть размещены в кольцевой стенке.

При желании на кольцевой стенке может быть установлено с возможностью отделения приспособление, снабженное лезвиями (лопастями) и щелями, или приспособление, образующее одно целое с лезвиями, щелями и портом для загрузки пены. Желательно, чтобы приспособление образовывало одно целое с выпускным портом для гидросмеси, полой соединительной секцией и каналом для выдачи гидросмеси, доставленными ранее, а приспособление установлено с возможностью отделения на кольцевой стенке. При использовании такого приспособления его можно снять или заменить во время операций по техническому обслуживанию, таких как чистка выпускного порта для гидросмеси или его замена. Когда приспособление требуется заменить другим приспособлением отличающейся конструкции, влекущим за собой изменение условий производства, изменение технических требований на гипсовую плиту и тому подобное, на смеситель можно легко установить сменное приспособление иной конструкции. Это приспособление может отличаться размерами или конфигурацией выпускного порта для гидросмеси, положением порта для загрузки пены, его наличием и т.п.

Настоящее изобретение предлагает также способ смешивания гипсовой гидросмеси с использованием смесителя для гипсовой гидросмеси, причем смеситель содержит уплощенный и круглый кожух с кольцевой стенкой по периферии; вращающийся диск, помещенный в кожухе для вращения в заданном направлении вращения; выпускной порт для гидросмеси в указанной кольцевой смеси, предназначенный для выпуска из кожуха гипсовой гидросмеси, смешанной в кожухе; полая соединительная секция с открытым концом, соединенным с указанным выпускным портом, и другим открытым концом, соединенным с по существу вертикальным и цилиндрическим каналом для выдачи гидросмеси; и порт для загрузки пены в гипсовую гидросмесь, при этом способ включает в себя

первую операцию смешивания порошкового материала и воды, которые подают в указанный кожух, в смесительную область внутри указанного кожуха с вращением указанного диска для приготовления гидросмеси, заставляя указанную гидросмесь вытекать через указанный выпускной порт для гидросмеси в полую соединительную секцию; и

вторую операцию подачи пены в гипсовую смесь из порта для загрузки пены, который располагается на кольцевой стенке перед входом в выпускной порт для гидросмеси по направлению вращения таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь непосредственно перед тем, как гипсовая гидросмесь поступает в выпускной порт для гидросмеси, или размещается на указанной полой соединительной секции таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь, текущую по полой соединительной секции, и приложение сдвигающего усилия к гидросмеси и пене в указанном выпускном порте для гидросмеси, или со стороны после входа, чтобы смешивать гидросмесь и пену.

Способ смешивания согласно настоящему изобретению содержит операцию приготовления гидросмеси в области смешивания (первая операция смешивания) и операцию загрузки и смешивания пены с гидросмесью (вторая операция смешивания). Пену подают в гидросмесь на пути гидросмеси от периферийной зоны через выпускной порт для гидросмеси в канал для выдачи гидросмеси, и гидросмесь подвергают воздействию сдвигающего усилия, так что она смешивается с пеной сразу после подачи пены. Пену примешивают к гидросмеси без влияния обеспенивающего эффекта, вызванного взбалтывающим воздействием смесителя, и смешивают с гидросмесью в выпускном порте для гидросмеси или после него. Поэтому можно значительно уменьшить требующееся потребление вспенивающего средства. Далее пена равномерно смешивается с гидросмесью во второй операции смешивания и поэтому можно увеличить расход гидросмеси.

Предпочтительно пену подают в гипсовую гидросмесь непосредственно перед тем, как гидросмесь проходит через выпускной порт для гидросмеси, или же сразу после этого. Флюид из гидросмеси и пены, идущий эксцентрично относительно внутренней области канала для выдачи гидросмеси, имеющего круглое поперечное сечение, втекает во внутреннюю область по касательной к ней, так что во внутренней области происходит завихрение гидросмеси и пены. Гидросмесь и пена смешиваются между собой под воздействием сдвигающей силы, действующей на гидросмесь при завихрении.

В качестве другой предпочтительной компоновки в выпускном порте для гидросмеси размещают множество лезвий, образующих множество щелей, а пену подают в гидросмесь непосредственно перед прохождением гидросмеси через щели, так что гидросмесь и пена смешиваются между собой под воздействием сдвигающей силы, действующей на гидросмесь, проходящую через щели.

Эти операции смешивания могут осуществляться одновременно. В таком случае гидросмесь и пену смешивают сдвигающей силой, воздействующей на гидросмесь, проходящую через щели, и далее смешивают сдвигающей силой, воздействующей на гидросмесь при завихрении.

Настоящее изобретение предлагает способ производства гипсовых плит с использованием смесителя, описанного выше, когда гипсовые плиты толщиной 9,5 мм и шириной 910 мм (JIS A6901) выпускают при производительности 110 м/мин и выше. Эта скорость производства приблизительно соответствует производительности, равной или превышающей 85 м/мин в отношении гипсовых плит толщиной 12,5 мм и шириной 910 мм (JIS A6901).

Настоящее изобретение предлагает также способ производства гипсовых плит с использованием смесителя, описанного выше, при котором гипсовую гидросмесь при расходе, равном 1 м³/мин или более, подают между листами облицовочной бумаги гипсовой плиты, проходящими через формовочное средство.

Согласно данному способу производства гипсовых плит значительно повышается производительность по выпуску легких гипсовых плит, и поэтому может быть достигнут значительный и полезный эффект, в особенности при производстве легких гипсовых плит.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где

на фиг.1 показан пояснительный вид, который иллюстрирует процесс формовки гипсовых плит;

на фиг.2 и 3 показан вид в плане и вид в перспективе смесителя, соответствующий первому варианту реализации согласно настоящему изобретению, а на фиг.4, 5 и 6 показан вид в поперечном разрезе, вид в вертикальном разрезе и вид в перспективе с разделением на части, которые показывают внутреннее строение смесителя;

на фиг.7 показан схематический вид в плане, который геометрически иллюстрирует размещение области смешивания, полой соединительной секции и канала для выдачи гидросмеси;

на фиг.8 показан вид в вертикальном разрезе, и вид смесителя в поперечном разрезе в частично увеличенном масштабе, соответствующий второму варианту реализации настоящего изобретения, а на фиг.9 показан схематический вид в плане, который геометрически иллюстрирует размещение области смешивания, полой соединительной секции и канала для выдачи гидросмеси;

на фиг.10 показан вид в перспективе и вид в вертикальном разрезе в частично увеличенном масштабе, который демонстрирует структуру приспособления;

на фиг.11 показан вид в перспективе и вид в поперечном разрезе в частично увеличенном масштабе, который демонстрирует структуру приспособления, альтернативную показанной на фиг.10;

на фиг.12 показан вид приспособления в поперечном разрезе в частично увеличенном масштабе, демонстрирующий модификации направляющих элементов;

на фиг.13 показан вид в перспективе, демонстрирующий приспособление, которое содержит канал загрузки пены, полую соединительную секцию и канал для выдачи гидросмеси, образующие одно целое, а на фиг.14 показан вид в перспективе, демонстрирующий состояние установки приспособления, показанного на фиг.13;

на фиг.15 показан вид в поперечном разрезе, демонстрирующий приспособление, а на фиг.16 показан вид спереди в вертикальной проекции, вид в поперечном разрезе и вид сзади в вертикальной проекции, на котором иллюстрируется структура части корпуса приспособления;

на фиг.17 и 18 показаны вид в плане и вид в перспективе смесителя, демонстрирующие третий вариант реализации настоящего изобретения, а на фиг.19 и 20 показаны вид в поперечном разрезе и перспективный вид с разделением на детали, демонстрирующие внутреннее строение смесителя, показанного на фиг.17 и 18;

на фиг.21 показаны вид в перспективе и вид в вертикальном разрезе в частично увеличенном масштабе, демонстрирующий приспособление, которое содержит канал загрузки пены, полую соединительную секцию и канал для выдачи гидросмеси, образующие одно целое;

на фиг.22 показан схематический вид в плане, который геометрически иллюстрирует размещение области смешивания, полой соединительной секции и канала для выдачи гидросмеси;

на фиг.23 показан вид в поперечном разрезе, вид сбоку в вертикальной проекции и вид в перспективе, который демонстрирует структуру приспособления;

на фиг.24 показан вид в поперечном разрезе и вид сбоку в вертикальной проекции, который демонстрирует альтернативную структуру приспособления;

на фиг.25 показан вид спереди в вертикальной проекции, вид в поперечном разрезе и вид сзади в вертикальной проекции другой альтернативной структуры приспособления;

на фиг.26 показан схематический вид в плане, который геометрически иллюстрирует альтернативное приспособление смесителя, показанное на фиг.17-22; и

на фиг.27 показана таблица, которая демонстрирует результаты испытаний по примерам 1-6 и сопоставительным примерам 1-5 по состоянию смешивания пены с гидросмесью, удельное потребление вспенивающего средства и производительность по гипсовым плитам.

