МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И СМЕСЕЙ

Полезная модель относится к области строительных, дорожностроительных материалов и технологий и может быть использована как специализированная строительная техника на строительных площадках с целью создания различных строительных растворов и смесей.
Известно устройство для непрерывного приготовления пенобетонной смеси, содержащий струйный насос, бункера для сухих компонентов, баки для воды и пенообразователя, пеногенератор, пенобетоносмеситель, растворосмеситель, растворный бункер смеситель сухих веществ и растворопроводы (RU 2080993, МПК В28С 5/38, заявл. 15.06.1993, опубл. 10.06.1997). Устройство повышает однородность растворной смеси, степень гидратации вяжущего и растворная смесь приобретает необходимые вязкость и эластичность для хорошего перемешивания с пеной. Все это приводит к улучшению качества ячеистой структуры пенобетонных изделий.
Недостатком устройства является сложность конструкции и ее стационарное использование, кроме того, использование струйного насоса в качестве смесителя не обеспечивает перемешивание компонентов смеси на микроуровне, из чего следует невозможность получения тонкодисперсных высококачественных растворов и смесей.
Известна мобильная установка для производства изделий из легких бетонов в контейнерном исполнении с функциональными узлами в виде отдельных модулей, объединенных в единую систему с централизованным управлением, содержащая модуль приготовления раствора, модуль приготовления бетона, модуль формования изделий, модуль вызревания готовых изделий и модуль оператора (RU 94506, МПК В28В 15/00, В28С 5/00, заявл. 22.12.2009. опубл. 27.05.2010). В состав модуля приготовления раствора входит устройство подачи цемента эжекторного типа, предназначенное для подачи цементной смеси непосредственно в смесительную емкость, оборудованную погружным смесителем.
Недостатком установки является то, что эжектор выполняет только вспомогательную транспортную функцию забора цемента и подачи водоцементной смеси в емкость растворосмесителя, а основной процесс смешения компонентов осуществляется механическим способом с помощью погружного смесителя. При этом заданная плотность достигается постепенно, путем многократной циркуляции смеси в модуле приготовления раствора.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение качества готового продукта, т.е. строительных растворов и смесей, за счет обеспечения равномерного турбулентного перемешивания компонентов смеси по всему объему; снижение расхода цемента; снижение габаритных размеров мобильной установки.
Эта задача решается тем, что мобильное устройство для получения строительных растворов и смесей, содержащее расположенную на одноосном прицепе систему подготовки и подачи строительных смесей, включающую трубопровод подачи воды из внешнего источника, насосный агрегат с приводным двигателем, напорный трубопровод, бункеры загрузки сухих компонентов смеси с патрубками их подачи, снабженными дозирующими сопловыми устройствами, смесительное устройство и трубопровод подачи готовой смеси, характеризуется тем, что смесительное устройство выполнено в виде гидродинамического кавитационного смесителя эжекционного типа, содержащего приемную камеру, передняя и задняя стенки которой имеют форму полукруга.
Насосный агрегат и бункеры загрузки сухих компонентов смеси объединены с помощью системы соединительных патрубков и трубопроводов с гидродинамическим кавитационным смесителем эжекционного типа, позволяющим осуществлять перемешивание компонентов струйновихревым кавитационным способом. Эжекционная способность достигается предвключением к кавитатору приемной камеры с патрубками подачи сухих компонентов смеси, что позволило осуществить подвод компонентов непосредственно в зону начала кавитационного воздействия. Полукруглая форма приемной камеры предотвращает осаждение сухих компонентов смеси в проточной части смесителя.
Рабочий процесс смешения осуществляется за счет способности формируемой высокоскоростной струи потока жидкости (воды), инициировать вокруг себя движение окружающей среды (компонентов смеси). За счет действия сдвиговых сил на поверхности турбулентной струи осуществляется вовлечение твердых частиц в пограничный слой и, следовательно, формирование спутного потока эжектируемой среды. Далее осуществляется интенсивное турбулентное перемешивание потоков, с одновременным вовлечением новых твердых частиц за счет чего общий расход в струе возрастает. В определенном сечении рост пограничного слоя прекращается и, начиная с этого сечения, прекращается вовлечение новых масс в струю жидкости, однако энергообмен и, как следствие, перемешивание компонентов потока смеси продолжается, одновременно происходит постепенное выравнивание скоростей смешиваемых сред.
