НАНЕСЕНИЕ РАСПЫЛЕНИЕМ С ВЫСОКИМ ВЫХОДОМ Российский патент 2010 года по МПК B05D1/02 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к распылению быстротвердеющих композиций и, более конкретно, к способу и устройству для высокого выхода при нанесении распылением твердеющей композиции через точный мониторинг количества агента, ускоряющего твердение, вводимого в разбрызгиваемую композицию.

Предпосылки создания изобретения

Известно нанесение распылением, при котором в композицию после транспортировки по шлангу вводят агент, ускоряющий твердение. В частности, композицией, которая прокачивается через шланг, является способный к гидратации жидкий цементный раствор или суспензия, которая наносится через распылительную насадку на подложку. Например, такие ускоряющие твердение агенты используются при нанесении распылением бетона ("торкретбетона") и противопожарных покрытий металлоконструкций, таких как стальные балки и панели.

Особенно успешным типом изделия в области защиты от огня является гидросмесь на основе гипса, которая содержит, помимо гипсового связующего, легкий неорганический заполнитель, такой как дробленный вспененный полистирол, вермикулит и/или целлюлозу, а также агент, вовлекающий в гидросмесь воздух, и другие агенты. Противопожарные смеси, такие как «MONOKOTE®», выпускаемый компанией «Grace Construction Products, Кембридж, Массачусетс», продаются в форме сухого порошка. Этот порошок смешивают с водой на строительной площадке, используя смеситель, расположенный на уровне земли. Для повышения выхода гидросмесь прокачивают по длинному шлангу, который иногда доходит до объектов на 20-30 этажей над уровнем земли. Он распыляется чрез насадку на стальные балки, панели или другие строительные поверхности.

Как показали Hilton et al. в патенте США №4,904,503, гидросмеси для распыления должны обладать несколькими важными свойствами. Они должны прилипать к металлической подложке и во влажном состоянии гидросмеси, и после твердения. Они должны твердеть без чрезмерного расширения или усадки, чтобы не допустить образования трещин, которые сведут на нет изоляционные свойства покрытия. Композиции гидросмеси должны иметь способность принимать относительно большое количество воды, чтобы их можно было прокачивать без затруднений и на большую высоту. И в то же время эти гидросмеси должны сохранять целостность, чтобы не допустить разделения или осаждения ингредиентов.

С точки зрения экономики, важно, чтобы наносимая распылением гидросмесь давала адекватный "выход". Термин "выход" означает объем нанесенной противопожарной композиции после твердения на данный вес сухой смеси, использованный для приготовления гидросмеси противопожарной композиции.

Для повышения выхода Hilton et al. в патенте США 4,904,503 предложили вводить в цементирующий раствор кислотный ускоритель твердения для реагирования с содержащимися в нем основными материалами. В результате реакции образуется газообразная двуокись углерода, вспенивающая и расширяющая раствор, тем самым существенно увеличивая выход раствора после твердения. В этом патенте предлагалось вводить ускоритель в раствор рядом с насадкой, чтобы минимизировать возможность твердения смеси в подающей линии во время прокачки.

Известно применение ускорителя для ускорения времени твердения гидросмеси с приблизительно 4-12 часов до менее приблизительно 15 минут и часто предпочитают использовать такое количество ускорителя, чтобы получить время твердения 5-10 минут и увеличивать выход на 0,1-20%.

При распылении противопожарных покрытий на основе гипса и разбрызгиваемого бетона (торкретбетона) использовались способы волюметрического измерения расхода для управления количеством ускорителя твердения, вводимого в гидросмесь. Например, считается, что для введения ускорителя на основе квасцов в противопожарное покрытие на основе гипса использовались расходомеры. В качестве другого примера, имеются коммерчески доступные системы волюметрических расходомеров, выпускаемые "Normet Corporation" под торговым наименованием "Nordoser 900™" и выпускаемые австралийской компанией "МВТ Pty Ltd" под торговым наименованием "Viper Roboshot MkIII", предназначенные для распыления бетона.

Однако изобретатели по настоящему изобретению считают, что использование расходомеров не обязательно гарантирует точное отслеживание, если для нанесения гидросмеси на поверхности нужны длинные шланги. Необходимой точности особенно трудно добиться, если расстояние между смесителем и насадкой велико. Например, строительство высотного сооружения требует применения шлангов для гидросмеси длиной несколько сотен футов. Это означает, что потребуется несколько сотен футов труб малого диаметра для закачивания ускорителя твердения к распылительной насадке или рядом с ней. Соответственно, шланг от смесителя, расположенного на уровне земли, до насадки может проходить на расстояние 10-30 этажей или более над уровнем земли. В это расстояние также входят петли и изгибы для обхода различных препятствий или острых кромок. Типичными препятствиями для труб ускорителя являются дверные и оконные отверстия, лестничные колодцы и металлическая арматура. Трубы подвержены прокалыванию, образованию петель, сдавливанию, утечкам и другим условиям, препятствующим управляемому введению ускоряющего твердение агента в гидросмесь.