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения.

На фиг.1 показан пояснительный вид, который иллюстрирует процесс формовки гипсовых плит.

Нижний лист бумаги 1 для облицовки гипсовой плиты продвигается по производственной линии. Смеситель 10 расположен в заданном положении относительно линии продвижения, например, в положении над линией продвижения. В смеситель 10 загружают порошковые материалы (обожженный гипс, клеящее средство, ускоритель схватывания, добавки, примеси и т.п.), пену и жидкость (воду). Смеситель 10 смешивает эти материалы и выпускает гидросмесь (гидросмесь обожженного гипса) 3 на лист 1 посредством каналов 12 (12а, 12b), 14. Канал 14 расположен таким образом, чтобы выдавать гидросмесь 3 на центральную по ширине область листа 1. Каналы 12а, 12b расположены таким образом, чтобы выдавать гидросмесь 3 на концевые по ширине части (краевые зоны) листа 1 соответственно.

Лист 1 перемещается вместе с гидросмесью 3 вплоть до пары формовочных валков 18, 18. Верхний лист 2 бумаги проходит частично вокруг периферийной поверхности верхнего валка 18, для того чтобы быть отклоненным в направлении продвижения. Отклоненный верхний лист 2 вводится в контакт с гидросмесью на нижнем листе 1 и передается в направлении продвижения по существу параллельно нижнему листу 1. После валков 18, 18 образуется непрерывное трехслойное образование, состоящее из листов 1, 2 и гидросмеси 3. Это образование непрерывно движется со скоростью продвижения V при схватывании гидросмеси 3 и достигает режущих валков 19, 19. Возможно применение разнообразных формовочных способов с использованием альтернативных средств вместо формовочных валков 18, 18, например способ формовки с использованием экструдера, или способ формовки путем пропуска образования через затвор с прямоугольным проемом.

Режущие валки 19, 19 разделяют непрерывное образование на плиты заданной длины для получения плит с гипсовой сердцевиной, покрытых облицовочной бумагой гипсовой плиты, т.е сырые плиты. Затем разделенные таким образом части образования (сырые плиты) загружают в сушилку для принудительной сушки, после чего их режут на заданные для продукции длины. Таким образом, успешно производят готовые гипсовые плиты.

На фиг.2-6 показан смеситель по первому варианту реализации настоящего изобретения. На фиг.2 и 3 показан вид в плане и вид в перспективе смесителя 10, а на фиг.4, 5 и 6 показан вид в поперечном разрезе, вид в вертикальном разрезе и вид в перспективе с разделением на части, которые показывают внутреннее строение смесителя 10.

Как показано на фиг.2 и 3, смеситель 10 имеет уплощенный цилиндрический кожух или корпус 20 (который упоминается далее как «кожух 20»). Кожух 20 имеет горизонтальную и круглую верхнюю пластину или верхнюю крышку 21 (которая упоминается далее как «верхняя пластина 21»), горизонтальную и круглую нижнюю пластину или нижнюю крышку 22 (которая упоминается далее как «нижняя пластина 22»), и кольцевую стенку или наружную периферийную стенку 23 (которая упоминается далее как «кольцевая стенка 23»), которая располагается по периферии верхней и нижней пластин 21, 22. Пластины 21, 22 расположены на расстоянии друг от друга по вертикали, таким образом, что в смесителе 10 выделяется смесительная область для смешивания порошковых материалов и жидкости (воды). В центральной части верхней пластины 21 образовано круглое отверстие 25. Через отверстие 25 пропущена увеличенная нижняя часть 31 вращающегося вертикального вала 30. Вал 30 соединяется с вращающимся приводным средством, таким как приводящий электромотор (не показан), и приводится во вращение в определенном направлении вращения (в данном варианте реализации по часовой стрелке при наблюдении сверху). При желании между валом 30 и выходным валом вращающегося приводного средства помещают устройство с варьированием скорости вращения, такое как зубчатый механизм или ременная передача с варьируемой частотой вращения.

Канал 15 подачи порошка, предназначенный для загрузки порошковых материалов для смеси, соединен с верхней пластиной 21. Канал подачи воды 16, предназначенный для подачи определенного количества воды для смеси, также соединен с верхней пластиной 21. При желании с верхней пластиной может быть дополнительно соединен регулятор внутреннего давления (не показан), предназначенный для ограничения избыточного роста внутреннего давления и т.д.

Канал 40 для загрузки пены соединен с кольцевой стенкой 23. Порт 41 для загрузки пены канала 40 открывается на круговой внутренней поверхности кольцевой стенки 23. Объем пены, предназначенный для регулирования объема гидросмеси, добавляют к составляющим смеси в смесителе 10 по каналу 40. Выпускной порт 45 для гидросмеси образуют на кольцевой стенке 23. Порт 45 расположен после порта 41 в направлении вращения. Порт 45 открывается на круговой внутренней поверхности кольцевой стенки 23 в непосредственной близости к порту 41.

Увеличенный открытый конец полой соединительной секции 47 соединен с кромкой проема выпускного порта 45 для гидросмеси. Секция 47 отходит наружу от кольцевой стенки 23. Суженный открытый конец секции 47 соединен с верхней концевой частью канала 46 для выдачи гидросмеси.

На противоположной стороне канала 46 на кольцевой стенке 23 помещены разделительные порты 48а, 48b. Каналы 12а, 12b соединены соответственно с портами 48а, 48b. Порты 48а, 48b размещены, будучи разделены между собой заданным углом α. Входные порты канала 15 подачи порошка и канала 16 подачи воды раскрываются в пределах угла α в центральной части верхней пластины 21 соответственно.

Как показано на фиг.4, выпускной порт 45 для гидросмеси размещен на кольцевой стенке 23, отделенной заданным углом β от разделительного порта 48а в направлении вращения R. Канал 40 для загрузки пены соединен с кольцевой стенкой 23 в пределах угла β. Порт 41 для загрузки пены расположен перед портом 45 в тесной близости с ним. Канал 40 подает заданное количество пены в гидросмесь, которая должна протекать через порт 45, непосредственно перед тем, как она пройдет через него.

На фиг.7 показан схематический вид в плане, который геометрически иллюстрирует размещение кольцевой стенки 23, канала 46 для выдачи гидросмеси и полой соединительной секции 47. На фиг.7 нормали G, K, отходящие от центральной оси 10b диска 32, показаны пунктиром.

Полая соединительная секция 47 образуется вертикальной блоковой стенкой 47а, расположенной выше по направлению вращения, вертикальной боковой стенкой 47b, расположенной ниже по направлению вращения, горизонтальной верхней стенкой 47 с (фиг.3) и горизонтальной нижней стенкой 47d. Вертикальная боковая стенка 47а наклонена под определенным углом θ₄ относительно нормали G смесителя 10. Полая соединительная секция 47 отклоняется к смесительной области 10а смесителя в соответствии с наклоном стенки 47а. Секция 47 принимает гидросмесь из смесительной области 10а в целом в направлении по касательной, и проводит гидросмесь к каналу 46 для выдачи гидросмеси.

Краевая часть порта 45 со стороны, расположенной выше по направлению вращения (вертикальная боковая стенка 53), продолжается до стенки 47а, а краевая часть порта 45 со стороны, расположенной ниже па направлению вращения (вертикальная боковая стенка 54), продолжается до стенки 47b. Стенка 53 ориентирована приблизительно по касательной к кольцевой стенке 23, а стенки 54, 47b ориентированы приблизительно в диаметральном направлении. Линия, продолжающая стенку 47а, и линия нормали G пересекаются в точке пересечения F, а угол θ₄ (=180°-γ+θ₂-θ₁) на пересечении F установлен в диапазоне 90°~180°. Предпочтительно угол θ₄ устанавливают в диапазоне 90°~105°. Угол θ₄ при желании может быть установлен равным 90° (прямой угол). В таком случае стенка 47а продолжается по касательной от кольцевой стенки 23.

