CN107662284A - 一种实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，包括泥浆制备与混合装置和泡沫制备装置；泥浆制备与混合装置包括搅拌装置和加料装置，搅拌装置包括内置搅拌轴的搅拌锅，搅拌轴主轴设有中空内腔，中空内腔与外界相通；泡沫制备装置包括存储发泡剂的储存箱、存储水的储水器、混合器、压缩空气供给装置和发泡器，储存箱内的发泡剂与储水器内的水通过管路流入混合器内进行混合，混合器和压缩空气供给装置均连通发泡器；储存箱与混合器之间、储水器与混合器之间、混合器与发泡器之间、压缩空气供给装置与发泡器之间均设置有控制相应流体流量的流量控制装置。本发明中的泡沫混凝土制备一体机一体模式使整个流程操作简便，省时省力且效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫混凝土制备装置，尤其涉及一种可精准控制量的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机。
背景技术
泡沫混凝土是一种在混凝土中掺入泡沫混合搅拌而成的混凝土，具有重度小，流动性好，隔热保温的优点，被广泛运用于裂缝的修补，或者用其浇筑隔热保温的构件。因此泡沫混凝土在未来新型材料领域拥有广阔的前景。
为更好的研究泡沫混凝土的性能，在实验室常常需要配置泡沫混凝土，用其进行各种试验。而在实验室泡沫混凝土的制备过程耗时耗力，操作繁复，并主要存在以下两方面的问题：一是泡沫的质量问题，在实验室中泡沫的制取是人工将发泡剂和水按照一定比例配制稀释后，将其泵入发泡器，和压缩空气一起进行发泡。在这个过程中，发泡剂用量，气压和活塞泵压力都会影响泡沫质量，现有实验室制备泡沫技术调节过程复杂过程麻烦，不能做到精准剂量，导致制备的泡沫质量不稳定，对研究泡沫混凝土性能产生极大阻碍作用。二是在泡沫与混凝土的掺混过程中，若搅拌时间过长，可以充分混合但泡沫破损严重，极大降低泡沫混凝土性能；若搅拌时间过短，泡沫与混凝土不能均匀掺混，也极大影响泡沫泡沫混凝土性能。
发明内容
本发明为了解决现有技术中发泡过程中原料用量不易控制，泡沫质量无法保证的问题，提供了一种实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机。
为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：一种实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，包括泥浆制备与混合装置和泡沫制备装置；
所述泥浆制备与混合装置包括搅拌装置和加料装置，所述搅拌装置包括内置搅拌轴的搅拌锅，所述搅拌轴主轴设有中空内腔，所述中空内腔与外界相通；
所述泡沫制备装置包括存储发泡剂的储存箱、存储水的储水器、混合器、压缩空气供给装置和发泡器，所述储存箱内的发泡剂与储水器内的水通过管路流入所述混合器内进行混合，所述混合器和所述压缩空气供给装置均连通所述发泡器；所述储存箱与所述混合器之间、所述储水器与所述混合器之间、所述混合器与所述发泡器之间、所述压缩空气供给装置与所述发泡器之间均设置有控制相应流体流量的流量控制装置。
进一步的，所述储存箱与所述混合器之间设有控制发泡剂流量的可调电子阀、涡轮流量计和流量显示器。
进一步的，所述储水器与所述混合器之间设有用于控制水流量的可调电子阀、涡轮流量计和流量显示器。
进一步的，所述混合器与所述发泡器之间设有薄膜式水泵和自动调速仪，所述混合器出口与薄膜式水泵相连，所述薄膜式水泵上设置用于控制流速的自动调速仪。
进一步的，所述压缩空气供给装置为空气压缩机，所述空气压缩机与所述发泡器之间设有自动调压阀、自适应压力平衡控制器和气泵，自动调压阀与自适应压力平衡调节器相连，自适应压力平衡调节器连接气泵，当自适应压力平衡器调节压力稳定后，自动调压阀自动按下，空气压缩机稳定地向气泵内输气。
进一步的，所述混合器中设置螺旋搅拌器，所述搅拌器由驱动装置提供动力。
