CN106079070B - 一种搅拌系统 - Google Patents

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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
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    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/003—Methods for mixing
    • B28C5/006—Methods for mixing involving mechanical aspects

Abstract

本发明提供一种搅拌系统，包括一级搅拌装置，一级搅拌装置包括搅拌桶；搅拌桶高度方向上自上往下分为下灰区、对流混合区、上水区；下灰区的顶部具有下灰口；对流混合区具有出浆口；上水区具有进水口；进水口处于搅拌桶低端的侧壁上；在搅拌桶内，还设置有多组搅拌翅，多组搅拌翅的转轴同轴；其中处于最上部一组搅拌翅为正螺旋，其余组搅拌翅为反螺旋；其中，正螺旋搅拌翅处于下灰区，反螺旋搅拌翅处于上水区。与现有技术相比，通过在搅拌桶内设计正螺旋和反螺旋，二者之间形成对流混合区，转动过程中，正螺旋搅拌翅加速水泥灰下沉，反螺旋搅拌翅加速上水速度，减少大颗粒沉积，并在出浆口附近形成强对流混合区。

Description

一种搅拌系统
技术领域
本发明涉及矿业注浆技术领域，具体来说是用于制造水泥浆液的搅拌系统。
背景技术
配套一级搅拌主要针对小流量、低比重和注浆持续时间短的注浆工程。
配套一级搅拌在制浆过程中当浆液比重达到1.24时(水灰比2.5:1)，出现一级“搅拌池”堵塞、漫灰与搅拌不均匀等问题，无法满足工程对浆液配比要求；另在长时间连续注入低比重浆液后出现离心泵叶轮堵塞、上水不畅等问题，达不到连续高强度注浆要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中离心泵叶轮堵塞、上水不畅等缺陷，提供一种搅拌系统来解决上述问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述技术目的：
一种搅拌系统，包括一级搅拌装置、二级搅拌装置；所述一级搅拌装置通过管道与所述二级搅拌装置连接；所述一级搅拌装置包括搅拌桶；所述搅拌桶高度方向上自上往下分为下灰区、对流混合区、上水区；所述下灰区的顶部具有下灰口；所述对流混合区具有出浆口；所述上水区具有进水口；所述进水口处于所述搅拌桶低端的侧壁上；在所述搅拌桶内，还设置有多组搅拌翅，所述多组搅拌翅的转轴同轴；其中处于最上部一组搅拌翅为正螺旋，其余组搅拌翅为反螺旋；其中，所述正螺旋搅拌翅处于所述下灰区，所述反螺旋搅拌翅处于所述上水区。
优选的，所述下灰口在远离所述出浆口的一侧顶部。
优选的，所述进水口水柱喷射方向与反螺旋搅拌翅的运动方向一致。
优选的，所述出浆口包括内口和外口；所述内口开设在所述搅拌桶的侧壁上；在所述内口的外部固定有连接装置；所述外口开设在所述连接装置上。
优选的，所述外口高于所述内口。
优选的，水泥颗粒在静水体中沉降速度：V1＝((ρs-ρ)gd2)/18μ＝0.003(m/s)；
其中：ρs为水泥灰密度，单位为Kg/m3；ρ为水密度，单位为Kg/m3；g为重力加速度，单位为m/s2；d为比重≥97％水泥粒径，单位为m；μ为水的动力粘滞系数，单位为Pa·s；
所述上水区断面上水速度V2取为nV1，即：V2＝nV1＝V进水÷(3600×r2×3.14)，r为搅拌桶半径，V进水为自动进水量25m3/h；当n＝1时，r＝0.8m；当n＝2时，r＝0.6m；当n＝3时，r＝0.5m。