Угол θ₂ между центром порта 41 загрузки пены и внутренним концом J стенки 53 устанавливают в диапазоне 0°~90°. Угол θ₂ предпочтительно устанавливают в диапазоне 0°~30° и более предпочтительно в диапазоне 0°~15°, так что порт 41 тесно прилегает к стенке 53. Канал 40 для загрузки пены соединяется с кольцевой стенкой 23 под углом θ₃ к линии нормали К. Угол θ₃ устанавливают в диапазоне 0°~90° и предпочтительно в диапазоне 0°~60°, и более предпочтительно в диапазоне 0°~30°. При желании канал 40 может соединяться со стенкой 23 под углом θ₃, составляющим от -30° до 0°, так что порт 41 обращен против флюида в направлении вращения R, так чтобы могла быть достигнута задача настоящего изобретения.

Как показано на фиг.4-6, вращающийся диск 32 установлен с возможностью вращения в кожухе 20. Нижняя поверхность увеличенной нижней части 31 вращающегося вала 30 прочно закреплена в центральной части диска 32. Центральная ось 10b диска 32 совпадает с осью вращения вала 30. Диск 32 вращается при вращении вала 30 в направлении, указанном стрелкой R (по часовой стрелке).

Внутренняя область 10а кожуха 20 может быть разделена воображаемой границей 26 на внутреннюю зону и периферийную зону. При желании в корпусе 20 вдоль границы 26 может быть предусмотрена кольцевая разделительная стенка 26', отходящая от нижней поверхности верхней пластины 21, как показано пунктирными линиями на фиг.5 и 6. В таком случае стенка 26' располагается по существу концентрично относительно кольцевой стенки 23, так что внутренняя область 10а четко разделяется на периферийную зону, прилегающую к износостойкому кольцу 23а, и внутреннюю зону, расположенную в радиальном направлении внутри кожуха 20. Износостойкое кольцо 23а прикреплено к внутренней поверхности кольцевой стенки 23.

На вращающемся диске 32 размещены много нижних штифтов (подвижных штифтов) 38, расположенных в несколько рядов, идущих в общем в радиальном направлении. Нижние штифты установлены вертикально на верхней поверхности диска 32 во внутренней зоне. Диск 32 выполнен с рядом зубчатых образований 37 в периферийной зоне. Зубчатые образования 37 выполняют смещение или возбуждение смешанного флюида (гидросмеси) наружу и в направлении вращения. Множество штифтов 36 установлены вертикально также на зубчатых образованиях.

Как показано на фиг.5 и 6, ряд верхних штифтов (неподвижных штифтов) 28 прикреплены к верхней пластине 21, опускаясь от нее во внутреннюю области 10а. Верхние штифты 28 и нижние штифты 38 размещаются поочередно в радиальном направлении диска 32, так что штифты 28, 38 выполняют относительное движение, смешивая материалы для гипсовой плиты во время вращения диска. Хотя на фиг.4-6 показаны штифты 28, 36, 38 с круглым поперечным сечением, штифты 28, 36, 38 могут иметь многогранное или эллиптическое поперечное сечение, как описано в выложенной японской патентной публикации №2000-262882.

На фиг.8-10 показан второй вариант реализации смесителя согласно настоящему изобретению. На фиг.8 показан вид в поперечном разрезе и вид в поперечном разрезе в частично увеличенном масштабе, который показывает внутреннюю структуру смесителя 10, а на фиг.9 показан схематический вид в плане, который геометрически иллюстрирует размещение кольцевой стенки 23, канала 46 для выдачи гидросмеси и полой соединительной секции 47. На фиг.10(А) показан в частичном разрезе вид, демонстрирующий структуру выпускного порта 45 для гидросмеси, а на фиг.10(В) показан в увеличенном размере вертикальный вид в разрезе, демонстрирующий щель в порте 45.

Как показано на фиг.8 и 10, приспособление 50 установлено с возможностью отделения на расширенном открытом конце выпускного порта 45 для гидросмеси. Приспособление 50 снабжено множеством горизонтальных направляющих элементов 51. Для установки приспособления 50 может быть использовано обычное средство для установки, такое как крепежное устройство; клей, сварка; или в ином случае крепление, заклинивание или закрепление заклинивающим или крепежным средством (зажим, болт и т.п.).

Расширенный открытый конец (ширина W, высота Н) полой соединительной секции 47 соединен с кольцевой стенкой 23, а ее суженный открытый конце соединен с каналом 46 для выдачи гидросмеси, причем прямоугольное поперечное сечение прохода уменьшается в направлении канала 46.

Как показано на фиг.10(А), горизонтальные направляющие элементы 51 прикреплены к правой и левой вертикальным рамам приспособления 50 (вертикальные боковые рамы 53, 54). Направляющие элементы 51 расположены через правильные интервалы (интервал Р).

Как показано на фиг.10(В), направляющий элемент 51 является стенкой балки. Поперечные размеры направляющего элемента 51 установлены на уровне: толщина t=1~5 мм и глубина D=5~50 мм (предпочтительно D=10~20 мм). Направляющие элементы 51 образуют множество горизонтальных лезвий, выступающих по окружности в выпускной порт 45 для гидросмеси. Горизонтальные щели 52 образованы между направляющими элементами 51 как проходы для гидросмеси, причем каждая имеет высоту h (h=P-t), ширину w (w=W - ширина вертикальной рамы приспособления) и глубину d (d=D). Высоту h устанавливают в диапазоне 4~15 мм.

Выпускной порт 45 для гидросмеси делится на щели 52 направляющими элементами 51. Смесительная область 10а смесителя 10 сообщается с проходом для гидросмеси 47е в полой соединительной секции 47 через щели 52.

Предпочтительно на левой и правой вертикальных рамах (вертикальные боковые стенки 53, 54) через правильные интервалы по вертикали размещены несколько пазов (не показаны), в которые могут быть вставлены концы направляющих элементов 51. Такое приспособление 50 позволяет оптимизировать размеры щели путем замены направляющего элемента 51 и приспособления 50 на иную подходящую комбинацию или узел, когда становится необходимо изменить размеры щели и так далее в соответствии с изменениями условий производства, состава гидросмеси и так далее. Далее такая структура приспособления 50 допускает обновление только направляющих элементов 51 или замену направляющих элементов 51 другими направляющими элементами 51 нужной конфигурации или из нужного материала. С другой стороны, возможно предварительное резервирование самых различных приспособлений 50 с различными размерами или конфигурацией щелей, так что возможна замена всего приспособления 50 другим приспособлением в соответствии с изменениями условий производства, состава гидросмеси и тому подобного.

Далее описана работа смесителя согласно первому и второму вариантам реализации.

Вращающийся диск 32 вращается в направлении, указанном стрелкой R, под воздействием вращающегося приводного средства, и ингредиенты (порошковые материалы) и вода для смешивания, предназначенные для смешивания в смесителе 10, загружаются в смеситель 10 через канал 15 подачи порошка и канал 16 подачи воды. Ингредиенты и воду вводят во внутреннюю зону смесителя 10, взбалтывают в ней и смешивают между собой при перемещении наружу в радиальном направлении на диске 32 в периферийную зону через границу 26 под воздействием центробежной силы. Штифты 36 на зубчатом образовании 37 стирают или соскребают гидросмесь на круговой внутренней поверхности кольца 23а.

Гидросмесь, полученная в области смешивания 10а, смещается наружу и вперед в направлении вращения зубчатым образованием 37, и гидросмесь вытекает из выпускного порта 45 для гидросмеси в полую соединительную секцию 47. Гидросмесь течет через секцию 47 в канал 46 для выдачи гидросмеси. Порт 41 загрузки пены канала 40 для загрузки пены подает требующееся количество пены в гидросмесь непосредственно перед ее вытеканием из порта 45, так что пена смешивается со смешанными ингредиентами в периферийной зоне.

В смесителе 10 по первому варианту реализации (фиг.2-7) порт 41 подает пену из круговой периферийной поверхности в гидросмесь непосредственно перед вытеканием гидросмеси через порт 45. Даже при повышении расхода гидросмеси пена равномерно смешивается с гидросмесью. Уменьшается объем потерь пены, поскольку пена по существу не подвергается взбалтывающему воздействию смесителя.

В смесителе 10 по второму варианту реализации (фиг.8-10), который снабжен направляющими элементами 51, гидросмесь вытекает в щели 52 сразу же после добавления пены в гидросмесь. Гидросмесь и пена подвергаются сильному сдвигающему усилию при протекании по поверхности направляющего элемента 51, под воздействием которого они смешиваются.