进一步的，所述加料装置包括进料口、减水剂加料口和加水口，所述减水剂加料口设置减水剂针管量筒，所述减水剂针管量筒连接有减水剂储备装置，所述减水剂针管量筒连接有一按压弹簧；当设置量的减水剂进入针管量筒后，针管自动按下将减水剂泵入搅拌箱中。
进一步的，所述搅拌轴包括主轴和搅拌页，搅拌轴的内腔沿主轴轴向设置，所述内腔侧壁上设有若干与外界相通的孔洞，所述泡沫通过所述孔洞流入泥浆中。
进一步的，所述发泡器连接一个三通阀，所述三通阀连接两个管路，一个连接搅拌轴的内腔，另一个由喷嘴向外喷射。
进一步的，所述泥浆制备与混合装置和泡沫制备装置均置于同一机壳内，所述机壳底部设置万向轮。
本发明所产生的有益效果包括：本发明中的泡沫成型装置由于采用可调式电子阀配合涡轮流量计以及流量显示器调控技术，发泡剂，水和减水剂的用量得到精确控制；由于采用自适应压力平衡控制器调压系统，所制备的泡沫出泡稳定，质量好；本发明中的泡沫混凝土制备一体机由于采用在利用搅拌棒上圆形孔洞的泡沫泵送技术，泡沫破损率低，短时间内混合效果好，所制备的泡沫混凝土质量好，一体模式使整个流程操作简便，省时省力且效率高。
附图说明
图1是具体实施方式气料流转示意图；
图2是本发明装置外壳；
图3是本发明装置结构示意图（卸除外壳）；
图4是所述参数控制装置具体示意图；
图5是所述搅拌轴具体示意图；
图6是图5的A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
一种实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，如附图1和附图4所示，包括泥浆制备与混合装置和泡沫制备装置，集成于一个机壳24内；机壳底部设置万向轮25；所述机壳侧面开孔，泡沫制备装置包括压缩空气供给装置和发泡装置。
所述泥浆制备与混合装置Ⅰ设置进料口23、出水机制10、搅拌装置21、底座26和电机19，所述进料口23位于所述搅拌装置21的正上方；所述出水机制10即储水器上设置可控制流量的可调电子阀7b、涡轮流量计8b和流量显示器9b；所述搅拌装置21包括半圆锥体搅拌锅21b和搅拌轴21a，搅拌轴结构如图5所示，所述搅拌轴21a固定在设置的固定装置27上，搅拌轴包括设有空腔的主轴和搅拌叶21a-2，主轴空腔21a-3上端可与发泡器管路连接，主轴空腔21a-3的侧壁上由下到上设置若干可让泡沫通过的圆形孔洞21a-1，当泡沫制备好后从孔洞流入已制备好的泥浆中，搅拌叶21a-2与半圆锥体搅拌锅外壳相抵靠，搅拌轴与电机19相连并由其提供动力；搅拌轴的搅拌方式及时间由设置在机壳上参数控制装置内的按钮21-c所控制；所述固定装置27中间开孔，孔洞位于进料口23的正下方，固定装置上还固定有减水剂针管量筒20，所述孔洞和所述减水剂针管量筒20均位于搅拌锅正上方，所述减水剂针管量筒20与设置在机壳上的减水剂储备装置30连接，管路上还设置可控流量的可调电子阀7d，并配置涡轮流量计8d和流量显示器9d，所述减水剂针管量筒20具上与针管连接有一按压弹簧；当设置量的减水剂进入针管量筒后，针管自动按下将减水剂泵入搅拌锅中；所述搅拌锅的右端通过一弹簧扣与机壳固定；所述弹簧扣一端固定在搅拌锅上，一端固定在机壳内的弹簧槽内，所述弹簧槽通过设置在机壳上的手动开关28控制，可上下移动；所述底座26为圆锥形，与搅拌锅底座完全契合，底座为可滑动形式，通过设置在机壳上的控制开关31控制；当实验结束后，将搅拌锅21b清洗后，放回底座26，按下底座上的控制开关31和与控制弹簧槽上下移动的手动开关28，搅拌锅回到最初位置;
所述压缩空气供给装置Ⅱ设置空气压缩机1、自动调压阀2、压力表3、自适应压力平衡控制器4和气泵5；所述空气压缩机1与自动调压阀2相连，所述自动调压阀2在自适应压力平衡控制器4将气压调节稳定后自动跳下，在自动调压阀4上也设置手动控制开关，可手动控制空气压缩机1的启闭；当空气压缩机运转时，压力表3时刻显示压力值，便于时刻观察；自动调压阀2与自适应压力平衡调节器4相连，自适应压力平衡调节器4连接气泵5，当自适应压力平衡器调节压力稳定后，自动调压阀2自动按下，空气压缩机1稳定地向气泵内输气；
