Устройство для активации строительных смесей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ, . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рц 1 OQO 1 04 (б!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2207,81 (21) 3322972/29-33

154) М.Кп з с присоединением заявки ¹, (23) Приоритет

: В 02 С 19/18

Государственный комитет

СССР по девам изобретений и открытий

f 53) УДК 621 ° 926. .86:622.245. .33(088.8) Опубликовано 2802.83. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 2802.83 (72) Авторы изобретения

A.Ã. Муха, В.В. Опекунов и И.

« = т

Харьковский инженерно-строитеяьнцф ЙнотВТут (71 ) За яв ит ель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКТИВАЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ

СМЕСЕЙ

Изобретение относится к дроблению или измельчению различных материалов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где воз-. никает необходимость в изменении удельной поверности дисперсной фазы в суспензиях и, в частности, при активации и приготовлении сырьевых компонентов газобетона.

Известна установка для электрогидравлической активации, содержащая генератор импульсов тока, камеру диспергирования с коаксиально размещенными на входе в нее электродами, внешние из которых заканчиваются сопловыми насадками (1). . Известный импульсный диспергатор имеет сравнительно низкую производительность и эффективность измельчения, связанные с тем, что при синхронных разрядах в двух коаксиальных системах электродов во взаимонаправленных соплах формируются две струи цементного теста, которые соударяются в рабочей камере устройства ° За счет того, что жидкая фаза суспензии практически несжимаема происходит упругий удар и значительная часть суспензии оказывается недиспергированной.

Наиболее близким техническим решением является устройство для акти вации строительных смесей, содержащее корпус с входным патрубком и с коаксиально установленными в верхней его части электродами, с образовани ем между ними рабочей камеры, внутренний электрод, соединен с генератором импульсов тока и закреплен у корпусе через диэлектрик-с отверстиями, а наружный электрод выполнен с осевым каналом, соединяющим рабочую ка" меру с камерой диспергирования сое; диненной с выходным патрубком 2 ).

Однако в,известном устройстве недостаточная степень диспергирования.

Цель изобретения - повышение эффективности активации.

Указанная цель достигается тем, что устройство для активации строительных смесей, содержащее корпус с входным патрубком, камеру диспергирования с выходным патрубком, ко.аксиально установленные в верхней части корпуса и образующие рабочую камеру электроды, внутренний из которых соединен с генератором импульсов тока и закреплен в корпусе через диэлектрик, имеющий сообщенные с рабочей камерой отверстия, а наружный

1000104 электрод выполнен с осевым каналом, соединяющим рабочую камеру с камерой диспергирования, соединенной с выходным патрубком, оно снабжено дополнительным электродом и источником сжатого газа, сообщенным с отверстиями 5 диэлектрика, внутренний электрод вы- полнен с шарообразным элементом на конце, а наружный выполнен сферическиьФ с конусообразным наконечником, смонтированным на внешней его стороне и размещенным в камере диспергирования, причем последняя выполнена сужающейся к выходному патрубку и имеет на дне конусный выступ.

Па чертеже схематично изображена установка для разрядно-импульсного диспергирования.

Диспергатор содержит корпус 1 с размещенным в нем токопроводом .2, армированным диэлектриком 3, в котором выполнены каналы 4. Токопровод

2 имеет на одном конце неармированный шаровый элемент 5, являющийся электродом рабочей камеры б, а другим подсоединен к плюсовой клемме 7 генератора импульсов тока. Отрицательно заряженная клемма включена с корпусом 1 в общий контур заземления.

Вторым электродом рабочей камеры является сферический элемент 8, армированный диэлектриком 9.. На внешней 30 части электрода 8 смонтирован конусообразный наконечник 10, внутри которого выполнен канал 11, соединенный системой. каналов 12, истекающих в,область эквипотенциальной поверх- 35 ности наконечника 10. Вторым электродом камеры 13 диспергирования является электрод 14, охватывающий последнюю. Камера 13 диспергирования. выполнена сужающейся и имеет на дне конусный выступ 15, там .же имеется канал, соединенный с патрубком 16 для выхода суспензии. Камера 13 диспергирования соединена каналами 17 с патрубком 18 для ввода суспензии.Сжатый газ в каналы 6 нагнетается компрессором 19.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубок 18 каналы 17 пода:ют суспензию в пространство между электродами 10 и 14. Одновременно компрессором 19 начинают прокачивать сжатый воздух через каналы 4 во внутреннюю полость сферического элемента 8 и включают в работу генератор 7.55

Между электродами 5 и 8 происходит воздушный электрический пробой, после чего вся энергия полученного импульса выделяется в камере диспергирования между электродами 10 и 14. 60

Причем инициирование разрядов в ка .мере диспергирования осуществляется ионизированным газом, истекающим из каналов 12 в области эквипотенциальной поверхности электрода 10. Обра-, mavо — -F

Р=—

S

1.

М =—

О 2

О

=) тд в= Fdt,й) О О эующиеся волны сжатия являются основным инструментом при диспергировании твердой фазы суспензии. В слу" чае диспергирования смесей для получения газобетона ввод сжатого воздуха позволяет отказаться от добавокпорообразователей и одновременно повысить качество иэделий из газобетона за счет диспергирования-активации.