Гидросмесь, смешанная с пеной, вытекает через полую соединительную секцию 47 в канал 46 для выдачи гидросмеси, в котором гидросмесь подвергается вращающему усилию и сдвигающему усилию для дальнейшего равномерного смешивания, и затем гидросмесь выдают на центральную по ширине часть нижнего листа 1 через канал 14 (фиг.1), причем канал 46 для выдачи гидросмеси образует внешнюю взбалтывающую область.

Гидросмесь периферийной зоны также вытекает в каналы 12а, 12b через разделительные порты 48, расположенные выше (в направлении, противоположном вращению) порта 41 загрузки пены и полой соединительной секции 47. Гидросмесь через каналы 12а, 12b выдается на краевые зоны нижнего листа 1 (фиг.1). Гидросмесь рядом с портами 48 является гидросмесью, которая не достигла порта 41 загрузки пены, т.е. гидросмесью, в которую не добавлена пена. Поэтому гидросмесь, выданная в краевые зоны через порты 48, обладает относительно большим удельным весом.

Смеситель 10 выдает гидросмесь с относительно низким удельным весом через канал 46 для выдачи гидросмеси и канал 14 в центральную область нижнего листа 1, а гидросмесь с относительно высоким удельным весом через разделительные порты 48а, 48b и каналы 12 на соответствующие краевые зоны нижнего листа 1. Согласно такой компоновке смесителя 10 и гидросмесь с высоким удельным весом, и гидросмесь с низким удельным весом могут быть приготовлены одним смесителем, и поэтому возможна подача в нужные части линии для производства гипсовых плит объемов гидросмеси, различающихся по своему удельному весу. В качестве таких нужных частей может быть представлено оборудование, хорошо известное специалистам в данной области техники, такое как роликовое устройство для нанесения покрытия, предназначенное для нанесения на облицовочную бумагу гипсовой плиты гидросмеси с высоким удельным весом, с образованием на ней пленки, или вспомогательный смеситель для добавления воды или различных добавок в гидросмесь, предназначенную для выдачи в краевые зоны облицовочной бумаги. Материалы для гипсовой плиты, которые подают по линии производства гипсовых плит к сушилке (фиг.1), включают в себя гидросмесь с относительно низким удельным весом в центральной области и гидросмесь с относительно высоким удельным весом в краевых зонах. Такие материалы для гипсовой плиты могут быть подвергнуты принудительной сушке в сушилке, расположенной после линии перемещения.

Были сопоставлены следующие условия эксплуатации:

(1) условия эксплуатации, при которых пену просто подмешивают в центральной области смесителя 10, так что удельный вес затвердевшей сердцевины гипсовой плиты становится равным 0,65~0,70 г/см³; и

(2) условия эксплуатации, при которых пену подмешивают в гидросмесь через порт 41 загрузки пены канала 40 в соответствии с настоящим изобретением, так что удельный вес затвердевшей сердцевины гипсовой плиты также становится равным 0,65~0,70 г/см³.

Последние условия эксплуатации (настоящее изобретение), при которых пену подают через порт 41, позволяют снизить потребление вспенивающего агента приблизительно на 35%.

На фиг.11(А) показан вид в перспективе, демонстрирующий модификацию структуры приспособления, показанного на фиг.10, а на фиг 11(В) показан вид в поперечном разрезе в частично увеличенном масштабе, который демонстрирует структуру щелей выпускного порта 45 для гидросмеси.

В варианте реализации, показанном на фиг.11, приспособление 50 имеет множество вертикальных направляющих элементов 51, расположенных вдоль круговой внутренней поверхности кольцевой стенки 23 через одинаковые интервалы (интервал Р). Верхний конец направляющего элемента 51 прикреплен к верхней раме приспособления 50, а нижний конец его прикреплен к нижней раме приспособления 50. Направляющие элементы 51 образуют ряд вертикальных лезвий, а лезвия в выпускном порте 45 для гидросмеси ограничивают щели 52 с размером прохода для флюида w. Каждая из щелей 52 образует проход для гидросмеси с поперечным сечением и длиной (ширина w, высота h, глубина d), соответствующими интервалу Р и глубине D направляющего элемента 51. Таким образом, выпускной порт 45 для гидросмеси делится на щели 52, так что область смешивания 10а смесителя 10 сообщается с проходом 47е для гидросмеси секции 47 через щели 52.

На фиг.12 - вид приспособления в поперечном разрезе в частично увеличенном масштабе, демонстрирующий модификации направляющего элемента 51.

Как показано на фиг.12, направляющие элементы 51 могут быть наклонены в направлении вращения R для осуществления плавного истечения гидросмеси (фиг.12(А)). Форма поперечного сечения элемента 51 не ограничивается прямоугольной конфигурацией, но может представлять собой, например, поперечное сечение, суживающееся в направлении течения гидросмеси (фиг.12(В) и 12(D)), или криволинейное поперечное сечение, соответствующее конфигурации потока гидросмеси (фиг.12 (С)). Кроме того, направляющий элемент 51 может быть установлен на раме приспособления 50 с возможностью вращения вокруг поворотной оси 51а, как показано на фиг.12(Е). В таком случае угол наклона η соответствующих направляющих элементов 51 относительно направления вращения R или горизонтальной плоскости может переменно устанавливаться посредством механизма регулирования угла (не показан). Воздействие лезвия на гидросмесь можно регулировать путем регулирования угла η, так что можно регулировать сдвигающее усилие, воздействующее на гидросмесь.

На фиг.13 показан вид в перспективе, демонстрирующий приспособление 50, которое содержит канал 40 загрузки пены, порт 41 загрузки пены, полую соединительную секцию 47 и канал 46 для выдачи гидросмеси, образующие одно целое. На фиг.14 показан вид в перспективе, демонстрирующий состояние установки приспособления 50, показанного на фиг.13, на кольцевой стенке 23 смесителя 10. На фиг.15 показан вид в поперечном разрезе, демонстрирующий структуру части корпуса 57 и скобы 60 приспособления, показанного на фиг.13 и 14, а на фиг.16 показан вид спереди в вертикальной проекции, вид в поперечном разрезе и вид сзади в вертикальной проекции, на котором иллюстрируется структура части корпуса 57.

Приспособление 50, показанное на фиг.13-16, содержит часть корпуса 57 с портом 41 для загрузки пены, выпускной порт 45 для гидросмеси и щели 52, и дугообразную скобу 60 для крепления части корпуса 57 на кольцевой стенке 23. Как показано на фиг.13, часть корпуса 57 и скоба 60 соединяются между собой, образуя единое целое. В скобе 60 образован проем 61, расположенный против выпускного порта 45 для гидросмеси. Часть корпуса 57 является относительно толстой дугообразной пластиной, которая имеет вертикальную боковую стенку 53, идущую под углом θ₄ к линии нормали G (фиг.15 и 16), и вертикальную боковую стенку 54, наклоненную в направлении, сходном с направлением стенки 53. Эти стенки 53, 54, горизонтальная верхняя стенка 55 и горизонтальная нижняя стенка 56 (фиг.16) образуют в центре части корпуса 57 выпускной порт 45 для гидросмеси. Горизонтальные направляющие элементы (горизонтальные лезвия) 51 опираются на стенки 53, 54, и в порте 45 выполнены горизонтальные щели. Как показано на фиг.16, по концам части корпуса 57 выполнены отверстия 59 под болты, и часть 57 прикреплена к скобе 60 болтами 62, ввинченными в отверстия 59 сквозь скобу 60, как показано на фиг.15.

Как показано на фиг.13, расширенный конец секции 47 соединен со скобой 60, образуя с ней одно целое, а суженный ее конец соединен с верхним концом канала 46. Собранные в одно целое часть 57, скоба 60, секция 47 и канал 46 образуют единое приспособление 50, которое может быть вставлено в проем 49 на стенке 23.

Часть корпуса 57 выполнена с портом 41 загрузки пены. Концевая часть канала 40 загрузки пены проходит через скобу 60 для соединения с портом 41. Порт расположен рядом с кромкой 53а стенки 53 (фиг.15).

Как показано на фиг.13 и 14, приспособление 50 устанавливают на проем 49 и крепят болтами 63 к стенке 23. Таким образом, смеситель 10 снабжают рядом проходов для подачи гидросмеси, включая секцию 47 и канал 46.

