Устройство для активации строительных смесей Советский патент 1983 года по МПК B02C19/18 

Изобретение относится к дроблению или измельчению различных материалов и можэт быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где возникает необходимость в изменении удельной поверности дисперсной фазы в суспензиях и, в частности, при активации и приготовлении сырьевых компонентов газобетона.

Известна установка для электрогидравлической активации, содержащая генератор импульсов тока, камеру диспергирования с коаксиально размещенными на входе в нее электродами, внешние из которых заканчиваются сопловыми насадками l.

. Известный импульсный диспергатор имеет сравнительно низкую производительность и эффективность измельчения, связанные с тем, что при синхронных разрядах в двух коаксиальных системах электродов во взаимонаправленных соплах формируются две струи цементного теста, которые соударяются в рабочей камере устройства. За счет того, что жидкая фаза суспензии практически несжимаема происходит упругий удар и значительная часть суспензии оказывается недиспергированной.

Наиболее близким техническим решением является устройство для активации строительных смесей, содержащее корпус с входным патрубком и с коаксиально установленными в верхней его части электродами, с образование ем между ними рабочей камеры, внутренний электрод соединен с генератором импульсов тока и закреплен корпу10се через диэлектрик с отверстиями, а наружный электрод выполнен с осевым каналом, соединяющим рабочую камеру с камерой диспергирования, соединенной с выходным патрубком 2.

15

Однако в, известном устройстве недостаточная степень диспергирования

Цель изобретения - повышение эффективности активации.

Указанная цель достигается тем,

20 что устройство для активации строительных смесей,.содержащее корпус с входным патрубком, камеру диспергирования с выходным патрубком, коаксиально установленные в верхней

25 части корпуса и образующие рабочую камеру электроды, внутренний из которых соединен с генератором импульсов тока и закреплен в корпусе через диэлектрик, имеющий сообщенные с ра30 .бочей камерой отверстия, а наружный

электрод выполнен с осевым каналом, соединяющим рабочую камеру с камерой диспергирования, соединенной с выходным патрубком, оно снабжено дополнительным электродом и источником сжатого газа, сообщенным с отверстиями диэлектрика, внутренний электрод вы.полнен с шарообразным элементом на конце, а наружный выполнен сферическик с конусообразным наконечником, смонтированным на внешней его стороне и размещенным в камере диспергирования, причем последняя выполнена сужающейся к выходному патрубку и имеет на дне конусный выступ.

На чертеже схематично изображена установка для разрядно-импульсного диспергирования. ,

Диспергатор содержит корпус 1 с размещенным в нем токопроводом .2, армированным диэлектриком 3/ в котором выполнены каналы 4. Токопровод 2 имеет на одном конце неармирован.ный шаровый элемент 5, являющийся электродом рабочей камеры 6, а други подсоединен к плюсовой клемме 7 генератора импульсов тока. Отрицательно заряженная клемма включена с корпусом 1 в общий контур заземления. Вторым электродом рабочей камеры является сферический.элемент 8, армированный диэлектриком 9,. На внешней части электрода 8 смонтирован конусообразный наконечни.к 10, внутри которого выполнен канал 11, соединенный системой- каналов 12, истекающих в .область эквипотенциальной поверхности наконечника 10. Вторым электродом камеры 13 диспергирования является электрод 14, охватывающий последнюю. Камера 13 диспергированиявыполнена сужающейся и имеет на дне конусный выступ 15, там .же имеется канал, соединенный с патрубком 16 для выхода суспензии. Камера 13 диспергирования соединена каналами 17 с патрубком 18 для ввода суспензии.Сжа тый газ в каналы б нагнетается компрессором 19.

Устройство рггботает следующим образом.

Через патрубок 18 каналы 17 подают суспензию в пространство-между электродами 10 и 14. Одновременно компрессором 19 начинают прокачивать сжатый воздух через каналы 4 во внутреннюю полость сферического элемента 8 и включают в работу генератор. 7 Между электродами 5 и 8 происходит воздушный электрический пробой, после чего вся энергия полученного импульса выделяется в камере диспергирования между электродами 10 и 14. Причем инициирование разрядов в ка мере диспергирования осуществляется ионизированным газомр истекающим из каналов 12 в области эквипотенциальной поверхности электрода 10. Образующиеся волны сжатия являются основным инструментом при диспергировании твердой фазы суспензии. В случае диспергирования смесей для получения газобетона ввод сжатого воздуха позволяет отказаться от добавокйорообразователей и одновременно повысить качество изделий из газобетона за счет диспергирования-активации

Волны сжатия в суспензии соударяются с конусным выступом 15, отражаются , соударяются со следующей волной, стенками камеры 13, за счет чего эффект диспергирования повышается. После обработки смесь выводится через патрубок. 16.

