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.
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.
3
В смесителях, конструкция которых соответствует патенту №2195361 и заявляемому, готовились фибропенобетонные смеси проектной (заданной) плотностью 500, 700 и 900 кг/м. Физико-механические свойства материалов, полученных в результате приготовления и твердения в идентичных условиях, приведены в таблице.
Как видно из таблицы:
3
3
3
3
- изменение стабильности показателей заданной плотности за период эксплуатации 2 недели в прототипе составило 5,6% (от 544 кг/м до 569 кг/м), а в заявляемом - 0,6% (от 502 кг/м до 505 кг/м);
- повышение однородности (уменьшение коэффициента вариации контролируемого свойства) достигаемых бетонами механических свойств на 2…5% в начальный период эксплуатации и 5…6% 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/м<sup>3</sup>
Свойства бетонов
Цемент
Песок
Фибра
Вода
ПО*
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
Прочность при сжатии (R<sub>сж</sub>), МПа
Коэф. вариации по R<sub>сж</sub>, %
Прочность на растяжение при изгибе (R<sub>ри</sub>), МПа
Коэф. вариации по R<sub>ри</sub>, %
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