Согласно такой компоновке приспособления 50 смеситель 10 может быть снабжен рядом проходов для флюида, предназначенных для подачи гидросмеси, просто путем установки приспособления 50 на стенке 23 посредством болтов 63. Ряд проходов для флюида можно полностью удалить со смесителя 10, выкрутив болты 63 и отделив приспособление 50 от стенки 23. Поэтому можно легко выполнять техническое обслуживание приспособления 50, такое как очистка, ремонт или замена деталей, или же приспособление 50 может быть относительно легко заменено другими приспособлениями, с конструкцией и техническими условиями, предусматривающими иные размеры, структуру или материалы.

Третий вариант реализации смесителя согласно настоящему изобретению показан на фиг.17-26. На фиг.17 и 18 показаны вид в плане и вид в перспективе, демонстрирующие структуру смесителя в третьем варианте реализации, а на фиг.19, 20 и 21 показаны вид в поперечном и вертикальном разрезе и вид в частично увеличенном масштабе, которые показывают внутреннюю структуру миксера, показанную на фиг.17 и 18. На фиг.17-21 по существу те же составляющие, что показаны на фиг.1-16, обозначены теми же числовыми позициями.

В упомянутых вариантах реализации полая соединительная секция 47 имеет структуру с расширением в направлении кольцевой стенки 23, однако секция 47 в этом варианте реализации имеет в общем равное поперечное сечение и простирается приблизительно по касательной к стенке 23. Далее, выпускной порт 45 для гидросмеси в этом варианте реализации не имеет направляющих элементов 51 и щелей 52, но раскрывается полностью.

Конец секции 47 соединен со стенкой 23, а ее другой конец соединен с каналом 46. Вертикальные боковые стенки 47а, 47b, горизонтальная верхняя стенка 47 с и горизонтальная нижняя стенка 47d секции 47 ограничивают проход для гидросмесм 47е с одинаковым прямоугольным поперечным сечением между портом 45 и каналом 46.

Как показано на фиг.21, край порта 45 со стороны перед портом образует вертикальную боковую стенку 53, продолжающуюся до стенки 47а, и край порта 45 со стороны после порта образует вертикальную боковую стенку 54, продолжающуюся до стенки 47b. Стенка 54 ограничивает относительно острую вертикальную раму 58. Рама 58 с острым углом θ₅ обращена к стороне перед портом по направлению вращения. Рама 58 отводит гидросмесь из области смешивания 10а в порт 45 и не допускает стекания гидросмеси в порте 45 в обратном направлении или ее возвращения с область 10а, как показано пунктиром (фиг.21(С)). Такая конфигурация вертикальной рамы 58 важна для извлечения гидросмеси из смесителя приблизительно по касательной к круговой внутренней поверхности стенки 21.

Вертикальные боковые стенки 47а, 47b, 53, 54 отходят под определенным углом θ₄ к нормали G. Угол θ₄ установлен в диапазоне 90°~180°, и предпочтительно в диапазоне 90°~105°. Более предпочтительно угол θ₄ устанавливают равным 90° (прямой угол), так что стенка 47а продолжается по касательной к стенке 23. Порт 45 и секция 47 открыты в область смешивания 10а смесителя 10, чтобы принимать гидросмесь приблизительно по касательной к круговой внутренней стенке стенки 23, и они отводят сток гидросмеси в канал 46.

На фиг.22 показан схематический вид в плане, который геометрически иллюстрирует взаимное размещение области 10а, секции 47 и канала 46.

Область смешивания 10а смесителя 10 имеет круглое поперечное сечение с радиусом r1, центр которого расположен на оси 10b диска 32. Внутренняя область 46а канала 46 имеет круглое поперечное сечение с радиусом r2, центр которого расположен на оси 46b. Секция 47 соединена с каналом 46 эксцентрично с одной стороны (на стороне стенки 23 в этом варианте реализации). Поэтому проход 47е для гидросмеси раскрывается в область 46а в положении, эксцентричном с одной стороны.

Поток гидросмеси из области 10а в проходе 47е для гидросмеси вытекает через проход 47е вдоль его центра 47f и поступает в область 46а, имеющую круглое поперечное сечение, в общем по касательной. Крутящая или вращающая сила воздействует на гидросмесь, поступающую в область 46а при эксцентричности области 46а и прохода 47е, так что гидросмесь течет со вращением вдоль круговой внутренней поверхности стенки в области 46а. Направление завихрения гидросмеси является противоположным направлению вращения R диска 32, т.е. направлено против часовой стрелки, так что гидросмесь подвергается при таком завихрении действию смешивания и взабалтывания.

На фиг.22 проход 47е соединяется в целом с половиной канала 46 с одной стороны, однако проход 47е может быть соединен с каналом 46 таким образом, что часть прохода 47е открывается в другую половину прохода 46.

Порт 41 загрузки пены открывается на круговой внутренней поверхности стенки 23 в непосредственной близости к порту 45 таким образом, чтобы подавать пену в гидросмесь непосредственно перед тем, как гидросмесь поступает в проход 47е. С другой стороны, порт 41 может открываться на стенке 47а таким образом, чтобы подавать пену в гидросмесь в проходе 47е, как показано пунктиром на фиг.22.

Работа смесителя 10, показанного на фиг.17~22, описана далее.

Вращающийся диск 32 вращается в направлении, указанном стрелкой R, под воздействием вращающегося приводного средства, и ингредиенты (порошковые материалы) и вода для смешивания, предназначенные для смешивания в смесителе 10, загружаются в смеситель 10 через канал 15 подачи порошка и канал 16 подачи воды. Ингредиенты и воду вводят во внутреннюю зону смесителя 10, взбалтывают и смешивают между собой при перемещении наружу в радиальном направлении на диске 32 в периферийную зону через границу 26 под воздействием центробежной силы. Штифты 36 на зубчатом образовании 37 стирают или соскребают гидросмесь на круговой внутренней поверхности кольца 23а.

Гидросмесь, полученная в области смешивания 10а, смещается наружу и вперед в направлении вращения зубчатым образованием 37. Гидросмесь вытекает из выпускного порта 45 для гидросмеси по существу по касательной и течет через секцию 47 в канал 46 для выдачи гидросмеси. Порт 41 загрузки пены подает требующееся количество пены в гидросмесь непосредственно перед ее вытеканием из порта 45, так что пена смешивается с гидросмесью в периферийной зоне. Гидросмесь втекает по касательной через порт 45 в секцию 47 сразу после добавления к гидросмеси пены. Гидросмесь и пена успокаиваются в проходе 47е, имеющем по существу равное поперечное сечение, так что они поступают в область 46а канала 46 через проход 47е в виде ламинарного потока гидросмеси. В случае, когда порт 41 загрузки пены расположен в стенке 47а, пену примешивают к гидросмеси, поступающей в порт 45, и сразу же после этого она поступает из прохода 47е в канал 46.

Гидросмесь и пена, которые поступают в область 46а, закручиваются вокруг центральной оси 46b канала 46, и кружатся вдоль круговой внутренней поверхности стенки в области 46а. Благодаря вихревому движению или вращению гидросмеси в области 46а гидросмесь и пена подвергаются действию сдвигающего усилия и перемешиваются между собой, так что пена равномерно распределяется по гидросмеси. Гидросмесь в канале 46 стекает под воздействием силы тяжести вниз, чтобы быть выпущенной через канал 14 на центральную по ширине часть нижнего листа 1 (фиг.1).

Далее, гидросмесь периферийной зоны вводится в каналы 12а, 12b через разделительные порты 48а, 48b, расположенные выше (в направлении, противоположном вращению) портов 41, 45, и гидросмесь через каналы 12а, 12b выдается на краевые зоны нижнего листа 1 (фиг.1). Гидросмесь рядом с портами 48 является гидросмесью, которая не достигла порта 41 загрузки пены, т.е. гидросмесью, в которую не добавлена пена. Поэтому гидросмесь, выданная в краевые зоны через порты 48, обладает относительно большим удельным весом.

