Смеситель
Полезная модель относится к устройствам для перемешивания технологических смесей приготавливаемых из жидкой дисперсионной фазы и дисперсных частиц зернистой и волокнистой формы и может быть использовано в производстве строительных композиционных материалов, в пищевой и химической промышленности, а также других отраслях народного хозяйства. Техническим результатом полезной модели является обеспечение заданной плотности смесей и повышение равномерности распределения волокнистого компонента. Технический результат достигается тем, что в смесителе, включающем смесительную емкость, приводной вал и перемешивающий рабочий орган, который выполнен в виде вала, с установленными на определенном расстоянии друг от друга расположенными рядами в виде гребенки лопастями, отличием является то, что каждая лопасть в сечении имеет двояковыпуклый профиль.
Полезная модель относится к устройствам для перемешивания технологических смесей приготавливаемых из жидкой дисперсионной фазы и дисперсных частиц зернистой и волокнистой формы и может быть использовано в производстве строительных композиционных материалов, в пищевой и химической промышленности, а также других отраслях народного хозяйства.
Известен смеситель турбулентного действия, который содержит корпус, внутренняя полость которого сообщена с патрубками подвода и отвода смешиваемого материала, внутри корпуса размещены основной и дополнительный кавитаторы, выполненные в виде лопастей, при этом на поверхностях лопастей основного кавитатора выполнены сквозные отверстия, а лопасти дополнительного кавитатора установлены на внутренней поверхности (патент RU 89419 МПК B01F 7/18, 2009 г.)
Недостатком данного турбулентного смесителя является невозможность достижения однородного распределения волокнистого компонента в структуре приготавливаемой смеси.
Наиболее близким по выполнению является устройство для перемешивания растворов с газами, в частности с воздухом. Смеситель включает смесительную емкость, приводной вал и перемешивающий рабочий орган с полыми лопастями. К валу смесителя на определенном расстоянии друг от друга прикреплены расположенные рядами в виде гребенки лопасти. Каждая лопасть представляет собой в сечении скобообразный профиль с наружной поверхностью, рассекающей раствор, и внутренней поверхностью, обеспечивающей ввод воздуха в раствор (патент RU 2195361, МПК B01F 3/04, 2002 г.).
Однако, указанная конструкция лопасти не обеспечивает равномерного распределения волокнистых компонентов сырья по объему смесей и достижения стабильных заданных параметров их плотности.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение заданной плотности смесей и повышение равномерности распределения волокнистого компонента.
Технический результат достигается тем, что в смесителе, включающем смесительную емкость, приводной вал и перемешивающий рабочий орган, который выполнен в виде вала, с установленными на определенном расстоянии друг от друга расположенными рядами в виде гребенки лопастями, отличием является то, что каждая лопасть в сечении имеет двояковыпуклый профиль.
При такой конфигурации перемешивающего рабочего органа острия лопастей рассекая жидкую фазу смесей, создают интенсивные сдвиговые напряжения в объеме дисперсионной среды. В результате проявления интенсивных сдвиговых напряжений, растворенные в жидкой фазе поверхностно-активные вещества (ПАВ), имеющие высокую по сравнению с водой молекулярную массу и стержнеобразную форму, перемещаются из объема на границу раздела «воздух-жидкость» и адсорбируют порции воздуха, которые в ходе перемешивания сырьевых компонентов становятся дисперсными газовыми включениями. Двояковыпуклая форма лопастей исключает возможность налипания на их поверхности новообразований твердой фазы и обеспечивает высокое качество распределения по объему приготовляемой многокомпонентной смеси сырья волокнистой формы.
На фиг.1 представлен продольный разрез смесителя; на фиг.2 - поперечный разрез смесителя вид сверху; на фиг.3 - перемешивающий рабочий орган в аксонометрии.
Устройство содержит смесительную емкость 1, и вертикальный приводной вал 2, имеющий в сечении пяти- или шестигранник для соединения с соответствующим внутренним сечением вала 3 смесителя. К валу 3 смесителя рядами в виде гребенки прикреплены лопасти 4 на определенном расстоянии друг от друга. Количество радиально расположенных рядов может варьироваться от двух до восьми в зависимости от размеров смесителя. Промежуток между боковыми поверхностями лопастей 4 может быть различным, его величина регулируется вязкостью приготовляемых смесей. Каждая лопасть 4, прикрепленная торцом к валу 3 смесителя, представляет собой в сечении двояковыпуклый профиль 5.