Таким образом, целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для ввода и мониторинга ускорителя, которые обеспечивают возможность точного мониторинга количества ускорителя, фактически введенного в гидросмесь.

Другой целью является создание способа и устройства для мониторинга ускорителя, способных выдерживать коррозионное воздействие цементирующих композиций на измерительное оборудование и эффект забивания инжектора ускорителя, в которых применяются способы очистки, применяющие известные способы очистки линий, и которые обеспечивают беспрепятственность операций распыления.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, способного выдерживать опасности промышленной рабочей среды. Например, устройство для мониторинга ускорителя должно выдерживать многократные падения на твердую поверхность без потери точности и эффективности.

Наконец, важной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для постоянного получения высокого выхода при операции нанесения распылением твердеющей композиции с использованием агента, ускоряющего твердение, который впрыскивается в транспортируемую по шлангу разбрызгиваемую композицию.

Краткое описание изобретения

Согласно настоящему изобретению предлагается способ и устройство для получения постоянного высокого выхода при нанесении распылением твердеющей композиции в форме гидросмеси.

Иллюстративный способ содержит шаги, при которых передают твердеющую гидросмесь по длине шланга до устья распылительной насадки; вводят агент, ускоряющий твердение, в гидросмесь на расстоянии "D" от распылительной насадки и осуществляют мониторинг уровня агента, ускоряющего твердение, в гидросмеси на расстоянии, меньшем, чем расстояние "D" от распылительной насадки, используя датчик для определения изменений в физическом свойстве гидросмеси, соответствующем уровням агента, ускоряющего твердение.

Агент, ускоряющий твердение (или "ускоритель"), может вводиться в гидросмесь известными средствами. При нанесении распылением противопожарных покрытий можно использовать порт инжектора для впрыска в шланг или в насадку прокачиваемого под давлением ускорителя.

Для нанесения противопожарной гидросмеси ускоритель предпочтительно впрыскивают в гидросмесь в форме растворенной в воде соли, и датчик предпочтительно является датчиком электропроводности, работающим совместно с вольтметром или другим устройством для индикации электропроводности гидросмеси. Иллюстративный датчик электропроводности содержит первую пару электродов, предпочтительно имеющих кольцевой корпус (например, в форме пустотелого цилиндра), которые при подключении к источнику напряжения генерируют поле напряжения, и вторую пару электродов, предпочтительно также имеющих кольцевой корпус, расположенную между первой парой электродов и определяющую разность напряжений между первой парой электродов, когда вторая пара электродов подключена к вольтметру или другому измерительному устройству.

Датчик может быть установлен в шланге или в насадке на расстоянии "D" (например, от 6 дюймов до 100 футов) от устья распылительной насадки в точке после порта инжектора, через который в шланг или в насадку впрыскивают ускоритель. Предпочтительно, датчик расположен в корпусе, имеющем форму гильзы на расстоянии по меньшей мере 5 футов и, более предпочтительно, по меньшей мере 10-75 футов от распылительной насадки, чтобы свести к минимуму возможность повреждения механизма датчика.

Вышеуказанные электроды, измеряющие электропроводность, предпочтительно имеют диаметр внутреннего отверстия, совпадающий с внутренним диаметром шланга или распылительной насадки, чтобы минимизировать нарастание материала гидросмеси на поверхностях электродов.

Применение электродов и измерительного устройства на основании реальных полевых испытаний позволяет провести корреляцию между электропроводностью гидросмеси и выходом. Соответственно, настоящее изобретение облегчает автоматическую или ручную коррекцию скорости впрыска ускорителя в гидросмесь, если результаты измерений электропроводности окажутся выше или ниже заранее определенного уровня. В других способах и устройствах по настоящему изобретению можно использовать звуковую или световую сигнализацию, когда уровни ускорителя отклоняются от заранее определенных величин или требуют критической коррекции.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет получить более постоянный высокий выход при нанесении покрытий распылением, поскольку мониторинг уровней ускорителя и управление ими осуществляется с помощью датчика, показывает фактические уровни в шланге или в насадке значительно более точно, чем прежние волюметрические способы, которые просто отслеживали расход ускорителя, прокачиваемого по трубам по пути к шлангу или насадке. Другими словами, по настоящему изобретению блокированные, пережатые или текущие трубы или соединения не влияют на точность.

Согласно настоящему изобретению также предлагается система и устройство для нанесения твердеющей гидросмеси, являющиеся точными, долговечными, удобными и экономичными. Вышеописанные датчики могут располагаться в жесткой гильзе, выполненной из диэлектрика, например полиэтилена или полиамида, и которая может ввинчиваться или зажиматься хомутами между отрезками шланга, между шлангом и насадкой; либо датчики могут быть встроены непосредственно в насадку.

Таким образом, заявляются способ нанесения распылением твердеющей гидросмеси (варианты) и устройство для нанесения распылением. Первый вариант способа включает этапы, на которых передают твердеющую гидросмесь по шлангу к распылительной насадке; вводят некоторое количество агента, ускоряющего твердение в передаваемую гидросмесь на расстоянии "D" от распылительной насадки; отслеживают электропроводность или рН гидросмеси на расстоянии, меньшем, чем "D" от распылительной насадки, используя датчик, причем электропроводность или рН гидросмеси соответствует количеству агента, ускоряющего твердение, введенного в гидросмесь, и регулируют количество агента, ускоряющего твердение, вводимое в гидросмесь, если электропроводность или рН гидросмеси отклоняется от заданного значения.

