Спосіб приготування декоративної сухої суміші та установка для його здійснення

1. Спосіб приготування декоративної сухої суміші, що включає подрібнення суміші цементу з лігносульфонатом і наповнювачем в помольній камері та її перемішування, який відрізняється тим, що як наповнювач використовують вугільну золу, а подрібнення суміші здійснюють після її перемішування, при цьому одночасно з перемішуванням і подрібненням суміш активують шляхом циркуляції компонентів суміші в змішувальній і помольній камерах, а подрібнення суміші здійснюють при її проходженні крізь ротори помольної камери, які виконані у вигляді кілець з тілами, що C2 2 (11) 1 3 Відомий спосіб приготування бетонної суміші, що містить подрібнення механічною дією суміші цементу з суперпластифікатором та подальше перемішування із заповнювачами і водою [див. пат RU 2042653, 1995.08.27, С04В28/02]. Подрібнення здійснюють в млині з тілами, що мелють, у вигляді сталевих куль, а приготування бетонної суміші здійснюють за допомогою бетонозмішувального пристрою протягом 2мін. Проте відомий спосіб є недостатньо ефективним і вимагає великих енерговитрат. Найближчим до винаходу, що заявляється, є спосіб приготування бетонної суміші, переважно декоративної, що включає подрібнення механічною дією суміші цементу з суперпластифікатором і подальше перемішування із наповнювачами і водою, як суперпластифікатор використовують лігносульфонат, а в подрібнювану суміш додають щебінь карбонатної породи, кварцовий пісок і пігменти та отримають суміш наступного складу, мас. %: Цемент 29,4-84,7 Щебінь карбонатної породи 4,7-34,3 Кварцовий пісок 4,7-34,3 Лігносульфонат 0,6-1,7 Пігменти 1,5-4,5, а подрібнення здійснюють при механічній дії 10-15Вт на 1кг суміші протягом 20-300сек. в аеродинамічній помольній камері, а перемішування суміші із наповнювачами і водою здійснюють в змішувальній камері з конічним штоком і спіральними лопатями. Спочатку подрібнюють щебінь при механічній дії 10-15Вт на 1кг протягом 120-150сек., а потім додають решту компонентів суміші та здійснюють подрібнення протягом 120-150 сек. [див. пат RU №2168486, 2001.06.10, С04В40/00, В28С5/16]. Перемішування бетонної суміші здійснюють при механічній дії 0,42Вт на 1кг суміші. Даний спосіб обраний прототипом. Прототип і заявлений винахід мають такі спільні ознаки: - подрібнення суміші в помольній камері; - перемішування суміші в змішувальній камері. - суміш має у своєму складі такі спільні компоненти цемент, лігносульфонат, заповнювач; Але відомий спосіб має такі недоліки: - Низька продуктивність способу при високих енерговитратах. Відома установка для приготування бетонної суміші, що містить помольну камеру, яка складається з корпусу, ротора у вигляді приводного валу з тілами, що мелють, змішувальної камери з робочими органами у вигляді лопатей, завантажувальний і розвантажувальний пристрої [див. пат. RU №2149059, 2000.05.20, В02С 17/16]. Але відома установка має недостатню ефективність подрібнення і змішування матеріалів і вимагає значних енерговитрат. Відома установка для приготування бетонної суміші, що містить помольну камеру, яка складається з корпусу і встановленого в ньому ротора у вигляді приводного валу з тілами, що мелють, змішувальну камеру з робочими органами у вигляді лопатей, завантажувальні та розвантажувальні пристрої, помольна камера виконана аероди 82726 4 намічною, для чого забезпечена жорстко закріпленими на приводному валу нагнітальними лопатями і відцентровим диском з отворами по його периферії, а тіла, що мелють, виконані у вигляді вертикальних стрижнів, встановлених на відцентровому диску таким чином, що виступають над його верхньою і нижньою поверхнями, змішувальна камера забезпечена конічним штоком, на якому закріплені лопаті, виконані спіральними, при цьому другий розвантажувальний пристрій входом пов'язаний з помольною камерою, а виходом - зі змішувальною камерою, [див. пат. RU №2168486, 2000.09.13, С04В40/00, В28С5/16]. Отвори у відцентровому диску виконані трикутними із співвідношенням їх площини до площини відцентрового диска, рівним 0,2-0,3. Помольна камера виконана циліндровою з діаметром D і висотою Н, які співвідносяться як