所述发泡装置Ⅲ采用发泡剂发泡，发泡剂用设置的可调流量的可调式电子阀7a控制并实施，并配以涡轮流量计8a和流量显示器9a，所述发泡剂储存在机壳外的储存箱6中，并与所述可调式电子阀7a相连，可调式电子阀7a另一端管路连接混合器11，所述混合器11的另一端与控制储水器流量的可调电子阀7b相连；所述混合器中设置螺旋搅拌器，由电机19提供动力，所述电机19与泥浆制备装置采用同一电机设备，所述混合器11出口与薄膜式水泵12相连，所述薄膜式水泵12上设置自动调速仪13，自动调速仪13可自动控制流速稳定，也可手动操作；所述自动调速仪后设置一个手动控制开关14，控制整个管路的开闭；所述压缩空气供给装置Ⅱ中气泵5和所述手动控制开关14用水气泵总开关15连接，所述水气泵总开关15也可手动控制，与发泡器16连接，发泡器16后连接一个三通阀17，所述三通阀17连接两个管路，一个连接搅拌轴21a，一个直接由喷嘴18向外喷射，在装置运行过程中三通阀17与搅拌轴管路连通，当装置运行结束后三通阀与向外喷射管路连接；在连接搅拌轴的管路上设置可调流量的可调电子阀7c，并配以涡轮流量计8c和流量显示器9c；为精确计量流入混凝土中泡沫量，防止因管路内残留而引起计量不精准，所述涡轮流量8c设置在与与搅拌轴相接的位置；当实验结束后，手动打开水气泵总开关15，自动调压阀2，关闭水泵开关14，管路内残余泡沫从喷嘴18向外喷出；防止管路内剩余泡沫或液体腐蚀管路；
本发明的机壳上还设有参数控制装置Ⅳ，该装置位于机壳24表面，上面集中有分别于储水器10、发泡剂储存箱29，发泡器16和减水剂储存箱30连接的4个流量显示器9b、9a、9c、9d及4个可调式电子阀门7b、7a、7c、7d；与空气压缩机1相连的自动按压阀手动开关2；水泵开关14；水气泵总开关15；以及控制搅拌方式的机制21c，所述控制搅拌方式机制21c分为泥浆搅拌控制机制和泡沫泥浆混合搅拌装置，分别设置一个搅拌快慢的控制按钮21c-1、21c-2和搅拌时间的控制按钮21c-3、21c-4；所述搅拌快慢的控制按钮21c-1、21c-2共有三个档位，中间为停止，向左滑为快搅，向右滑为慢搅；在所述参数控制装置部分中下部设置一个总装置开关控制按钮31；在实验开始前，先依次设置好各参数，在进料口23中放入先前配置好的水泥等干料，按下总开关31，装置开始运行，当装置运行结束后，即可得按要求配置好的泡沫混凝土。
为了使结构更加紧凑，以及实验进行的方便性，本发明中的储水器、发泡剂储存箱、减水剂储存箱都安装在机壳外部，并可进行拆卸，这样就可以方便水、发泡剂、减水剂的罐装，又可有效减小装置的体积，并且方便实验里自由移动。
本发明装置的具体操作及运转过程为：在参数控制装置部分先设置好泥浆搅拌方式和时间，泡沫泥浆混合搅拌方式和时间，以及泥浆制备所需用水量，发泡剂用量，发泡剂稀释用水量，减水剂用量和泡沫量后，打开总开关，装置开始运转工作；工作流程为先从进料口放入配好的水泥干料，打来总开关，与储水器连接的可调式电子阀打开，水流入搅拌锅中，此过程中该管路上的流量显示器时时显示流入总流量，当达到设定的泥浆制备所需用水量后，该可调式电子阀关闭；搅拌器开始工作，当达到设置好的泥浆搅拌时间后，与储水器连接的可调式电子阀打开，水流入混合器中，同样该管路上的流量显示器时时显示流入总流量，当达到设定的发泡剂稀释用水量后，该可调式电子阀关闭；与发泡剂相连的可调式电子阀打开，发泡剂流入混合器中，此管路上的流量显示器时时显示流入总流量，当达到设定的发泡剂用量后，可调式电子阀关闭；混合器搅拌1分钟后，控制薄膜式水泵的开关打开，自动调速仪开始工作，是流速稳定，同时空气压缩机开始工作，当自适应平衡控制器使气压稳定后，自动调压阀自动按下，当流速和气压均稳定后水气泵总开关打开，发泡器开始工作，与发泡器连接的可调式电子阀打开，泡沫经管路流入搅拌轴中，该管路上的流量计显示泡沫流入量，当达到