Высокая однородность готовой смеси достигается за счет усиления турбулентного перемешивания воздействием на потоки вихревой кавитации, которая возникает при определенных условиях в струйном пограничном слое. Это связано с тем, что в условиях гидродинамического кавитационного смешения взаимодействие многокомпонентной среды происходит на микроуровне за счет импульсного выделения значительной энергии во время схлопывания кавитационных пузырьков, образования кумулятивных микроструек и распада последних на микровихри большой интенсивности, что позволяет получить высокую однородность смешивания сред. При этом диспергирование осуществляется за счет разрушающего механического действия кумулятивных микроструек путем высокоскоростного проникновения их в частицы твердой либо жидкой фазы.
За счет совмещения всех этапов получения смеси в одном устройстве, включая дозирование компонентов в заданных пропорциях, обеспечивается снижение габаритных размеров мобильной установки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема системы подготовки и подачи строительных смесей, на фиг.2 представлен общий вид заявляемого мобильного устройства (для наглядности рисунка защитный кожух и один из бункеров загрузки сухих компонентов сняты).
Устройство состоит из одноосного прицепа, на котором располагается система подготовки и подачи строительных смесей. Система включает в себя трубопровод подачи воды 1 из внешнего источника, насосный агрегат 2 с приводным двигателем, напорный трубопровод 3, бункеры загрузки сухих компонентов смеси 4 с патрубками 5 для их подачи, снабженными дозирующими сопловыми устройствами 6, смесительное устройство, выполненное в виде гидродинамического кавитационного смесителя эжекционного типа 7, и трубопровод подачи готовой смеси 8. Смеситель содержит предвключенную приемную камеру 9, передняя и задняя стенки которой имеют форму полукруга.
Устройство работает следующим образом
Мобильное устройство для получения строительных растворов и смесей, устанавливается на строительной площадке, подключается через трубопровод подачи воды 1 к системе водоснабжения и после заполнения бункеров сухими компонентами смеси запускается приводной двигатель насосного агрегата 2. Поток жидкости (воды), нагнетаемый насосом по напорному трубопроводу 3, поступает в гидродинамический кавитационный растворосмеситель эжекционного типа 7, где формируется высокоскоростное струйное течение. Одновременно в смеситель 7 под действием сил гравитации из бункеров загрузки 4 через дозирующие устройства 6 в заданных пропорциях поступают сухие компоненты смеси, которые под действием сдвиговых сил на поверхности высокоскоростной турбулентной струи вовлекаются в спутное движение. Сформированный поток смеси подвергается интенсивному турбулентному перемешиванию с одновременным воздействие вихревой кавитации, которое заключается в формировании и последующем схлопывании парогазовых пузырьков жидкой среды и образования кумулятивных микроструек. Распад струек на микровихри большой интенсивности позволяет получить высокую однородность смешиваемых сред и значительно снизить количество ослабляющих микропор. В результате на выходе смесителя образуется тонкодисперсный поток с заданным расходом и полным давлением, достаточным для последующего транспортирования по трубопроводу 8 подачи готовой смеси.
Техническим результатом является
- возможность снижения расхода цемента до 15…20% за счет получения однородной смеси и значительного уменьшения количества ослабляющих капиллярных микропор;
- наличие приемной камеры перед кавитатором позволило совместить все этапы получения смеси с несущей жидкой средой в одном устройстве и обеспечить пропорциональное дозирование компонентов;
- конструктивное исполнение устройства позволяет осуществлять перемешивание в непрерывном режиме работы, непосредственно на строительном объекте с одновременным заполнением области бетонирования.