D:H=1-1,2. Спіральні лопаті виконані з кутом нахилу 2730° до вертикальної осі змішувальної камери. Змішувальна камера виконана циліндровою із співвідношенням діаметру до його висоти, що дорівнює 0,6-0,7. Дана установка вибрана прототипом. Прототип і установка, що заявляється, мають такі спільні ознаки: - помольная камера з корпусом і ротором у вигляді приводного валу із закріпленими на ньому нагнітальними лопатями і тілами, що мелють; - змішувальна камера з робочими органами; - завантажувальні пристрої; - розвантажувальні пристрої; Проте відома установка має такі суттєві недоліки: недостатня ефективність подрібнення і змішування матеріалів та велика енергоємність. В основу винаходу поставлена задача створити ефективний і економічний спосіб приготування декоративної сухої суміші та установки для його здійснення. Поставлена задача розв'язується групою винаходів, об'єднаних єдиним винахідницьким задумом, а саме двома винаходами. У першому винаході поставлена задача вирішена в способі приготування декоративної сухої суміші, що включає подрібнення суміші цементу з лігносульфонатом і наповнювачем в помольній камері та її перемішування тим, що як наповнювач використовують вугільну золу, а подрібнення суміші здійснюють після її перемішування, при цьому одночасно з перемішуванням і подрібненням суміш активують шляхом циркуляції компонентів суміші в змішувальної і помольної камерах, а подрібнення суміші здійснюють при її проходженні крізь ротори помольної камери, які виконані у вигляді кілець з тілами, що мелють та нагнітальними лопатями, при механічній дії 5-10Вт на 1кг і наступному складі компонентів, мас. %: Цемент М-500 30-40 Лігносульфонат 15-20 Вугільна зола 40-55. У другому винаході поставлення задача вирішена установкою для приготування декоративної сухої суміші, що містить помольну камеру з корпусом і ротором у вигляді приводного валу із закріп 5 леними на ньому нагнітальними лопатями і тілами, що мелють, змішувальну камеру з робочими органами, завантажувальні і розвантажувальні пристрої тим, що змішувальна камера розташована над помольною камерою і обладнана ротором з приводним валом і робочими органами у вигляді вертикальних стрижнів, закріплених на диску таким чином, що вони виступають над його верхньою і нижньою поверхнями, а помольна камера додатково забезпечена двома роторами, при цьому ротори помольної камери виконані у вигляді кілець, жорстко закріплених на приводних валах, і з'єднаних з електродвигунами, тіла, що мелють виконані у вигляді стрижнів із сталі і встановлені в радіальному напрямі по колу кілець, а нагнітальні лопаті розташовані на периферії із зовнішньої сторони кілець, причому ротори помольної камери розміщені один над одним, а середній ротор розташований упоперек щодо подовжніх осей верхнього і нижнього роторів. Суть винаходів, що заявляються, пояснюється кресленням, де зображені: На Фіг.1 наведена схема установки для приготування декоративної сухої суміші; На Фіг.2 - наведений вигляд зверху на помольну камеру. Новим в способі приготування декоративної сухої суміші, що заявляється, є те, що як наповнювач використовують вугільну золу, а подрібнення суміші здійснюють після її перемішування, при цьому одночасно з перемішуванням і подрібненням суміш активують шляхом циркуляції компонентів суміші в змішувальної і помольної камерах, а подрібнення суміші здійснюють при проходженні її крізь ротори помольної камери, які виконані у вигляді кілець з тілами, що мелють, та нагнітальними лопатями, при механічній дії 5-10Вт на 1кг суміші і наступному складі компонентів, мас. %: Цемент М-500 30-40 Лігносульфонат 15-20 Вугільна зола 40-55. Новим в установці для приготування декоративної сухої суміші є те, що змішувальна камера розташована над помольною камерою і обладнана ротором з приводним валом і робочими органами у вигляді вертикальних стрижнів, закріплених на диску таким чином, що вони виступають над його верхньою і нижньою поверхнями, а помольна камера додатково забезпечена двома роторами, при цьому ротори помольної камери виконані у вигляді кілець, жорстко закріплених на приводних валах, і з'єднані з електродвигунами, тіла, що мелють, виконані у вигляді стрижнів із сталі і встановлені в радіальному напрямі по колу кілець, а нагнітальні лопаті розташовані на периферії із зовнішньої сторони кілець, причому ротори помольної камери розміщені один над одним, а середній ротор розташований упоперек щодо подовжніх осей верхнього і нижнього роторів. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, і технічним результатом, що досягається в способі приготування декоративної сухої суміші та установці для його здійснення, полягає в наступному: 82726 6 використання заявляємого способу приготування декоративної сухої суміші і установки для його здійснення дозволяє одержувати 1кг активованої суміші приведеного вище складу протягом 310 сек. при механічній дії 5-10Вт. Запропонований спосіб дозволяє збільшити ефективність при значному зниженні енерговитрат на перемішування і подрібнення компонентів суміші. Спосіб здійснюють таким чином: компоненти суміші через завантажувальні пристрої подають у змішувальну камеру, де здійснюють перемішування і активацію компонентів суміші. Зі змішувальної камери активована однорідна суміш поступає в помольну камеру, де піддається інтенсивній динамічній дії трьох роторів. Основне подрібнення відбувається за рахунок тіл, що мелють (стрижнів із сталі, які встановлені в радіальному напрямі по колу кілець) роторів і нагнітальних лопатей. При проходженні суміші зверху вниз по помольній камері значно підвищується ефективність подрібнення, а конструкція ротора та його приводу значно знижує витрати електроенергії за рахунок прискорення процесу подрібнення і зменшення механічної дії на суміш. Під дією сил гравітації, а також надмірного тиску, що створюють ротори, подрібнена активована суха суміш безперервно вивантажується через розвантажувальні пристрої, розташовані в нижній частині помольної камери. Помольна камера виконана циліндровою із співвідношенням діаметру до висоти, рівним 1:1,4. Нагнітальні лопаті в помольній камері виконані двохпелюстковими з кутом нахилу 20-30° до вертикальної осі помольної камери. Для здійснення способу використовують установку для приготування декоративної сухої суміші (див. Фіг.1, де наведена схема даної установки, і Фіг.2 - де наведений вигляд зверху на ротор помольної камери). Установка для приготування декоративної сухої суміші містить змішувальну камеру 1, завантажувальні пристрої 2 та помольну камеру 3. Усередині змішувальної камери 1 розташований приводний вал 4 з диском 5, де закріплені вертикальні стрижні 6 таким чином, що вони виступають над і під поверхнею диска 5, сполученого через приводний вал 4 з електродвигуном 7. Помольна камера 3 виконана у вигляді циліндра та має три ротори 8, у вигляді кілець, які жорстко закріплені на приводних валах 4, пов'язаних з електродвигунами 7. Ротори 8 обладнані тілами, що мелють, у вигляді стрижнів 9, які встановлені в радіальному напрямі по колу кілець роторів 8. Нагнітальні лопаті 10 розташовані на периферії із зовнішньої сторони кілець роторів 8 . Нагнітальні лопаті 10 виконані двохпелюстковими з кутом нахилу 20-30° до вертикальної осі помольної камери 3. Помольна камера 3 обладнана розвантажувальними пристроями 11. На Фіг.2 наведений вигляд зверху на ротор помольної камери, де помольна камера 3, кільце ротора 8, стрижні 9, приводний вал 4, нагнітальні лопаті 10. Робота установки здійснюється таким чином. Вмикаються електродвигуни 7. Компоненти суміші через завантажувальні пристрої 2 поступа 7 82726 ють в змішувальну камеру 1. Суміш перемішується зі швидкістю 30-35об/сек., та активується за допомогою вертикальних стрижнів 6, закріплених на диску 5 при механічній дії 5-10Вт на 1кг суміші. Далі однорідна суміш поступає в помольну камеру 3, де піддається інтенсивній динамічній дії трьох роторів 8. Подрібнення відбувається за рахунок тіл, що мелють, виконаних у вигляді стрижнів 9. Стрижні 9 встановлені в радіальному напрямі по колу кілець роторів 8, і нагнітальних лопатей 10, розташованих на периферії із зовнішньої сторони кілець роторів 8. Конструкції змішувальної 1 та помольної 3 камер дозволяють понизити витрати електроенергії на активацію початкової суміші. Під дією сил гравітації, а також надмірного