Смеситель работает следующим образом. При вращении приводного вала 2 совместно с валом 3, лопасти 4 своим профилем 5 рассекают жидкую фазу смеси, в результате чего в ней развиваются интенсивные сдвиговые напряжения. В результате проявления интенсивных сдвиговых напряжений, растворенные в жидкой фазе поверхностно-активные вещества (ПАВ), имеющие высокую по сравнению с водой молекулярную массу и стержнеобразную форму, перемещаются из объема на границу раздела «воздух-жидкость» и адсорбируют порции воздуха, которые в ходе перемешивания сырьевых компонентов становятся дисперсными газовыми включениями. Двояковыпуклая форма лопастей обеспечивает возможность перемещения увлажненных частиц твердой дисперсной фазы турбулентными потоками жидкости по объему смеси и исключает возможность налипания на их поверхности новообразований твердой фазы. Перечисленные особенности процесса перемешивания обеспечивают высокое качество распределения по объему приготовляемой многокомпонентной смеси сырья зернистой и волокнистой формы, а также заданное количество дисперсной газовой фазы.
Ниже приведен пример выполнения изобретения.
В смесителях, конструкция которых соответствует патенту 2195361 и заявляемому, готовились фибропенобетонные смеси проектной (заданной) плотностью 500, 700 и 900 кг/м3 . Физико-механические свойства материалов, полученных в результате приготовления и твердения в идентичных условиях, приведены в таблице.
Как видно из таблицы:
- изменение стабильности показателей заданной плотности за период эксплуатации 2 недели в прототипе составило 5,6% (от 544 кг/м 3 до 569 кг/м3), а в заявляемом - 0,6% (от 502 кг/м3 до 505 кг/м3);
- повышение однородности (уменьшение коэффициента вариации контролируемого свойства) достигаемых бетонами механических свойств на 25% в начальный период эксплуатации и 56% через 2 недели эксплуатации.
Таким образом, предлагаемый смеситель при изготовлении трехфазных технологических смесей обеспечивает достижение их заданной плотности и повышение равномерности распределения волокнистого компонента.
Таблица | |||||||||||
Конструкция смесителя | Рецептура смеси, кг/м3 | Свойства бетонов | |||||||||
Цемент | Песок | Фибра | Вода | ПО* | Плотность, кг/м3 | Прочность при сжатии (Rсж), МПа | Коэф. вариации по Rсж, % | Прочность на растяжение при изгибе (Rри), МПа | Коэф. вариации по R ри, % | ||
1 | Смеситель по патенту 2195361 емкостью 100 л | 320 | 160 | 15 | 260 | 2,5 | 544 | 2,18 | 8,75 | 1,61 | 11,29 |
2 | 380 | 300 | 24 | 290 | 2,8 | 744 | 3,11 | 8,49 | 2,14 | 10,75 | |
3 | 450 | 415 | 18 | 320 | 2,7 | 922 | 5,06 | 7,12 | 2,61 | 9,14 | |
4 | Смеситель по патенту 2195361 емкостью 100 л после 2-х недель эксплуатации | 320 | 160 | 15 | 260 | 2,5 | 569 | 2,01 | 11,02 | 1,54 | 14,64 |
5 | 380 | 300 | 24 | 290 | 2,8 | 759 | 3,05 | 10,33 | 2,08 | 13,87 | |
6 | 450 | 415 | 18 | 320 | 2,7 | 943 | 5,05 | 9,99 | 1,27 | 11,28 | |
7 | смеситель емкостью 100 л заявляемой конструкции | 320 | 160 | 15 | 260 | 2,5 | 502 | 2,15 | 6,08 | 1,77 | 8,88 |
8 | 380 | 300 | 24 | 290 | 2,8 | 698 | 3,12 | 5,12 | 2,49 | 8,11 | |
9 | 450 | 415 | 18 | 320 | 2,7 | 903 | 5,11 | 5,05 | 2,92 | 7,22 | |
10 | Смеситель заявляемой конструкции после 4-х недель безремонтной эксплуатации | 320 | 160 | 15 | 260 | 2,5 | 505 | 2,14 | 6,21 | 1,80 | 8,04 |
11 | 380 | 300 | 24 | 290 | 2,8 | 703 | 3,12 | 5,92 | 2,41 | 8,10 | |
12 | 450 | 415 | 18 | 320 | 2,7 | 907 | 5,13 | 5,08 | 2,85 | 7,66 | |
Примечание: ПО* - пенообразлватель |
Смеситель, включающий смесительную емкость, приводной вал и перемешивающий рабочий орган, который выполнен в виде вала, с установленными на определенном расстоянии друг от друга расположенными рядами в виде гребенки лопастями, отличающийся тем, что каждая лопасть в сечении имеет двояковыпуклый профиль.