способ приготовления ячеистых смесей

Формула изобретения

Способ приготовления ячеистых смесей, характеризующийся тем, что предварительно в эжекторный смеситель, снабженный горизонтальным дисковым ротором с радиально расположенными лопастями, через аэратор, выполненный в виде вертикально расположенной в смесителе перфорированной трубы аэрации, производят дозированную подачу под давлением воды затворения, затем через люк смесителя подают пенообразователь и ротором перемешивают с водой затворения для получения концентрированного раствора пенообразователя, после чего через люк смесителя сначала загружают модифицирующую добавку, перемешивают ее с концентрированным раствором пенообразователя, а затем сухую строительную смесь либо ее компоненты в любой последовательности и при максимально вращающемся роторе и закрытом загрузочном люке через вертикальную трубу аэрации подают воду затворения для смыва ранее приготовленной смеси с верхней части смесителя и через коаксиально расположенную в трубе аэрации вертикальную трубу под давлением до 3 атмосфер - сжатый воздух и воздушным потоком, эжектируемым в зону разрежения над ротором, и возбуждаемыми от вращающегося ротора кавитационными силовыми импульсами производят в течение 2-4 мин перемешивание, обогащение и поризацию растворной смеси до получения готовой продукции, а отбор готовой ячеистой смеси осуществляют через разгрузочное окно с отводом, расположенным в нижней части смесителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано, в частности, для получн6ия ячеистых смесей с елью изготовления теплоизоляционных конструкций зданий и сооружений, а также для производства стеновых блоков, плит перекрытий, и монолитного строительства. Известен способ получения ячеисто-бетонной смеси, по которому пенобетонную смесь приготавливают путем единостадийного перемешивания всех составляющих пенобетонной смеси и дальнейшей транспортировки под давлением 0,5-3 атм (SU 1726459, кл. С04В 40/00, 1992).

При этом способе не обеспечивается получение равномерной смеси твердых частиц связующего заполнителя, воды и воздушных пор. Дисперсность всех фаз определяет устойчивость пенных систем и прочность получаемого материала. Кроме того, при одновременной подаче исходных компонентов в смеситель возможно образование свода внутри смесителя из сухих компонентов, что приводит к браку и поломке смесителя. Наиболее близким техническим решением является способ получения пенобетонной смеси заключающийся в том, что растворную смесь готовят сначала в гидро, а затем в усредненном смесителе, вспенивание осуществляется путем прокачивания растворной смеси подавлением через эжектор аэратор, с одновременно подачей в него ПАВ, после чего полученную смесь дополнительно подают в статический смеситель (RU, 2085546, кл. С04В 38/02, 2000).

Главным недостатком данного способа является то, что пенобетонная смесь готовится в одном смесителе и в зоне расположения ротора из-за неоднородных структур исходных компонентов над рабочим органом смесителя образуется «зависание», то есть образование необрушаемого свода из вяжущего и заполнителя, что заведомо приводит к браку и замедлению процесса перемешивания.

Предлагаемый способ приготовления ячеистых смесей характеризуется тем, что предварительно в эжекторный смеситель, снабженный горизонтальным дисковым ротором с радиально расположенными лопастями, через аэратор, выполненный в виде вертикально расположенной в смесителе перфорированной трубы аэрации, производят дозированную подачу под давлением воды затворения, затем через люк смесителя подают пенообразователь и ротором перемешивают с водой затворения для получения концентрированного раствора пенообразователя, после чего, также через люк смесителя, сначала загружают модифицирующую добавку, перемешивая ее с водой затворения и пенообразователем, а затем - сухую строительную смесь, либо ее компоненты в любой последовательности и, при максимально вращающемся роторе и закрытом загрузочном люке, через коаксиально расположенную в трубке аэрации вертикальную трубку подают под давлением до 3-х атм сжатый воздух, и образованным, таким образом, водно-воздушным потоком, эжектируемым в зону разряжения над ротором, и возбуждаемыми от вращающегося ротора, кавитационными силовыми импульсами производят в течении 2-4 минут перемешивание, обогащение и поризацию растворной смеси до получения готовой продукции, а отбор готовой ячеистой смеси осуществляют через разгрузочное окно с отводом, расположенным в нижней части смесителя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид установки для осуществления способа, на фиг.2 изображено расположение над днищем установки ротора с полостями, отбойных лопаток и экранов кавитации; на фиг.3 изображен фрагмент коаксиально расположенных в смесителе труб с перфорированной дроссельной заслонкой между ними.

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

Реализация предложенного способа приготовления ячеистых смесей осуществляется следующим образом.

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

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

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

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

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

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