Устройство для активации цемента

Авторы патента:

Полезная модель относится к устройствам для повышения активности цемента методом сухого домола исходного материала и диспергирования порошкообразных и гранулированных материалов, применяемых при производстве сухих строительных смесей.

Предложенное устройство содержит корпус с рабочей камерой, установленные концентрично в рабочей камере корпуса с регулируемым зазором между собой ротор и статор, выполненные в виде цилиндрических или конических стаканов, открытый торец одного из которых обращен к днищу другого, и в стенках которых выполнены совмещающиеся при вращении ротора относительно статора отверстия, а также содержащее осевой входной и выходные патрубки. Число отверстий в стенках статора - 10-20, число отверстий, выполненных в стенках ротора превышает число отверстий, выполненных в статоре в 2 раза (например, 20 в статоре и 40 в роторе); при этом ротор выполнен с верхней крышкой, имеющей отверстие диаметра, равного диаметру входного патрубка, и снабжен выгребными лопатками, выполненными по форме, соответствующей сечению нижней части рабочей камеры и закрепленными на кромке ротора выходящей в объем рабочей камеры. Отверстия в стенках ротора и статора могут быть выполнены круглой, овальной или прямоугольной формы. Отверстия выходных патрубков размещены ниже рабочей камеры, в днище корпуса. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известны механические, вибрационные диспергаторы, дезинтеграторы, дробилки, шаровые и струйные мельницы для измельчения материалов в строительной, горной, металлургической и других отраслях промышленности.

Известная по патенту SU 1820875 A3 шаровая мельница-мешалка имеет приводной вращающийся рабочий резервуар, между которым и являющимся крышкой перекрытием, неподвижно соединенным со станиной мешалки, предусмотрено уплотнение, служащее защитой от разбрызгивания.

Известны и опубликованы устройства для измельчения материалов, предусматривающие разделение после завершения процесса помола вспомогательных мелющих тел и размалываемого материала. При этом, необходимо использовать сита или фильтр-патроны, которые при эксплуатации забиваются. Кроме того рабочая поверхность сита ограничена.

Известно устройство для активации цемента, используемое для сухого домола порошкообразных материалов (RU 2149688, В02С 19/18, опубл. 2000.05.27). Устройство содержит загрузочный бункер, вертикальную эластичную камеру измельчения с коаксиально установленным в ней стержнем, выполненным с насечкой и соединенным с виброприводом. Емкость с рабочей жидкостью расположена с наружной стороны камеры измельчения и выполнена, по крайней мере, из двух отдельных камер, дно каждой камеры расположено ниже дна измельчения. Недостаток указанного устройства - измельчение обрабатываемого материала осуществляется не в полном объеме.

Известен активатор минеральных вяжущих, предназначенный для активации цемента и приготовления цементной суспензии высокого качества (SU 1419015, В28С 5/46, опубл. 1995.02.20). Активатор содержит корпус с концентрично расположенным цилиндром, крышку, электрод, загрузочное и выгрузочное приспособления. Он снабжен сферическим отражателем с отверстием, патрубком, соединенным с вакуумной системой, дополнительной крышкой с упором, являющимся электродом. Недостаток активатора заключается в обеспечении повышенной прочности к узлам и деталям устройства, так как в процессе электрогидравлических разрядов на суспензию действуют звуковая, световая, ударная, кавитационная и другие виды энергии, свойственные электрогидравлическому эффекту.

Известно устройство для механической активации цемента, включающее ступенчатый вертикальный корпус с расположенными друг под другом цилиндрическими рабочими камерами для механической обработки (RU 2065769, В02С 13/14, опубл. 1996.08.27). Все камеры - цилиндрические и дополнительные помольные - выполнены с центральными отверстиями в днищах, имеют роторы с индивидуальными приводами и отбойные элементы, вокруг роторов, состоящих из радиальных лопастей, на стенках всех камер установлены кольцевые перегородки. Устройство работоспособно при микронном и даже субмикронном размере частиц. Однако, устройство сложно в конструктивном выполнении, а в случае обработки тонких материалов возможно залипание лопастей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство в виде роторного акустического диспергатора для интенсификации процессов диспергирования, эмульгирования, растворения (SU 1733655 А1, В06В 1/20, опубл. 1992.05.15). Устройство может быть использовано в строительстве для измельчения материала, в частности для активации цемента. Корпус устройства имеет рабочую камеру, полые коаксиально расположенные ротор и статор, выполненные в виде цилиндрических или конических стаканов, осевого входного патрубка и выходного патрубка.