тиску, що створюють ротори 8, активована декоративна суха суміш вивантажується через розвантажувальні пристрої 11, що знаходяться в нижній частині помольної камери 3. Необхідна тонкість помелу суміші встановлюється експериментальне і залежить від інтенсивності подачі та виду суміші. Був виготовлений дослідний зразок установки для приготування декоративної сухої суміші. Діаметр помольної камери 255мм, висота камери 900мм. Помольна камера обладнана трьома роторами, кожний з яких виконаний у вигляді кільця, жорстко закріпленого на приводному валу, який пов'язаний з електродвигуном, а тіла роторів, що мелють, виконані у вигляді стрижнів із сталі діаме 8 тром 12мм і встановлені в радіальному напрямі по колу кілець. Ротори помольної камери обладнані нагнітальними лопатями, виконаними з кутом нахилу 20-30° до вертикальної осі помольної камери. Всі ротори помольної камери розміщені один над одним, а середній ротор розташований упоперек щодо подовжніх осей верхнього і нижнього роторів. Привід роторів помольної камери здійснюється електродвигуном, потужністю 340Вт. Помольна камера обладнана розвантажувальними пристроями. Продуктивність помольної камери при швидкості обертання ротора 2850об./мин. при активації цементу складає 800-1000кг/ч. Витрати електроенергії, в порівнянні з відомою установкою понижені в 1,2-1,5 рази. Змішувальна камера розташована над помольною камерою і обладнана ротором з приводним валом і робочими органами у вигляді вертикальних стрижнів, закріплених на диску так, що вони виступають над його верхньою і нижньою поверхнями. Привід ротора здійснюється електродвигуном. На установці були приготовані декілька складів сухих сумішей (див. табл. ). При цьому були використані наступні матеріали: - цемент М500, або цемент типа ПЦ 11/Б-Ш400, - лігносульфонат технічний модифікований (ЛСТМ), - вугільна зола. Таблиця № Складові суміші п/п 1 ЦементПЦМ500 2 Лігносульфонат 3 Зола № состави суміші, мас.% 1 2 3 30,0 40,0 25 15,0 20,0 10,0 55,0 40,0 65,0 Приклади приготування декоративної сухої суміші на дослідній установці: Приклад 1 Компоненти суміші (цемент М-500 - 300г, лігносульфонат - 150г і вугільна зола - 550г) по завантажувальному пристрою подають в змішувальну камеру, де вони перемішуються та активуються безперервним потоком з інтенсивністю 300г/сек. Далі суміш направляється до помольної камери. На протязі всього часу проходження крізь помольну камеру суміш безперервно подрібнюється. Після проходженні помольної камери суміш безперервно вивантажується через нижню частину помольної камери під дією сил гравітації. Отримують 1кг активованої суміші, приведеного вище складу, протягом 3-10сек. при механічній дії 510Вт. Декоративну суху суміш використовують при приготуванні цементно-піскових розчинів. Приклади 2-3 здійснюють аналогічно прикладу 1, але при інших складових компонентів суміші (див. таблицю). Ефективність активації декоративної сухої суміші визначають при додаванні її до цементнопіскових розчинів. Наприклад міцність складу су 1 60,0 Міцність, МПа 2 68,2 3 48,7 міші №1 дорівнює 60Мпа, при використанні цементно-піскового розчину наступного складу: цемент 500г, пісок - 1500г, вода - 180г, склад №1 - 17,5г. Міцність складу суміші №2 дорівнює 68,2Мпа, при використанні цементно-піскового розчину наступного складу: цемент - 500г, пісок - 1500г, вода - 180г, склад №2 - 17,5г. Міцність складу суміші №3 дорівнює 48,7Мпа, при використанні цементно-піскового розчину наступного складу: цемент - 500г, пісок - 1500г, вода - 180г, склад №3 - 17,5г. При використанні іншого складу компонентів декоративної сухої суміші відбувається наступне: при зменшуванні кількості цементу(див. склад №3) міцність цементно-піскового розчину недостатня, зменшувати кількість цементу у декоративної сухої суміші недоцільно. При приготуванні цементнопіскового розчину використовують цемент ПЦ 11/Б-Ш-400, пісок Мк=2,3. Запропонований спосіб приготування декоративної сухої суміші дозволяє значно понизити витрати електроенергії на перемішування і подрібнення компонентів суміші. 9 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 82726 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601