Таким образом, смеситель 10 выдает гидросмесь с относительно низким удельным весом через канал 46 для выдачи гидросмеси и канал 14 в центральную область нижнего листа 1, а гидросмесь с относительно высоким удельным весом через порты 48 и каналы 12 на соответствующие краевые зоны нижнего листа 1. Согласно такой компоновке смесителя 10 и гидросмесь с высоким удельным весом, и гидросмесь с низким удельным весом могут быть приготовлены одним смесителем, и поэтому возможна подача в нужные части линии для производства гипсовых плит объемов гидросмеси, различающихся по своему удельному весу. Сырые плиты, которые перемещают по линии производства гипсовых плит к сушилке (фиг.1), включают в себя гидросмесь с относительно низким удельным весом в центральной области и гидросмесь с относительно высоким удельным весом в краевых зонах, так что они могут равномерно высушиваться в сушилке, расположенной после линии перемещения.

Подобно упомянутым вариантам реализации обнаружено, что потребление вспенивающего средства можно снизить приблизительно на 35%, когда на миксере такой конструкции производят гипсовые плиты с сердцевиной, имеющей удельный вес 0,65~0,70 г/см³.

На фиг.23 показан вид в поперечном разрезе, вид сбоку в вертикальной проекции и вид в перспективе, который демонстрирует структуру приспособления 50, снабженного портом 45, секцией 47 и каналом 40, собранными в одно целое.

Приспособление 50, показанное на фиг.23, имеет компоновку, при которой дугообразная часть корпуса 57 выполнена с выпускным портом 45 для гидросмеси, а полая соединительная секция 47 и канал 40 загрузки пены образуют одно целое с частью корпуса 57. Дугообразная скоба 60 для крепления части корпуса 57 на кольцевой стенке 23 закреплена на наружной поверхности части корпуса 57. Скоба 60 выполнена с проемом 61, совпадающим с портом 45. Верхний по направлению вращения конец секции 47 образует одно целое со скобой 60, а нижний ее конец образует одно целое с верхней концевой частью канала 46. Кольцевая стенка 23 выполнена с проемом, соответствующим части корпуса 57. Как показано на фиг.23(D), скоба 60 прикреплена к стенке 23 крепежными элементами 62, такими как болты, и круговая внутренняя поверхность 57а части корпуса 57 образует часть стенки 23.

Согласно такой компоновке приспособления 50 за счет отделения приспособления 50 от стенки 23 можно легко выполнять техническое обслуживание приспособления 50, такое как очистка, ремонт или замена деталей. При желании приспособление 50 может быть относительно легко заменено другими приспособлениями, с конструкцией и техническими условиями, предусматривающими иные размеры, структуру или материалы.

На фиг.24 показан вид в поперечном разрезе и вид сбоку в вертикальной проекции, который демонстрирует модификацию приспособления 50.

Приспособление 50'', показанное на фиг.25, содержит множество щелей 51, простирающихся по окружности вдоль круговой внутренней поверхности стенки 23. Оба конца направляющего элемента прикреплены к правой и левой вертикальным боковым стенкам 53, 54 приспособления 50''. Как показано пунктирными линиями, вертикальные боковые стенки 47а, 47b соединены со стенками 53, 54 под углом (θ₄), идентичным углу стенок 53, 54. Гидросмесь и пена, поступающие в щели 52, подвергаются воздействию сильного сдвигающего усилия при протекании вдоль поверхности направляющего элемента 51, чтобы перемешиваться между собой. Гидросмесь и пена подвергаются завихрению вдоль круговой внутренней поверхности стенки канала 46, благодаря чему они далее равномерно смешиваются сдвигающим усилием, воздействующим на гидросмесь и пену во время вихревого или крутящего движения. Структура и назначение направляющих элементов 51 и щелей 52 являются по существу такими же, как у приспособления, показанного на фиг.15 и 16, и поэтому их дальнейшее детальное описание опущено.

Смеситель 10 с приспособлением 50'' дает эффект, вытекающий из варианта реализации, показанного на фиг.8-16 (эффект щелей 52), и эффект, который получается из варианта реализации, показанного на фиг.17-26 (эффект вихревого потока в канале 46).

На фиг.26 показан схематический вид в плане, который геометрически иллюстрирует модифицированную компоновку вариантов реализации, показанных на фиг.17-22. Позиционное соотношение области 10а, секции 47 и канала 46 геометрически показано на фиг.25.

В упомянутом варианте реализации секция 47 соединена с каналом 46 эксцентрично со стороны стенки 23. Однако в варианте реализации, показанном на фиг.26, секция 47 соединена с каналом 46 в эксцентричном положении радиально снаружи смесителя 10 (на стороне, противоположной стенке 23). Поэтому на гидросмесь, поступающую в область 46а, воздействует крутящая или вращающая сила, действующая в направлении, противоположном показанному в предыдущем варианте реализации. Гидросмесь вращается по часовой стрелке, аналогично гидросмеси в смесителе 10, так чтобы подвергаться перемешивающему и взбалтывающему действию.

Были произведены легкие гипсовые плиты (Примеры 1-6) толщиной 9,5 мм, шириной 910 мм и удельным весом приблизительно 0,65. Смеситель по первому варианту реализации (фиг.2-7) использовали в Примере 1, смеситель по второму варианту реализации (фиг.8-10) использовали в Примерах 2 и 3, и смеситель по третьему варианту реализации (фиг.17-26) использовали в Примерах 4, 5 и 6. Кроме того, были произведены легкие гипсовые плиты (Примеры 1-6) толщиной 9,5 мм, шириной 910 мм и удельным весом приблизительно 0,65 с использованием миксера обычной конструкции. Что касается качества смешивания пены с гидросмесью, потребления вспенивающего средства и производительности по гипсовым плитам (т.е. скорости перемещения V (фиг.1) нижнего листа бумаги 1, гидросмеси 3 и верхнего листа бумаги 2), то результаты испытаний по Примерам 1-6 и Сопоставительным примерам 1-5 показаны в таблице на фиг.27. Качество смешивания пены и гидросмеси обозначают как наблюдаемые результаты для сердцевины на фиг.27. При определении хорошего или плохого качества смешивания выполняли визуальное обследование или фотографическое обследование с использованием электронного микроскопа местных разрезов поверхности раздела сердцевины и облицовочной бумаги в полученных гипсовых плитах, после чего оценивали качество смешивания пены с гидросмесью. Далее, эффект уменьшения потребления вспенивающего средства обозначали числовыми значениями, причем эталонное значение (коэффициент готовности = 100) подпадает под уменьшенное потребление в примере, представляющем самое низкое потребление вспенивающего средства в ряду всех испытаний, и в котором каждое числовое значение в отношении эффекта уменьшения потребления вспенивающего средства обозначают отношением степени уменьшения потребления к эталонному значению. Поэтому значение, показанное на фиг.27, означает меньшее сокращение потребления вспенивающего средства (т.е. потребляется больше вспенивающего средства).

Пример 1 (смеситель по первому варианту реализации)

Смеситель 10, показанный на фиг.2-7, использовали для приготовления гипсовой гидросмеси, а пену подмешивали в гидросмесь по каналу 40 загрузки пены непосредственно перед тем, как гидросмесь поступала в выпускной порт 45 для гидросмеси. Расход гидросмеси установили равным 1 м³/мин, причем расход гидросмеси обозначали и измеряли как объем гидросмеси в минуту во время прохождения через секцию формовочных валков 18 (фиг.1). Расход гидросмеси в Примерах и Сопоставительных примерах установлен на основе того же обозначения. В то же время гидросмесь несколько высушивается и теряет пену при продвижении от канала 46 выдачи пены к валкам 18 (фиг.1), и поэтому объем гидросмеси в минуту при прохождении через секцию валков 18 уменьшается приблизительно на 20% по сравнению с объемом гидросмеси в минуту в канале 46. Например, объем гидросмеси в минуту, равный 1 м³/мин в секции валков 18, соответствует объему гидросмеси в минуту, равному 1,2 м³/мин в канале 46.

Пример 2 (смеситель по второму варианту реализации)

Приспособление 50 (фиг.8~10) присоединили к выпускному порту 45 для гидросмеси в смесителе 10 из примера 1. Гипсовую гидросмесь готовили в этом смесителе 10, и пену подмешивали в гидросмесь по каналу 40 загрузки пены непосредственно перед портом 45.

Пример 3 (смеситель по второму варианту реализации)

Гипсовую гидросмесь готовили в том же смесителе, что и в Примере 2, а пену подмешивали в гидросмесь по каналу 40 непосредственно перед портом 45. Расход гидросмеси был установлен равным 1,5 м³/мин.