优选的，n＝2。
优选的，所述搅拌桶高度为115cm；所述搅拌桶内液面高度为95cm；其中下灰区15cm、对流混合区20cm、上水区60cm；所述内口上沿距所述搅拌桶上口沿35cm。
优选的，所述正螺旋和与其相邻的反螺旋之间形成所述对流混合区。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
通过在搅拌桶内设计正螺旋和反螺旋，二者之间形成对流混合区，转动过程中，正螺旋搅拌翅加速水泥灰下沉，反螺旋搅拌翅加速上水速度，减少大颗粒沉积，并在出浆口附近形成强对流混合区；
高位的出浆口，避免了浆液在管道内沉淀，最终堵塞管道；
由于进水口水柱喷射方向与反螺旋搅拌翅的运动方向一致，利用水流喷射速度，激起底部沉积颗粒物；
根据计算，将搅拌桶的半径设计为0.6m，不仅能够满足现在施工需求，实验表明，注浆过程中未出现漫灰、堵塞以及搅拌不均匀等现象，工程进展顺利；
本发明提供的15cm的下灰区、20cm的对流混合区、65cm的上水区，使得搅拌装置结构精致，工作效率高，维护便捷；
连接装置的设计，使出浆口的内、外口连通，并且外口高于内口一定高度，是确保下灰区的存在；否则，灰直接通过出浆孔涌出。
附图说明
图1为本发明一种搅拌系统中一级搅拌装置的结构示意图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
一种自动制浆系统，包括一级搅拌装置、二级搅拌装置(图中未示出)；一级搅拌装置与二级搅拌装置通过管道1连接。
一级搅拌装置，包括搅拌桶；搅拌桶高度方向上自上往下分为下灰区21、对流混合区22、上水区23；下灰区21的顶部具有下灰口211；对流混合区22具有出浆口221；上水区23具有进水口231；在搅拌桶内，还设置有多组搅拌翅，多组搅拌翅的转轴同轴。其中处于最上部一组搅拌翅为正螺旋，其余组搅拌翅为反螺旋。其中，正螺旋搅拌翅处于下灰区21，反螺旋搅拌翅处于上水区23。
本发明提供的自动制浆系统，其中一级搅拌装置的出浆口221高于二级搅拌装置的进浆口。
本发明提供的以及搅拌装置，总共设置了三组搅拌翅，最上面一组为正螺旋搅拌翅24，下面两组为反螺旋搅拌翅25。在正螺旋搅拌翅24和与其相邻的反螺旋搅拌翅25之间形成一个对流混合区22，目的在进入二级搅拌装置前基本搅拌均匀。
本发明提供的一级搅拌装置，下灰口211在远离出浆口221的一侧顶部，便于水泥灰与水充分混合搅拌。进水口231处于搅拌桶的底端侧壁，其水柱喷射方向与反螺旋搅拌翅25的运动方向一致，利用水流喷射速度，激起底部沉积颗粒物。
本发明提供的出浆口221包括内口2211和外口2212；内口2211开设在搅拌桶的侧壁上；在内口2211的外部固定有连接装置2213；外口2212开设在连接装置2213上。外口2212高于内口2211，且外口2212的下沿与下灰区21等高，即与搅拌桶内的液面等高，便于浆液从外口2212流出，保证搅拌桶内的液面高度。水泥浆经搅拌后，从内口2211溢流进入连接装置2213，经过连接装置2213对其速度的消减，使水泥浆从外口2212匀速流入二级搅拌系统。更重要的是，连接装置2213的设计，使出浆口的内、外口连通，并且外口高于内口一定高度，是确保下灰区的存在；否则，灰直接通过出浆孔涌出。
根据斯托克斯公式，水泥颗粒假设为球形，水泥颗粒在静水体中沉降速度：
V1＝((ρs-ρ)gd2)/18μ＝0.003(m/s)；
其中：ρs为水泥灰密度，单位为Kg/m3；ρ为水密度，单位为Kg/m3；g为重力加速度，单位为m/s2；d为比重≥97％水泥粒径，单位为m；μ为水的动力粘滞系数，单位为Pa·s；