Поверхность днища корпуса со стороны камеры плавно сопряжена с внутренней поверхностью выходного патрубка. Устройство отличается простотой конструкции, повышенной надежностью в работе. Недостатками указанного устройства применительно к измельчению твердых веществ являются: наличие застойных зон, что не обеспечивает требуемой для повышения активации цемента степени диспергирования; измельчение обрабатываемого материала не в полном объеме; трудности с извлечением обработанного сухого материала из камеры.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно: исключение возможности образования застойных зон, что обеспечивает необходимую степень диспергирования всего обрабатываемого материала, и упрощение извлечения обработанного сухого материала из рабочей камеры, что в совокупности обеспечивает повышение качества цемента, расширение сырьевой базы строительных материалов путем качественного восстановления активности «лежалых» цементов, а также технической задачей является простота обслуживания, чистки и замены деталей ротора и вала, подвергшихся износу.

Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для активации цемента, содержащем корпус с рабочей камерой, установленные концентрично в рабочей камере корпуса с регулируемым зазором между собой ротор и статор, выполненные в виде цилиндрических или конических стаканов, открытый торец одного из которых обращен к днищу другого, и в стенках которых выполнены совмещающиеся при вращении ротора относительно статора отверстия, а также содержащем осевой входной и выходные патрубки, согласно предложению, число отверстий в стенках статора выполнено равным 10-20, а число отверстий, выполненных в стенках ротора превышает число отверстий, выполненных в статоре соответственно в 2 раза, при этом ротор снабжен верхней крышкой с отверстием диаметром, равным диаметру входного патрубка, и снабжен закрепленными на кромке ротора выгребными лопатками, нижняя кромка каждой из которых выполнена по форме, соответствующей профилю основания рабочей камеры.

Задача решается также тем, что в устройстве верхняя крышка ротора выполнена заодно целое со стенкой ротора, закрепленной на основании, в качестве которого служит торец вала ротора, а отверстия выходных патрубков размещены в днище корпуса ниже основания рабочей камеры.

Кроме того, отверстия в стенках ротора и статора выполнены круглыми или овальными, или прямоугольными.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 дан общий вид устройства в разрезе по линии Б-Б фиг.2; на фиг.2 - дан вид устройства снизу в направлении А.

Предлагаемое устройство для активации цемента содержит корпус 1 с рабочей камерой 2, осевым входным 3 и двумя выходными 4 патрубками. В корпусе концентрично установлены ротор, состоящий из вала, торец которого служит основанием ротора 5 и прикрепляемую к нему посредством крепежных элементов 6 стенку 7, выполненную заодно с крышкой, и статор 8. Между стенками ротора и статора имеется регулируемый зазор 9. Ротор и статор выполнены в виде цилиндрических или конических стаканов, при этом открытый торец одного из них обращен к днищу другого. В стенках ротора и статора выполнены отверстия соответственно 10 и 11, которые совмещаются друг с другом при вращении ротора внутри статора. Крышка 7 ротора имеет отверстие диаметром, равным диаметру входного патрубка 3. На торце К основания ротора, выходящем в объем рабочей камеры 2, закреплены выгребные лопатки 12, нижняя кромка каждой из которых выполнена по форме, соответствующей профилю основания рабочей камеры. Отверстие входного патрубка 3 выполнено в статоре 8 и ориентировано по одной оси вала двигателя, соединенного посредством муфты с валом ротора 5 (двигатель и муфта на чертеже не показаны). Отверстия двух выходных патрубков 4 размещены ниже основания рабочей камеры в днище корпуса диаметрально противоположно друг другу.