Пример 4 (смеситель по третьему варианту реализации)

Для приготовления гипсовой гидросмеси использовали смеситель 10, оборудованный приспособлением 50, показанным на фиг.23, а пену подмешивали в гидросмесь по каналу 40 непосредственно перед портом 45. Гидросмесь, смешанную с пеной, переводили в ламинарное состояние в секции 47, и она вытекала в канал 46, образуя в канале 46 поток с завихрениями.

Пример 5 (смеситель по третьему варианту реализации)

Для приготовления гипсовой гидросмеси использовали смеситель 10, оборудованный приспособлением 50'', показанным на фиг.24, а пену подмешивали в гидросмесь в проходе 47е для гидросмеси по каналу 40. Расход гидросмеси был установлен равным 1,0 м³/мин.

Пример 6 (смеситель по третьему варианту реализации)

Для приготовления гипсовой гидросмеси использовали смеситель 10, оборудованный приспособлением 50'', показанным на фиг.25, а пену подмешивали в гидросмесь в области смешивания 10а по каналу 40. Расход гидросмеси был установлен равным 1,5 м³/мин.

Сопоставительный пример 1

В Сопоставительном примере использовали смеситель 1, который снабжен портом для загрузки пены, расположенным в центральной части верхней пластины (внутренняя зона), а на выпускном порте для гидросмеси установлено приспособление (со щелями), подобное применяемому в Примерах 2 и 3. Выпускной порт для гидросмеси соединен с верхним концом канала для выпуска гидросмеси посредством полой соединительной секции. В Примерах 1-5 пену подавали в гидросмесь по каналу 40 непосредственно перед портом 45. В Сопоставительном примере, однако, пену подают в гидросмесь в центральной части смесителя во время приготовления. Гидросмесь вместе с пеной, примешанной к ней, пропускают через щели выпускного порта для гидросмеси в полую соединительную секцию, и гидросмесь вводят через проход для гидросмеси полой соединительной секции в центр канала выдачи гидросмеси. Расход гидросмеси был установлен равным 1,0 м³/мин.

Сопоставительный пример 2

Со смесителя Сопоставительного примера 1 сняли приспособление, а положение порта для загрузки пены изменено по сравнению со смесителем Сопоставительного примера 1 на периферийную зону. Этот смеситель использовали для приготовления гидросмеси при подаче пены в периферийную зону смесителя. Гидросмесь и пену пропускают через полностью открытый выпускной порт для гидросмеси в полую соединительную секцию и вводят в центр канала для выдачи гидросмеси через проход для гидросмеси полой соединительной секции. Расход гидросмеси был установлен равным 1,0 м³/мин.

Сопоставительный пример 3

Положение порта для загрузки пены изменено по сравнению со смесителем Сопоставительного примера 2 на канал для выдачи гидросмеси, так чтобы готовить гидросмесь без подмешивания пены в гидросмесь в области смешивания. Гидросмесь до подмешивания пены вытекает через полностью открытый выпускной порт в полую соединительную секцию и затем поступает в центр канала для выдачи гидросмеси, как в Сопоставительных примерах 1 и 2. Пену вводят в гидросмесь в канале для выдачи гидросмеси. Расход гидросмеси был установлен равным 1,0 м³/мин.

Сопоставительный пример 4

Для приготовления гидросмеси использовали смеситель, идентичный Сопоставительному примеру 3. Как и в Сопоставительном примере 3, пену просто вводят в гидросмесь в канале для выдачи гидросмеси. Расход гидросмеси был установлен равным 0,8 м³/мин.

Сопоставительный пример 5

Для приготовления гидросмеси использовали смеситель, идентичный Сопоставительному примеру 3. Как и в Сопоставительном примере 3, пену просто вводят в гидросмесь в канале для выдачи гидросмеси. Расход гидросмеси был установлен равным 0,6 м³/мин.

Как можно видеть из результатов испытаний, показанных на фиг.27, в случае если расход гидросмеси был установлен равным 1,0 м³/мин при использовании смесителя по Сопоставительным примерам 1-3, потребление вспенивающего средства не может быть должным образом уменьшено (Сопоставительные примеры 1 и 2) благодаря тому, что относительно большое количество пены теряется в смесительной области под влиянием взбалтывания и смешивания; или иначе, в гипсовой плите происходит вспучивание (Сопоставительный пример 3), поскольку распределяется в гидросмеси неравномерно. Последнюю проблему можно решить, уменьшив расход гидросмеси до 0,8 или 0,6 м³/мин, как в Сопоставительных примерах 4 и 5. Однако в этом случае производительность по выпуску гипсовых плит снижается приблизительно до 90 или 70 м/минуту (Сопоставительные примеры 4 и 5). Эти результаты позволили выяснить следующие технические вопросы:

(i) потребление вспенивающего средства нельзя уменьшить в достаточной степени за счет подачи пены во внутреннюю зону смесителя, даже если на выпускном порте для гидросмеси помещено приспособление со щелями (Сопоставительный пример 1).

(ii) в положении, при котором выпускной порт для гидросмеси полностью открыт и закрученный поток гидросмеси в канале 46 не применяется, потребление вспенивающего средства невозможно уменьшить в достаточной степени, даже если пену подают в периферийную зону (Сопоставительный пример 2), и

(iii) применяя способ подачи пены в выпускной канал для гидросмеси, можно уменьшить потребление вспенивающего средства в соответствии с уменьшением расхода гидросмеси. Однако только за счет применения этого способа смеситель нельзя использовать в производстве гипсовых плит с высокой скоростью, при котором требуется приготовление гидросмеси при относительно большом расходе (равном 1 м³/мин или более) (Сопоставительные примеры 3, 4 и 5).

С другой стороны, согласно компоновке смесителя 10, являющегося предметом настоящего изобретения, потребление вспенивающего средства можно значительно уменьшить, даже если расход гидросмеси составляет 1 м³/мин или более. Далее, желательными являются результаты, наблюдаемые на сердцевине. Это означает возможность достижения стабильной подачи гидросмеси при качественном взбалтывании и смешивании с ней пены. Кроме того, посредством смесителя 10 согласно настоящему изобретению можно установить на высоком уровне, достигающем 115 м³ и более, производительность по выпуску гипсовых плит. Таким образом, смеситель 10 согласно настоящему изобретению может обеспечить снижение потребления пены и, кроме того, смеситель 10 применим для способа выпуска гипсовых плит с высокой производительностью, к которому не применим обычный смеситель, способствуя, таким образом, повышению выпуска гипсовых плит.

Хотя настоящее изобретение описано в виде предпочтительных вариантов реализации и примеров, настоящее изобретение ими не ограничивается, но может осуществляться в форме любых модификаций или вариантов без отклонения от объема изобретения, определенного в следующей формуле изобретения.

Например, компоновка смесителя согласно настоящему изобретению может быть в равной степени применена к иному, чем смеситель штифтового типа, смесителю (например, смесителю без штифтов, такому как смеситель лопастного типа), или к смесителю с вращающимся диском, который не имеет зубчатого образования по периферии.

Кроме того, форма поперечного разреза прохода для флюида в канале выдачи гидросмеси не ограничивается круглой формой, но может быть эллиптической или овальной.

Далее, задача использования смесителя согласно настоящему изобретению не ограничивается смесителем, предназначенным для производства гипсовых плит, но он может использоваться в других областях, в качестве смесителя твердого материала, такого как порошок, жидкости и пены.

Настоящее изобретение применимо к смесителю и способу смешивания, в особенности к смесителю и способу смешивания, применяемым в процессе производства гипсовых плит. Настоящий смеситель и способ смешивания позволяют уменьшить потребление в процессе производства гипсовых плит вспенивающего средства и повысить скорость линии для производства гипсовых плит. Поэтому настоящее изобретение может предпочтительно применяться при производстве гипсовых плит в тех случаях, когда требуется высокая производительность.

Настоящее изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям смесителей для перемешивания гипсовой гидросмеси, способам перемешивания гипсовой гидросмеси и способам производства гипсовых плит. Изобретение позволит обеспечить равномерное распределение пены, стабильную подачу гидросмеси при ее высоком расходе и потреблении вспенивающего средства. Смеситель содержит круглый кожух с кольцевой стенкой по периферии, вращающийся диск, выпускное отверстие для гидросмеси, для выпуска из кожуха смешанной гипсовой гидросмеси, полую соединительную секцию с открытым концом, соединенным с выпускным отверстием, и другим открытым концом, соединенным с вертикальным и цилиндрическим каналом для выдачи гидросмеси, и отверстие для загрузки пены в гипсовую гидросмесь, размещенное в кольцевой стенке перед входом в выпускное отверстие для гидросмеси по направлению вращения таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь непосредственно перед тем, как гипсовая гидросмесь поступает в выпускное отверстие для гидросмеси, или размещенное на полой соединительной секции для загрузки пены в гипсовую гидросмесь, текущую по полой соединительной секции. Канал для выдачи гидросмеси выполнен с внутренней областью, имеющей круглое поперечное сечение. Полая соединительная секция соединена с каналом для выдачи гидросмеси нецентрированно относительно центральной оси канала для выдачи гидросмеси. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 27 ил.