Предпочтительно гидросмесь содержит алебастр, штукатурный гипс, природный гипс, портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановый портландцемент, торкретбетон и их смеси.

Предпочтительно гидросмесь содержит природный гипс.

Предпочтительно гидросмесь дополнительно содержит заполнитель.

Предпочтительно агент, ускоряющий твердение, является растворимой в воде солью, а датчик является датчиком электропроводности, выполненным с возможностью выдавать индикацию об электропроводности гидросмеси на указанном расстоянии, меньшем, чем "D" от распылительной насадки.

Предпочтительно расстояние "D" составляет не менее пяти футов и не более чем 100 футов от распылительной насадки.

Предпочтительно агент, ускоряющий твердение, выбран из группы, содержащей сульфат алюминия, нитрат алюминия, нитрат железа, сульфат железа (III), хлорид железа, сульфат железа (II), сульфат калия, серную кислоту и уксусную кислоту.

Предпочтительно агентом, ускоряющим твердение, является сульфат алюминия; где гидросмесью является природный гипс, портландцемент или их смесь и где гидросмесь дополнительно содержит базовый материал, который при контакте с агентом, ускоряющим твердение, генерирует пену в гидросмеси.

Предпочтительно датчик содержит узел электродов, находящихся в физическом контакте с гидросмесью, при этом узел электродов содержит первую пару электродов, выполненную с возможностью генерировать поле напряжения на участке гидросмеси, когда к первой паре электродов подключен источник напряжения, и вторую пару электродов, выполненных с возможностью обнаружения разности напряжений между первой парой электродов, когда ко второй паре электродов подключен вольтметр.

Предпочтительно каждый электрод имеет кольцевой корпус, отверстие которого выровнено внутренним диаметром шланга или насадки.

Предпочтительно кольцевые электроды устанавливают в корпус, имеющий форму гильзы и выполненный с возможностью электрически изолировать кольцевые электроды друг от друга.

Предпочтительно дополнительно используют содержащий по меньшей мере один датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры гидросмеси в области, прилегающей к датчику.

Предпочтительно датчик является датчиком электропроводности, содержащим множество электродов, выполненных с возможностью выдавать индикацию, коррелирующую с электропроводностью указанной гидросмеси, при этом электроды соединены с измерительным прибором; при этом регулируют количество агента, ускоряющего твердение, которое вводится в гидросмесь, в ответ на индикацию, коррелирующую с электропроводностью гидросмеси в точке, расположенной после ввода агента, ускоряющего твердение, в гидросмесь.

Предпочтительно индикация является световой, буквенно-цифровой, звуковой, вибрационной индикацией или их комбинацией.

Второй вариант способа содержит этапы, на которых перемещают твердеющую цементирующую гидросмесь, содержащую гипс, портландцемент или их смесь, по шлангу к распылительной насадке, из которой эта перемещенная цементирующая гидросмесь наносится распылением на подложку, при этом гидросмесь дополнительно содержит по меньшей мере один заполнитель и базовый материал; вводят некоторое количество кислотного агента, ускоряющего твердение в передаваемую по шлангу гидросмесь, на расстоянии "D" от распылительной насадки, при этом кислотный агент, ускоряющий твердение, выполнен с возможностью вступления в реакцию с базовым материалом, содержащимся в гидросмеси, и увеличения ее выхода при нанесении распылением через распылительную насадку на подложку, отслеживают количество кислотного агента, ускоряющего твердение, в передаваемой гидросмеси на расстоянии, меньшем, чем "D" от распылительной насадки, применяя датчик, который отслеживает изменение физического свойства гидросмеси, соответствующее количеству введенного в гидросмесь агента, ускоряющего твердение, при этом датчик содержит узел электродов, находящихся в физическом контакте с гидросмесью, при этом узел содержит первую пару электродов, выполненных с возможностью генерировать поле напряжения на участке гидросмеси, когда к первой паре электродов подключен источник напряжения, и вторую пару электродов, выполненную с возможностью обнаружения разности напряжений между первой парой электродов, когда ко второй паре электродов подключен вольтметр, и регулируют количество агента, ускоряющего твердение, вводимое в гидросмесь, если разность напряжений по показаниям вольтметра отклоняется от заданного значения.

Устройство для нанесения распылением содержит шланг для передачи твердеющей гидросмеси к распылительной насадке, порт впрыска ускорителя твердения, расположенный на шланге на расстоянии "D" от распылительной насадки, и датчик, расположенный на шланге на расстоянии, меньшем, чем "D" от распылительной насадки, при этом датчик выполнен с возможностью измерения электропроводности или рН указанной гидросмеси и тем самым вывода индикации, коррелирующей с количеством ускорителя твердения, вводимым в гидросмесь.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения более подробно описаны ниже.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематический чертеж нанесения распылением композиции твердеющей гидросмеси по настоящему изобретению;

Фиг.2 - схематический чертеж иллюстративного датчика по настоящему изобретению для определения уровней ускорителя, введенного в композицию твердеющей гидросмеси, транспортируемой по шлангу.