Волны сжатия всуспэнзии соударяются с конусным выступом 15, отражаются, соударяются со следующей волной, стенками камеры 13, за счет чего эффект диспергирования повышается. После обработки смесь выводится через патрубок .16.

Приведем соображения о связи между временем прохождения канала разряда в рабочем промежутке и временем притока ионизированного газа в этот промежуток. Для оценки времени существования свободных носителей, возникающих в результате воздействия импульсного электромагнитного поля на сжатый газ в .формующем разряднике, воспользуемся известными выражениями для длины свободного пробега Е и концентрацией молекул

Р 1

Ь= е=

КТ ®Л с 2

1 где P — давление газа;

Т вЂ” абсолютная температура;

К вЂ” постоянная Больцмана; д — диаметр молекулы.

Объединяя эти выражения, имеем

ЯУ(d Р

Средняя скорость движения молекул определяется температурой газа

2 или г

Е 2 („ T) /2

-KT>k = (2)

Мг — - Р ! где rn — масса молекулы; время между двумя последовательными столкновениями молекулы с соседями (время рекомбинации).

Время t необходимо сравнить с временем прохождения молекул газа (в том числе и ионизированных ) сообщающего канала между формирующим и рабочим разрядником t>.

Это время (1 )определяется из системы уравнений

1000104 Абсолютные значения t„ и t2следую щие: „- 10-"0c, t -1P-"3 с

Таким образом при указанных условиях заряженные частицы из формирую щего разрядника безусловно успевают в камеру рабочего разрядника, где и инициируют основной разряд. Поскольку время разряда (как предварительного, так и основного) t . 10 с 7) то основное количество заряженных частиц, возникающих в результате предварительного (формирующего) раз 40 ряда, заведомо успевает попасть в рабочий разрядник.

Кроме того, задержка между формирующим и основным разрядами составляет 2" 10 " c, а время разряда 4 310 "c, 45 то плазма формирующего разряда практически мгновенно истекает в рабочий разрядник, т.е. уже первый формирующий разряд инициирует первый же основной разряд. 50

Известно, что процесс образования высоковольтного разряда в жидкости состоит из трех этапов: начало пробоя — стадия инициирования, стадия формирования разряда и стадия переда- 55 чи энергии плазмы непосредственно окружающей среде. В нашем случае, тонкую струю ионизированного газа необходимо рассматривать как проводник, соединяющий рабочие электроды. Согласно теории процесс взрыва проводника состоит в следующем: в момент замыкания цепи разрядного контура через проводник малого сечения быстро

30 где F — сила;

8 — площадь канала; длина канала, V — скорость прохождения канаО ла.

Для того, чтобы заряженные частицы попали из объема, где возникает формирующий разряд в объем рабочего разрядника необходимо чтобы t >7q42 или, 1

t2

Из выражений (2) и (3) имеем

2 2М2)(с) Р (е1-) 2М2й4 . 15

Подставляя численные значения в выражение (4) получаем

10 т 10 -104Ê, 102-10 >7

3 3

S 10 м2, 20

10 2м

Даже при комнатной температуре (что заведомо не так ) †10 2 р 5-10 атм 5. 105И/м2-106/И/м2

1,4 10 2 H .M/Ê нарастая течет ток, разогревая проводник до высокой температуры (10 К).

В результате этого ток в цепи уменьшается и наступает пауза тока. В последующие моменты времени инерция взаимодействия газообразных продуктов разряда с окружающей жидкостью преодолевается,возникает ударная ионизация и вторичный, основной пробой.

Инициирование разряда проводником (любым: проволочной, плазменной струей, проводящей .жидкостью или пастой ) позволяет не учитывать смачиваемую поверхность электрода, как это делается при свободном разряде, поскольку эффективность преобразования энергии в этом случае не зависит ат удельной проводимости жидкости. Последнее позволяет производить активацию — диспергирование твердой фазы вяжущих систем с сильно электропроводящей дисперсионной средой.

Устройство несложно в изготовлении,технологично, его использование, например в случае активации газобетонной смеси, дает экономический эффект до 2,0 руб на м газобетона.

Формула изобретения

Устройство для активации строительных смесей, содержащее корпус с входным патрубком, камеру диспергирования с выходным патрубком, коаксиально установленные в верхней части корпуса и образующие рабочую камеру электроды, внутренний из которых ! соединен с генератором импульсов тока и закреплен в корпусе через диэлектрик, имеющий сообщенные с рабочей камерой отверстия, а наружный электрод выполнен с осевым каналом, соединяющим рабочую камеру с камерой диспергирования, соединенной с выходным патрубком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повыаения эффективности активации, оно снабжено дополнительным электродом и источником сжатого газа, сообщенным с отверстиями диэлектрика, внутренний электрод выполнен с шарообразным элементом на конце, а наружный выполнен сферическим с конусообразным наконечником, смонтированным на внешней его стороне и размещенным в камере диспергирования, причем последняя выполнена сужающейся к выходному патрубку и имеет на дне конусный выступ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 587238, кл. В 02 С 19/18, 1978.

2 ° Авторское свидетельство СССР

9 839560, кл. В 02 С 19/18, 1979.

1000104

Составитель Т.Невзорова

Редактор И.Ковальчук Техред О.Неце Корректор С.Шекмар

Заказ 1218/6 Тираж á20 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4