1. Смеситель, содержащий уплощенный и круглый кожух с кольцевой стенкой по периферии; вращающийся диск, размещенный в кожухе для вращения в заданном направлении вращения; выпускной порт для гидросмеси в указанной кольцевой смеси, предназначенный для выпуска из кожуха гипсовой гидросмеси, смешанной в кожухе; полая соединительная секция с открытым концом, соединенным с выпускным портом, и другим открытым концом, соединенным с, по существу, вертикальным и цилиндрическим каналом для выдачи гидросмеси; и порт для загрузки пены в гипсовую гидросмесь, в котором порт для загрузки пены размещен в кольцевой стенке перед входом в выпускной порт для гидросмеси по направлению вращения таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь непосредственно перед тем, как гипсовая гидросмесь поступает в выпускной порт для гидросмеси или размещается на полой соединительной секции таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь, текущую по полой соединительной секции, и в котором канал для выдачи гидросмеси выполнен с внутренней областью, имеющей круглое поперечное сечение, причем полая соединительная секция соединена с каналом для выдачи гидросмеси в позиции, нецентрированной относительно центральной оси канала для выдачи гидросмеси, так что в указанной внутренней области происходит завихрение гипсовой гидросмеси.

2. Смеситель по п.1, в котором выпускной порт для гидросмеси снабжен множеством лезвий, которые прикладывают сдвигающую силу к гидросмеси, текущей через выпускной порт для гидросмеси, а лезвия образуют множество щелей во впускном порте для гидросмеси.

3. Смеситель по п.1, в котором указанный выпускной порт для гидросмеси заставляет гипсовую гидросмесь протекать в полую соединительную секцию по касательной относительно кольцевой стенки.

4. Смеситель по п.2, в котором щели образованы лезвиями толщиной (t) от 1 до 5 мм, расположенными через одинаковые интервалы, образуя щели, а размер щели для пропуска флюида (h, w) между лезвиями установлен в размере от 4 до 15 мм.

5. Смеситель по п.2, в котором лезвия расположены по горизонтали или по вертикали.

6. Смеситель по п.1, в котором полая соединительная секция имеет поверхности стенок (47а, 47b) по сторонам выше и ниже секции в направлении вращения, причем эти поверхности стенок образуют проход для гидросмеси в полой соединительной секции, причем указанная поверхность стенки (47а), расположенной выше секции, ориентирована под углом от 90 до 120° относительно нормали (G) кожуха.

7. Смеситель по п.6, в котором порт для загрузки пены расположен на указанной поверхности стенки (47а) со стороны выше секции.

8. Смеситель по п.6, в котором указанные поверхности стенок (47а, 47b) по сторонам выше и ниже секции расположены параллельно друг другу.

9. Смеситель по п.6, в котором поверхность стенки (47b) со стороны ниже секции расположена под острым углом относительно круговой внутренней поверхности кольцевой стенки так, чтобы предотвратить течение гипсовой гидросмеси в канале для гидросмеси полой соединительной секции в обратном направлении, или ее возвращения в кожух.

10. Смеситель по п.1, в котором полая соединительная секция соединена с каналом выдачи гидросмеси таким образом, чтобы заставить гипсовую гидросмесь втекать в нее по касательной к указанной внутренней области.

11. Смеситель по п.1 или 10, в котором полая соединительная секция соединена с каналом выдачи гидросмеси в позиции, смещенной относительно центральной оси канала выдачи гидросмеси, так, что гипсовая гидросмесь в указанной внутренней области закручивается в направлении, противоположном направлению вращения диска.

12. Смеситель по п.1 или 10, в котором полая соединительная секция соединена с каналом выдачи гидросмеси в позиции, смещенной относительно центральной оси канала выдачи гидросмеси, так, что гипсовая гидросмесь в указанной внутренней области закручивается в направлении, совпадающем с направлением вращения диска.

13. Смеситель по п.1, в котором в кольцевой стенке установлено с возможностью отделения приспособление, образующее одно целое с выпускным портом для гидросмеси, полой соединительной секцией и каналом для выдачи гидросмеси.

14. Способ смешивания гипсовой гидросмеси с использованием смесителя для гипсовой гидросмеси, содержащего уплощенный и круглый кожух с кольцевой стенкой по периферии; вращающийся диск, размещенный в кожухе для вращения в заданном направлении вращения; выпускной порт для гидросмеси в указанной кольцевой смеси, предназначенный для выпуска из кожуха гипсовой гидросмеси, смешанной в кожухе; полую соединительную секцию с открытым концом, соединенным с выпускным портом, и другим открытым концом, соединенным с, по существу, вертикальным и цилиндрическим каналом для выдачи гидросмеси; и порт для загрузки пены в гипсовую гидросмесь, причем способ включает первую операцию смешивания порошкового материала и воды, которые подают в указанный кожух, в смесительную область внутри указанного кожуха со вращением диска для приготовления гидросмеси, заставляя гидросмесь вытекать через выпускной порт для гидросмеси в полую соединительную секцию; и вторую операцию подачи пены в гипсовую смесь из порта для загрузки пены, который расположен на кольцевой стенке перед входом в выпускной порт для гидросмеси по направлению вращения таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь непосредственно перед тем, как гипсовая гидросмесь поступает в выпускной порт для гидросмеси, или размещается на полой соединительной секции таким образом, чтобы загружать пену в гипсовую гидросмесь, текущую по полой соединительной секции, и приложение сдвигающего усилия к гидросмеси и пене в выпускном порте для гидросмеси, или со стороны после входа для смешивания гидросмеси и пены.

15. Способ по п.14, в котором пену подают в гипсовую гидросмесь непосредственно перед тем, как гидросмесь проходит через выпускной порт для гидросмеси, или же сразу после этого, и флюид из гидросмеси и пены, идущий эксцентрично относительно внутренней области канала для выдачи гидросмеси, имеющего круглое поперечное сечение, втекает во внутреннюю область по касательной к ней, так что во внутренней области происходит завихрение гидросмеси и пены, и они смешиваются между собой под воздействием сдвигающей силы, действующей на гидросмесь при завихрении.

16. Способ по п.14, при котором в выпускном порте для гидросмеси размещают множество лезвий, образующих множество щелей, а пену подают в гидросмесь непосредственно перед прохождением гидросмеси через щели, так, чтобы заставить гидросмесь и пену смешиваться между собой под воздействием сдвигающей силы, действующей на гидросмесь, проходящую через щели.

17. Способ по п.14, при котором в выпускном порте для гидросмеси размещают множество лезвий, образующих множество щелей, пену подают в гидросмесь непосредственно перед прохождением гидросмеси через щели, так, чтобы заставить гидросмесь и пену смешиваться между собой под воздействием сдвигающей силы, действующей на гидросмесь, проходящую через щели, а флюид из гидросмеси и пены, эксцентричный относительной внутренней области канала выдачи гидросмеси, имеющего круглое поперечное сечение, вынуждают входить во внутреннюю область по касательной к ней, так, что гидросмесь и пену принуждают к завихрению в указанной внутренней области, и они далее смешиваются между собой сдвигающей силой, воздействующей на гидросмесь при завихрении.

18. Способ по одному из пп.14-17, в котором гипсовую гидросмесь в периферийной зоне области смешивания принуждают к течению в полую соединительную секцию через выпускной порт для гидросмеси по касательной к кольцевой стенке.

19. Способ производства гипсовых плит с использованием способа смешивания гипсовой гидросмеси в соответствии с одним из пп.14-18, в котором гипсовые плиты толщиной 9,5 мм и шириной 910 мм выпускают при производительности 110 м/мин и выше.

20. Способ производства гипсовых плит с использованием способа смешивания гипсовой гидросмеси в соответствии с одним из пп.14-18, в котором гипсовую гидросмесь при расходе, равном 1 м³/мин или более, подают между листами облицовочной бумаги гипсовой плиты, проходящими через формовочное средство.