Подробное описание предпочтительных вариантов

В настоящем описании термин "композиция твердеющей гидросмеси" означает и относится к композициям, содержащим материалы неорганического связующего, которые при смешивании с водой образуют способную к гидратации гидросмесь, которую можно прокачивать через отрезок шланга и наносить на подложку распылением через распылительную насадку.

Термин "выход" означает объем нанесенной разбрызгиваемой композиции гидросмеси после твердения на данный вес сухого материала неорганического связующего, используемого для приготовления композиции твердеющей гидросмеси.

Типичными материалами неорганического связующего, предусмотренными для использования в композиции твердеющей гидросмеси, являются алебастр, штукатурный гипс, природный гипс, портландцемент, глиноземистый цемент (например, цемент на основе сульфоалюмината кальция, цемент с высоким содержанием глинозема), пуццолановый портландцемент (например, тонко помолотый доменный шлак, или зольная пыль, или кварцевая мука), торкретбетон, оксихлорид магния, оксисульфат магния или их смеси. Подходящие композиции гидросмеси раскрыты, например, в US 4,751,024, выданном Shu et al.; US 4,904,503, выданном Hilton; US 5,034,160, выданном Kindt et al.; US 5,340,612 и US 5,401,538, выданном Perito; US 5,520,332, выданном Gaidis et al.; US 5,556,578, выданном Berneburg et al.; US 6,162,288, выданном Kindt et al.; WO 03/060018 Hilton, которые включены в настоящее описание путем отсылки.

Предпочтительная композиция твердеющей гидросмеси выпускается компанией "W.R.Grace & Co. - Conn., Cambridge, Massachusetts" под торговым наименованием "MONOKOTE®". Такая наносимая распылением противопожарная композиция гидросмеси содержит дробленый вспененный полистирол, а также другие компоненты, такие как известные ингибиторы твердения (см., например, US 6,162,288, выданном Kindt et al.)

В твердеющей гидросмеси можно использовать широкое разнообразие других заполнителей и наполнителей. К ним относятся расслоенный вермикулит, вспененный перлит, диатомит, огнеупорный наполнитель, такой как глинозем, или шамот, или коллоидный глинозем, керамические волокна, минеральные волокна, бытовые смешанные бумажные отходы, шлам бумагоделательной машины, пульпа, целлюлоза и т.п., или растительные волокна, например волокна, извлеченные из коры акации, волокна пальмы, кенаф, тростник и натуральные органические частицы, такие как измельченная пробка и опилки.

Волокна могут содержать сухие синтетические частицы или волокна, такие как органические частицы, полученные помолом вспененных термопластов, например вспененного фенолформальдегидного полимера, вспененного формальдегида мочевины или твердого или гибкого вспененного полиуретана; а также органические волокна, такие как углерод, арамид, полиакрилонитрил, поливиниловый спирт, полиэтилен, полипропилен, полиэфир, акрилы и их смеси.

Примеры ускорителей твердения, полезных для ускорения твердения композиций гидросмеси по настоящему изобретению, могут включать известные ускорители. Как описано в патенте US 5,520,332, выданном Gaidis et al., которым владеет правопреемник по настоящей заявке, ускорителями твердения предпочтительно являются жидкости с низкой вязкостью, впрыскиваемые в гидросмесь для ускорения твердения на подложке. Можно использовать кислотные агенты, ускоряющие твердение, которые способны удовлетворительно корректировать действие ингибиторов в гидросмеси. Для большинства коммерческих применений тип и количество укорителя выбирают так, чтобы изменить время твердения с приблизхительно 4-12 часов до 5-10 минут. Количество, необходимое для получения такого времени твердения, меняется в зависимости от ускорителя типа и количества ингибитора и связующего. Обычно используется 0,1-20% по весу сухого ускорителя от веса сухого цементирующего связующего, при этом предпочтительным количеством является 2%. Примерами полезных ускорителей являются сульфат алюминия, нитрат алюминия, нитрат железа, сульфат железа (III), хлорид железа, сульфат железа (II), сульфат калия, серная кислота и уксусная кислота, при этом предпочтительным является сульфат алюминия.

Для введения жидких ускорителей твердения с низкой вязкостью в жидкости с низкой вязкостью, особенно применяемых при нанесении противопожарных покрытий и торкретбетона, можно использовать обычные порты 16 или механизмы для впрыска ускорителя твердения. Подходящие механизмы раскрыты, например, в патентах US 4,934,596, выданном Hilton et al.; и US 5,520,332, выданном Gaidis et al.; которые включены в настоящее описание. В патенте 5,520,332, выданном Gaidis et al., раскрывается порт инжектора с обратным клапаном, который содержит трубку со множеством прорезей, выполненных по ее длине, которая вставляется на пути гидросмеси. Трубка выполнена из растягивающегося материала, который позволяет трубке расширяться так, чтобы прорези раскрылись. Ускоритель впрыскивают под давлением в путь гидросмеси через открывшиеся прорези. Если возникает скачок давления гидросмеси, прорези могут закрыться, тем самым препятствуя инфильтрации гидросмеси, которая может забить трубку. Также можно применять другие конструкции инжектора для агента, ускоряющего твердение, для ввода ускорителя в гидросмесь в шланге или в насадке.