Приведем соображения о связи межд временем прохождения канала разряда в рабочем промежутке и временем притока ионизированного газа в этот промежуток. Для оценки времени существования свободных носителей, возникающих в результате воздействия им пульсного электромагнитного поля на сжатый газ в .формующем разряднике, воспользуемся известными выражениями для длины свободного пробега Р и концентрацией молекул

Р 1

Ь--- ; е-- .

где Р - давление газа;

Т - абсолютная температура; К - постоянная Больцмана; (3 - диаметр молекулы. Объединяя эти выражения, имеем КТ

(f;

г :

Vo

Средняя скорость движения молекул определяется температурой газа

или

1/2

( (1J

ZVTfd P

где in - масса молекулы;

время между двумя, последовательными столкновениями молекулы с соседями (время рекомбинации) .

Время t необходимо сравнить с временем прохождения молекул газа (в том числе и ионизированных) сообщающего канала между формирующим и рабочим разрядником tg.

Это время (t2) определяется из системы уравнений

mdv.

i

lm61VQ jFdt,(3)

JJ

0 0 где F - сила,S - площадь канала; L - длина канала, V- - скорость прохождения канала . Для того, чтобы заряженные части цы попали из объема, где возникает фс рмирующий разряд в объем рабочего разрядника необходимо чтобы t Т(2 Из Выражений (2) и (3) имеем k-M , (тКТ) (Р5) S zVold P ( Подставляя численные значения в выражение (.4) получаем d 1о;° 4 ,1о2-1оЗ 1 , 2 S .10-/м2, L Даже при комнатной температуре (что заведомо не так ) -tl Ю р - 5-10 атм , К il,4 Н,м/К Абсолютные значения t и 12следую цие: п t -lO- Oc ,. t - lQ- с , Таким образом при указанных условиях заряженные частицы из формирующего разрядника безусловно успевают в камеру рабочего разрядника, где и инициируют основной разряд. Поскольку время разряда (как предварительно го, так и основного) tg t то основное количество заряженных частиц, возникающих в результате предварительного (формирующего разряда, заведомо успевает попасть в ра бочий разрядник. Кроме того, задержка между формирующим и основным разрядами составляет время разряда t -lO c то плазма формирующего разряда практически мгновенно истекает в рабочий разрядник, т.е. уже первый формирующий разряд инициирует первый же основной разряд. Известно, что процесс образования высоковольтного разряда в жидкости состоит из трех этапов: начало пробоя - стадия инициирования, стадия формирования разряда и стадия переда чи энергии плазмы непосредственно ок ружающей среде. В нашем случае, тонкую струю ионизированного газа необходимо рассматривать как. проводник, соединяющий рабочие электроды. Согласно теории процесс взрыва проводника состоит в следующем: в момент замыкания цепи разрядного контура че рез проводник малого сечения быстро нарастая течет ток, разогревая проводник до высокой температуры ( В результате этого ток в цепи уменьшается и наступает пауза тока. Б последующие моменты времени инерция взаимодействия газообразных продуктов разряда с окружающей жидкостью преодолевается, возникает ударная ионизация и вторичный, основной пробой. Инициирование разряда проводником (любым: проволочной, плазменной струей, проводящей жидкостью или пастой ) позволяет не учитывать смачиваемую поверхность электрода, как это делается при свободном разряде, поскольку эффективность преобразования энергии в этом случае не зависит ат удельной проводимости Жидкости. Последнее позволяет производить активацию - диспергирование твердой фазы вяжущих систем с сильно электропроводящей дисперсионной средой. Устройство несложно в изготовлении, технологично, его использование, например в случае активации газобетонной смеси, дает экономический эффект до 2,О руб на м газобетона. Формула изобретения Устройство для активации строительных смесей, содержащее корпус с входным патрубком, камеру диспергирования с выходным патрубком, коаксиально установленные в верхней части корпуса и образующие рабочую камеру (Электроды, внутренний из которых соединен с генератором импульсов тока и закреплен в корпусе через диэлектрик, имеющий сообщенные с рабочей камерой отверстия, а наружный электрод выполнен с осевым каналом, соединяющим рабочую камеру с камерой диспергирования, соединенной с выходньом патрубком, о тличающе еся тем, что,с целью повышения эффективности активации, оно снабжено дополнительным электродом и источником сжатого газа, сообщенным с отверстиями диэлектрика, внутренний электрод выполнен с шарообразным элементом на конце, а наружный выполнен сферическим с конусообразным наконечником, смонтированным на внешней его стороне и размещенным вкамере диспергирования , причем последняя выполнена сужающейся к выходному патрубку и имеет на дне конусный выступ. Источники информации, принятый во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 587238, кл. В 02 С 19/18, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР 839560. кл. В 02 С 19/18, 1979.