为防治水泥颗粒在搅拌桶底部发生大量沉积，影响正常注浆，上水区23断面上水速度V2取为nV1，即：V2＝nV1＝V进水÷(3600×r2×3.14)，r为搅拌桶半径，V进水为自动进水量25m3/h；当n＝1时，r＝0.8m；当n＝2时，r＝0.6m；当n＝3时，r＝0.5m。
经过多次实验后，当n＝2时，r＝0.6,即搅拌桶的半径为0.6m时，能够满足现场工作要求。
为了使搅拌效果更好，本发明提供的搅拌桶高度为115cm；桶内液面高度为95cm，其中，内口2211距搅拌桶上口沿35cm，用作下灰区21，即下灰区21高15cm，正螺旋搅拌翅24将水泥灰向下输送。对流混合区22高20cm，为正螺旋搅拌翅24和与其相邻的反螺旋搅拌翅25之间的区域。上水区23高65cm。正螺旋搅拌翅24加速水泥灰下沉，反螺旋搅拌翅25加速上水速度，减少大颗粒沉积，并在出浆口附近形成强对流混合区，使水和水泥灰在对流混合区22充分混合。
一级搅拌装置的现场试验，现场为了增大上水速度以减少水泥颗粒沉积，通过增大搅拌电机功率、搅拌翅宽度以及减小进水口231尺寸来实现的，现场测试数据显示，如表1所示，新一级搅拌满足生产要求。
表1：现场取样测试数值与设计值对照表
通过重新设计的一级搅拌现场已注入浆量11400m3，其中比重1.2的浆量3600m3，比重1.3的浆量5100m3，比重1.4及以上浆量2700m3，注浆过程中未出现漫灰、堵塞以及搅拌不均匀等现象，工程进展顺利。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种搅拌系统，包括一级搅拌装置、二级搅拌装置；所述一级搅拌装置通过管道与所述二级搅拌装置连接；其特征在于：所述一级搅拌装置包括搅拌桶；所述搅拌桶高度方向上自上往下分为下灰区、对流混合区、上水区；所述下灰区的顶部具有下灰口；所述对流混合区具有出浆口；所述上水区具有进水口；所述进水口处于所述搅拌桶底端的侧壁上；在所述搅拌桶内，还设置有多组搅拌翅，所述多组搅拌翅的转轴同轴；其中处于最上部一组搅拌翅为正螺旋，其余组搅拌翅为反螺旋；其中，所述正螺旋搅拌翅处于所述下灰区，所述反螺旋搅拌翅处于所述上水区；所述出浆口包括内口和外口；所述内口开设在所述搅拌桶的侧壁上；在所述内口的外部固定有连接装置；所述外口开设在所述连接装置上；所述下灰口在远离所述出浆口的一侧顶部；所述进水口水柱喷射方向与反螺旋搅拌翅的运动方向一致。
2.根据权利要求1所述的一种搅拌系统，其特征在于：所述外口高于所述内口。
3.根据权利要求1所述的一种搅拌系统，其特征在于：水泥颗粒在静水体中沉降速度：V1＝((ρs-ρ)gd2)/18μ＝0.003(m/s)；
其中：ρs为水泥灰密度，单位为Kg/m3；ρ为水密度，单位为Kg/m3；g为重力加速度，单位为m/s2；d为比重≥97％水泥粒径，单位为m；μ为水的动力粘滞系数，单位为Pa·s；
所述上水区断面上水速度V2取为nV1，即：V2＝nV1＝V进水÷(3600×r2×3.14)，r为搅拌桶半径，V进水为自动进水量25m3/h；当n＝1时，r＝0.8m；当n＝2时，r＝0.6m；当n＝3时，r＝0.5m。
4.根据权利要求3所述的一种搅拌系统，其特征在于：n＝2。
5.根据权利要求1所述的一种搅拌系统，其特征在于：所述搅拌桶高度为115cm；所述搅拌桶内液面高度为95cm；其中下灰区15cm、对流混合区20cm、上水区60cm；所述内口上沿距所述搅拌桶上口沿35cm。
6.根据权利要求1所述的一种搅拌系统，其特征在于：所述正螺旋和与其相邻的反螺旋之间形成所述对流混合区。
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