Для генерирования газа или пены в гидросмеси желательно использовать базовый материал. Термин "базовый материал" относится к любому материалу, который вступает в реакцию с кислотным ускорителем твердения, применяемым в композициях, в результате которой образуется газ и объем гидросмеси увеличивается. Предпочтительно, базовый материал добавляется в композицию гидросмеси и не присутствует естественным образом в цементирующем связующем. Примерами базовых материалов, которые можно добавлять в связующее гидросмеси для генерирования газа при соединении с ускорителем твердения, являются карбонаты, такие как карбонат кальция, карбонат натрия, бикарбонат натрия или их смеси.

Как показано на фиг.1, для соединения воды и цементирующего связующего 12 используют смеситель 10 для получения прокачиваемой и твердеющей гидросмеси, которая транспортируется по длине шланга 14 к насадке, имеющей распылительное устье, в целом обозначенной позицией 22. Типично насадка выполнена из металла, например алюминия, стали или другого жесткого материала. Сжатый воздух прокачивают через воздушный шланг 24 к насадке и через устье 22 насадки воздушным насосом 26 для приведения гидросмеси в движение из насадки на подложку (например, на стальную балку или панель, которые не показаны).

В предпочтительном варианте настоящего изобретения ускоритель (бак с ускорителем и насос совместно обозначены позицией 18) закачивают в шланг 14 через порт впрыска ускорителя, обозначенный позицией 16, который расположен на шланге на расстоянии "D" от устья 22 насадки. Хотя порт впрыска ускорителя может быть расположен на насадке или рядом с насадкой, более предпочтительно, чтобы расстояние "D" между портом 16 впрыска ускорителя и устьем 22 насадки было не менее 10 футов и не более 100 футов и, более предпочтительно, этот порт расположен на расстоянии 15-75 футов от устья 22 распылительной насадки, чтобы ускоритель, введенный в гидросмесь (через порт 16) успел вступить в реакцию с базовым материалом, содержащимся в гидросмеси, и сгенерировать газ, увеличивающий выход гидросмеси при распылении и высыхании на подложке.

Для отслеживания фактического количества ускорителя твердения, введенного в гидросмесь, используется датчик 20, расположенный в точке, обозначенной позицией "20", которая расположена на расстоянии от устья 22 насадки, которое меньше чем расстояние "D". Датчик 20 предпочтительно электрическими или электронными средствами соединен с источником 32 питания (который может быть источником переменного или постоянного тока) и с измерительным устройством 38. Источник питания 32 и измерительное устройство 38 для удобства могут быть расположены рядом с постом оператора смесителя 10, позволяя автоматически или вручную корректировать работу насоса 18, который подает ускоритель в гидросмесь.

Когда ускоритель твердения подается в гидросмесь в форме растворимой в воде соли, датчик 20 может быть датчиком электропроводности, который показывает электропроводность гидросмеси. Как показано на фиг.2, иллюстративный датчик 20 содержит датчик электропроводности, показывающий электропроводность гидросмеси на указанном расстоянии от устья насадки, которое меньше расстояния "D". Предпочтительно, датчик 2 0 содержит сборку электродов, которые физически изолированы друг от друга и установлены в шланге, гильзе или насадке так, чтобы входить в электрический контакт с гидросмесью. Материалом, используемым для создания электродов, может быть любой электропроводный материал. Для изготовления электродов широко применялась нержавеющая сталь 316.

Как показано на фиг.2, узел датчика 20 содержит первую пару электродов 30, которая разнесена и выровнена по отверстию шланга, гильзы или насадки. Эти электроды 30 генерируют поле напряжения на участке гидросмеси, когда к этой первой паре электродов 30 подключен источник 32 напряжения. Вторая пара электродов 34 также разнесена друг от друга, но расположена внутри двух электродов 30 первой пары и соединена с измерительным устройством 36 или другим устройством для определения электропроводности, которое выполнено с возможностью обнаружения разности напряжений между первой парой электродов 30. Часть шланга или отдельная гильза-корпус в целом обозначена позицией 14 и используется для физической и электрической изоляции электродов 30/34 друг от друга и от внешней среды.

Каждый электрод 30 и 34 предпочтительно имеет кольцевой корпус (предпочтительно в форме пустотелого цилиндра) с отверстием, выровненным с отверстием шланга 14 (или насадки, если они расположены в насадке или рядом с ней) и имеющим одинаковый с ним диаметр. Хотя можно использовать не кольцевые электроды, а электроды, имеющие форму полос или прямоугольников, кольцевая форма электродов 30/34 является предпочтительной, поскольку какая-то часть площади электрода должна контактировать с гидросмесью, тем самым обеспечивая более надежное определение электропроводности. Кроме того, кольцевая форма с совмещенным отверстием (без поверхностей, выступающих относительно окружающих поверхностей) не позволит материалу гидросмеси накапливаться на выступающих поверхностях электродов.