Устройство для активации цемента работает следующим образом.

Цемент, нуждающийся в активации, поступает через отверстие входного патрубка 3 в полость Р вращающегося ротора. Для регулирования подачи цемента можно использовать шнек или дозатор. В процессе перекрывания отверстий 10 ротора и 11 статора частицы цемента, увлекаемые центробежными силами, испытывают деформацию на срез, способствующую диспергированию. При совмещении отверстий 10 ротора и 11 статора порции цемента поступают в рабочую камеру 2. Разогнавшись в роторе под действием центробежных сил частицы цемента, попав в рабочую камеру под влиянием сил инерции, испытывают удар о стенку камеры, результатом чего становится дополнительное дробление частиц. Затем под действием гравитационных сил частицы опускаются на дно рабочей камеры 2, откуда с помощью выгребных лопаток 12 направляются в отверстия двух выходных патрубков 4, расположенных в днище корпуса 1.

Пример реализации предложенного устройства.

Было изготовлено устройство соответствующее приведенным выше описанию и чертежу. Устройство отличалось следующими характеристиками. Высота корпуса устройства - 250 мм, диаметр - 245 мм. Ширина регулируемого зазора между ротором и статором - от 0,1 до 1,0 мм. Число отверстий в статоре - 20, в роторе - 40. Корпус устройства, ротор и статор изготовлены из стали 40Х, выгребные лопатки из резины. Электродвигатель обеспечивает вращение ротора со скоростью 2600 оборотов в минуту. Установка позволяет обрабатывать около 150 кг цемента в час.

Результаты активации цемента на данном устройстве и некоторые характеристики изделий из исходного материала, а также из цемента прошедшего однократную и двукратную активацию представлены в таблице:

	Исходный цемент	Однократная активация	Двукратная активация
Средняя величина частиц цемента, мм	0,0228	0,0132	0,0083
Предел прочности, МПа (изгиб/сжатие)	5,80/39,5	6,95/51,1	7,10/52,2

Использование предложенного устройства для активации цемента позволяет предотвращать образование застойных зон и обеспечивать необходимую степень диспергирования обрабатываемого материала в полном объеме. Особенности конструкции облегчают извлечение обработанного сухого материала из рабочей камеры, упрощают обслуживание, чистку и замену деталей ротора и вала, подвергшихся износу. Обработка цемента в устройстве приводит к резкому повышению качества цемента и позволяет восстанавливать активность "лежалых" цементов, потерявших свои качества вследствие длительного хранения и транспортировки.

Предложенное устройство может быть использовано и для диспергирования других порошкообразных и гранулированных материалов, применяемых при производстве сухих строительных смесей.

1. Устройство для активации цемента, содержащее корпус с рабочей камерой, установленные концентрично в рабочей камере корпуса с регулируемым зазором между собой ротор и статор, выполненные в виде цилиндрических или конических стаканов, открытый торец одного из которых обращен к днищу другого и в стенках которых выполнены совмещающиеся при вращении ротора относительно статора отверстия, а также содержащее осевой входной и выходные патрубки, отличающееся тем, что число отверстий в стенках статора выполнено равным 10-20, а число отверстий, выполненных в стенках ротора, превышает число отверстий, выполненных в статоре, соответственно в 2 раза, при этом ротор снабжен верхней крышкой с отверстием диаметром, равным диаметру входного патрубка, и снабжен закрепленными на кромке ротора выгребными лопатками, нижняя кромка каждой из которых выполнена по форме, соответствующей профилю основания рабочей камеры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя крышка ротора выполнена за одно целое со стенкой ротора, закрепленной на основании, в качестве которого служит торец вала ротора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия выходных патрубков выполнены в днище корпуса ниже основания рабочей камеры диаметрально противоположно друг другу.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в стенках ротора и статора выполнены круглыми.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в стенках ротора и статора выполнены овальными.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстия в стенках ротора и статора выполнены прямоугольными.