УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ ЦЕМЕНТА

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.
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.