Следовательно, иллюстративный способ нанесения распылением твердеющей гидросмеси содержит: транспортировки твердеющей гидросмеси по длине шланга 14 до устья 22 распылительной насадки, из которого подведенную гидросмесь наносят распылением на подложку (не показана); вводят агент 16, ускоряющий твердение, в гидросмесь на расстоянии "D" от устья 22 распылительной насадки и отслеживают количество агента, ускоряющего твердение, на расстоянии от устья 22 распылительной насадки, меньшем чем расстояние "D", используя датчик 20 для определения изменений в физическом свойстве гидросмеси, соответствующих количеству агента, ускоряющего твердение, введенного в эту подведенную гидросмесь.

Предпочтительные устройство и способы по настоящему изобретению включают использование датчика 20 в шланге 14 в той точке отрезка шланга, которая расположена между точкой 16 ввода агента, ускоряющего твердение, и устьем 22 распылительной насадки. Предпочтительно, датчик 20 содержит первую пару электропроводных электродов 30, разнесенных друг от друга на некоторое расстояние. Эти электроды 30 выполнены с возможностью генерирования поля напряжения в гидросмеси на участке между электродами, когда к ним подключен источник 32 питания. Вторая пара электропроводных электродов 34 разнесена друг от друга на некоторое расстояние и расположена между электропроводными электродами 30 первой пары. Эта вторая пара электродов 34 выполнена с возможностью обнаружения разности напряжений между электродами 30 первой пары, когда со второй парой электродов 34 соединен вольтметр 38 или другое детектирующее устройство.

В других иллюстративных вариантах вольтметр 38 может быть соединен с системой аварийной световой и/или звуковой сигнализации для предупреждения оператора, когда электропроводность упадет ниже заранее установленного предела или превысит его, а также может использоваться для автоматического управления впрыском ускорителя твердения.

В других иллюстративных устройствах и способах по настоящему изобретению в области шланга 14 можно использовать по меньшей мере один датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры гидросмеси рядом с электродами 30/34, определяющими электропроводность. Как показано на фиг.2, температурный датчик 36 также может иметь кольцевой корпус с отверстием, которое совпадает с диаметром внутреннего отверстия шланга 14. Поскольку температура может оказывать влияние на электропроводность гидросмеси, применение датчика 36 температуры позволяет учитывать изменения температуры, тем самым повышая точность определения электропроводности.

Электроды 30 и 34, а также датчик температуры 36 предпочтительно установлены и внедрены в корпус, выполненный в форме гильзы, которая предпочтительно изготовлена из неэлектропроводного материала, например полиэтилена, полиамида, или другого неэлектропроводного материала. Электроды 30/34 и датчик 36 температуры таким образом защищены от потенциального повреждения гидросмесью, текущей по шлангу 14. Как указано выше, диаметр внутреннего отверстия электродов и гильзы, в котором они установлены, предпочтительно одинаковы с внутренним диаметром шланга 14, который может крепиться к гильзе на резьбе, хомутами или другим известным механизмом. Внешний диаметр гильзы, разумеется, может превышать внешний диаметр шланга, что может быть необходимо для сохранения структурной целостности, чтобы оказывать сопротивление внутреннему давлению прокачиваемой гидросмеси, а также избежать внешних повреждений при падениях.

Оператор управляет распылительным оборудованием, пока не будет достигнут требуемый выход гидросмеси, наносимой распылением на поверхность подложки, такой как балка или панель. Измерение выхода коммерческих противопожарных гидросмесей, таких как "MONOKOTE компании GRACE", типично производится измерением удельного веса известного объема гидросмеси, выходящей из устья распылительной насадки. Когда на насадке будет достигнут желаемый удельный вес (т.е. плотность) для данного количества ускорителя твердения, введенного в шланг (через порт 16 впрыска ускорителя), проводимость гидросмеси, определенную вольтметром 38, можно соотнести с желаемым выходом.

Во время реального нанесения гидросмеси на стройплощадке предпочтительно размещать измерительный прибор 38 (как показано на фиг.2) рядом со смесителем 10 (фиг.1), чтобы оператор смесителя мог регулировать работу насоса 18, закачивающего ускоритель твердения.

В других иллюстративных вариантах измерительное устройство 38 может быть соединено с системой аварийной световой и/или звуковой сигнализации для предупреждения оператора насадки 22 или оператора смесителя 10 об уровне электропроводности гидросмеси и, следовательно, о количестве ускорителя твердения в гидросмеси. Например, когда измерительный прибор 38 вручную установлен на такую электропроводность гидросмеси, которая соответствует требуемой величине выхода (и, следовательно, требуемому количеству ускорителя), можно использовать индикатор, который может быть выполнен в форме индикаторной лампы, буквенно-цифрового дисплея, звукового сигнального устройства или виброзвонка (такого как пейджер) и который показывает наличие приемлемых или неприемлемых условий процесса. Если электропроводность гидросмеси превышает заранее определенный уровень или опускается ниже заранее определенного уровня, указывая, что возможно возникли отклонения в процессе, соответствующее лицо получит сигнал, указывающий на необходимость проверить количество ускорителя в гидросмеси. Если электропроводность гидросмеси превышает выход за заранее определенный критический верхний или нижний предел, указывая, что в процессе возникло отклонение, требующее исправления, то для такого случая может быть предусмотрен специальный сигнал.

В других иллюстративных вариантах настоящего изобретения процесс можно автоматизировать, используя центральный процессор (ЦП), например, портативного компьютера или контроллер с программируемой логикой. Например, измерительное устройство 38 и насос 18 для ускорителя твердения могут быть соединены с компьютером или контроллером так, что скорость закачки ускорителя твердения в гидросмесь (через порт 16 впрыска) можно соотносить и регулировать автоматически в зависимости от информации датчика 20, посылаемой обратно на измерительное устройство 38.

В других иллюстративных вариантах датчик 20 может быть рН-датчиком, выполненным с возможностью определять количество кислотного ускорителя, введенного в шланг в точке 16. Можно использовать и другие датчики, такие как ультразвуковые, оптические и емкостные. Однако применение датчиков электропроводности является наиболее предпочтительным по причине их чувствительности и жесткости, и по этим же причинам рН-датчики являются следующими в порядке предпочтения.

Как следует из описания вышеприведенных способов, согласно настоящему изобретению предлагается устройство для нанесения распылением твердеющих композиций, содержащее шланг 14 для транспортировки твердеющей гидросмеси к устью 22 распылительной насадки, порт 16 для впрыска ускорителя твердения, расположенный на шланге 19 (или на насадке, или рядом с насадкой) на расстоянии "D" от устья 22 распылительной насадки, и датчик 20, расположенный на пути транспортируемой гидросмеси на расстоянии от устья 22 распылительной насадки, меньшем чем расстояние "D", при этом датчик 20 выполнен с возможностью выдавать сигнал, коррелирующий с количеством ускорителя твердения, введенного в транспортируемую гидросмесь.

Предпочтительные устройства по настоящему изобретению для получения постоянно высокого выхода наносимой распылением твердеющей гидросмеси содержат множество электропроводных электродов 30 и 34, каждый из которых имеет кольцевой корпус, как показано в сечении на фиг.2, заключенный в гильзу (14), которой может быть и сам шланг или, более предпочтительно, жесткий корпус, выполненный из не электропроводного материала, такого как полиэтилен, полиамид или другой неэлектропроводный материал. Как описано выше, предпочтительно датчик содержит первую пару электродов 30 для генерирования электрического поля, когда электроды 30 подключены к источнику 32 питания, и вторую пару электродов 34, расположенных между первой парой электродов 34 и на пути гидросмеси, для измерения изменений напряжения в гидросмеси, когда вторая пара электродов 34 соединена с вольтметром 38 или другим измерительным устройством.

Вышеприведенные примеры являются чисто иллюстративными и не ограничивают объем изобретения.

Изобретение относится к распылению быстротвердеющих композиций. По способу и устройству для нанесения распылением твердеющей гидросмеси ее транспортируют по длине шланга к распылительной насадке; вводят некоторое количество агента, ускоряющего твердение в передаваемую гидросмесь на расстоянии "D" от распылительной насадки. Затем отслеживают электропроводность или рН гидросмеси на расстоянии, меньшем чем "D" от распылительной насадки расстояние, используя датчик. Электропроводность или рН гидросмеси соответствует количеству агента, ускоряющего твердение, введенного в гидросмесь. Регулируют количество агента, ускоряющего твердение, вводимое в гидросмесь, если электропроводность или рН гидросмеси отклоняется от заданного значения. Датчик содержит две пары электропроводных электродов, каждый из которых имеет кольцевой корпус с отверстием, соответствующим внутреннему диаметру шланга или насадки. Напряжение в гидросмеси можно соотнести с выходом, полученным при впрыске в гидросмесь жидкого ускорителя на основе соли, так что количество ускорителя можно точно регулировать и постоянно получать высокий выход покрытия, нанесенного распылением. Техническим результатом изобретения является возможность точного мониторинга количества ускорителя, фактически введенного в гидросмесь, способность выдерживать коррозионное воздействие цементирующих композиций на измерительное оборудование и способность выдерживать опасности промышленной рабочей среды. 3 н. и 13 з.п., 2 ил.

1. Способ нанесения распылением твердеющей гидросмеси, при котором передают твердеющую гидросмесь по шлангу к распылительной насадке; вводят некоторое количество агента, ускоряющего твердение в передаваемую гидросмесь на расстоянии "D" от распылительной насадки; отслеживают электропроводность или рН гидросмеси на расстоянии, меньшем, чем "D" от распылительной насадки, используя датчик, причем электропроводность или рН гидросмеси соответствует количеству агента, ускоряющего твердение, введенного в гидросмесь, и регулируют количество агента, ускоряющего твердение, вводимое в гидросмесь, если электропроводность или рН гидросмеси отклоняется от заданного значения.

2. Способ по п.1, при котором гидросмесь содержит алебастр, штукатурный гипс, природный гипс, портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановый портландцемент, торкретбетон и их смеси.

3. Способ по п.2, при котором гидросмесь содержит природный гипс.

4. Способ по п.2, при котором гидросмесь дополнительно содержит заполнитель.

5. Способ по п.1, при котором агент, ускоряющий твердение, является растворимой в воде солью, а датчик является датчиком электропроводности, выполненным с возможностью выдавать индикацию об электропроводности гидросмеси на указанном расстоянии, меньшем, чем "D" от распылительной насадки.

6. Способ по п.5, при котором расстояние "D" составляет не менее пяти футов и не более, чем 100 футов от распылительной насадки.

7. Способ по п.6, при котором агент, ускоряющий твердение, выбран из группы, содержащей сульфат алюминия, нитрат алюминия, нитрат железа, сульфат железа (III), хлорид железа, сульфат железа (II), сульфат калия, серная кислота и уксусная кислота.

8. Способ по п.1, при котором агентом, ускоряющим твердение, является сульфат алюминия, где гидросмесью является природный гипс, портландцемент или их смесь, и где гидросмесь дополнительно содержит базовый материал, который при контакте с агентом, ускоряющим твердение, генерирует пену в гидросмеси.

9. Способ по п.1, при котором датчик содержит узел электродов, находящихся в физическом контакте с гидросмесью, при этом узел электродов содержит первую пару электродов, выполненную с возможностью генерировать поле напряжения на участке гидросмеси, когда к первой паре электродов подключен источник напряжения, и вторую пару электродов, выполненных с возможностью обнаружения разности напряжений между первой парой электродов, когда ко второй паре электродов подключен вольтметр.

10. Способ по п.9, при котором каждый электрод имеет кольцевой корпус, отверстие которого выровнено внутренним диаметром шланга или насадки.

11. Способ по п.10, при котором кольцевые электроды устанавливают в корпусе, имеющем форму гильзы и выполненном с возможностью электрически изолировать кольцевые электроды друг от друга.

12. Способ по п.9, при котором дополнительно используют по меньшей мере один датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры гидросмеси в области, прилегающей к датчику.

13. Способ по п.1, при котором датчик является датчиком электропроводности, содержащим множество электродов, выполненных с возможностью выдавать индикацию, коррелирующую с электропроводностью указанной гидросмеси, при этом электроды соединены с измерительным прибором; при этом регулируют количество агента, ускоряющего твердение, которое вводится в гидросмесь, в ответ на индикацию, коррелирующую с электропроводностью гидросмеси в точке, расположенной после ввода агента, ускоряющего твердение, в гидросмесь.

14. Способ по п.13, где индикация является световой, буквенно-цифровой, звуковой, вибрационной индикацией или их комбинацией.

15. Способ нанесения распылением твердеющей композиции, при котором перемещают твердеющую цементирующую гидросмесь, содержащую гипс, портландцемент, или их смесь по шлангу к распылительной насадке, из которой эта перемещенная цементирующая гидросмесь наносится распылением на подложку, при этом гидросмесь дополнительно содержит по меньшей мере один заполнитель и базовый материал; вводят некоторое количество кислотного агента, ускоряющего твердение в передаваемую по шлангу гидросмесь, на расстоянии "D" от распылительной насадки, при этом кислотный агент, ускоряющий твердение, выполнен с возможностью вступления в реакцию с базовым материалом, содержащимся в гидросмеси, и увеличения ее выхода при нанесении распылением через распылительную насадку на подложку, отслеживают количество кислотного агента, ускоряющего твердение, в передаваемой гидросмеси на расстоянии меньшем, чем "D" от распылительной насадки, применяя датчик, который отслеживает изменение физического свойства гидросмеси, соответствующее количеству введенного в гидросмесь агента, ускоряющего твердение, при этом датчик содержит узел электродов, находящихся в физическом контакте с гидросмесью, при этом узел содержит первую пару электродов, выполненных с возможностью генерировать поле напряжения на участке гидросмеси, когда к первой паре электродов подключен источник напряжения, и вторую пару электродов, выполненную с возможностью обнаружения разности напряжений между первой парой электродов, когда ко второй паре электродов подключен вольтметр, и регулируют количество агента, ускоряющего твердение, вводимое в гидросмесь, если разность напряжений по показаниям вольтметра отклоняется от заданного значения.

16. Устройство для нанесения распылением, содержащее шланг для передачи твердеющей гидросмеси к распылительной насадке, порт впрыска ускорителя твердения, расположенный на шланге на расстоянии "D" от распылительной насадки, и датчик, расположенный на шланге на расстоянии, меньшем, чем "D" от распылительной насадки, при этом датчик выполнен с возможностью измерения электропроводности или рН указанной гидросмеси и тем самым выводить индикацию, коррелирующую с количеством ускорителя твердения, вводимым в гидросмесь.