设置的泡沫量后，该可调式电子阀关闭；与减水剂储存箱相连的可调式电子阀打开，该管路上的流量显示器时时显示流入总流量，当达到设定的减水剂量后，可调式电子阀关闭；可调式搅拌器重新开始工作，此过程中泡沫从搅拌轴上的圆孔中流入泥浆并在搅拌轴的转动下与泥浆充分混合，当达到设定的泡沫泥浆搅拌时间后停止工作，搅拌锅下沉到底座上，按下底座上的控制开关，搅拌锅从机壳内滑出，至此泡沫混凝土制备完成；当实验结束后，手动打开水气泵总开关，自动调压阀，关闭水泵开关，管路内残余泡沫向外喷出；将搅拌锅清洗后，放回底座，按下底座上的控制开关和与控制弹簧槽上下移动的手动开关，搅拌锅回到最初位置，即可进行下一次实验。
本发明提供一种实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其创新点在于：
a.整个泡沫混凝土的制备过程采用全自动模式，在试验开始前只需将各参数设置好，并加入配置好的水泥等原材料，打开控制开关即可获得成品泡沫混凝土；
b.制备泡沫混凝土的原材料包括水，发泡剂以及减水剂的计量和混合，都是采用分别于储水器，发泡剂，减水剂相连的可调流量的可调式电子阀配合涡轮流量计以及流量显示器控制并实施的；
c.压缩空气的稳定性采用自适应压力平衡控制器结合自动调压阀控制和实施，自动调压阀上设置手动按钮，必要时可手动操作，保证进入气泵压缩空气的稳定；
d.泡沫与泥浆的混合装置，是采用在搅拌棒上的圆形孔洞，直接将制备的泡沫从孔洞中泵入泥浆中，并同时进行混合搅拌，混合效果好，速率快；泡沫质量稳定且体积可控；
e.发泡器管路后设置三通阀，其中一管路直接向外喷射，当实验结束后，可将管路内残余泡沫吹出，防止管路腐蚀；
从以上技术方案可以看出，由于采用全自动一体模式整个流程操作简便，省时省力且效率高；由于采用可调式电子阀配合涡轮流量计以及流量显示器调控技术，发泡剂，水和减水剂的用量得到精确控制；由于采用自适应压力平衡控制器调压系统，所制备的泡沫出泡稳定，质量好；由于采用在利用搅拌棒上圆形孔洞的泡沫泵送技术，泡沫破损率低，短时间内混合效果好，所制备的泡沫混凝土质量好。从而实现了本发明的目的。
上述关于上下左右的位置描述均为正常使用状态下工作人员面对装置的位置关系。
Claims (10)
1.一种实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：包括泥浆制备与混合装置和泡沫制备装置；
所述泥浆制备与混合装置包括搅拌装置和加料装置，所述搅拌装置包括内置搅拌轴的搅拌锅，所述搅拌轴主轴设有中空内腔，所述中空内腔与外界相通；
所述泡沫制备装置包括存储发泡剂的储存箱、存储水的储水器、混合器、压缩空气供给装置和发泡器，所述储存箱内的发泡剂与储水器内的水通过管路流入所述混合器内进行混合，所述混合器和所述压缩空气供给装置均连通所述发泡器；所述储存箱与所述混合器之间、所述储水器与所述混合器之间、所述混合器与所述发泡器之间、所述压缩空气供给装置与所述发泡器之间均设置有控制相应流体流量的流量控制装置。
2.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述储存箱与所述混合器之间设有控制发泡剂流量的可调电子阀、涡轮流量计和流量显示器。
3.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述储水器与所述混合器之间设有用于控制水流量的可调电子阀、涡轮流量计和流量显示器。
4.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述混合器与所述发泡器之间设有薄膜式水泵和自动调速仪，所述混合器出口与薄膜式水泵相连，所述薄膜式水泵上设置用于控制流速的自动调速仪。
5.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述压缩空气供给装置为空气压缩机，所述空气压缩机与所述发泡器之间设有自动调压阀、自适应压力平衡控制器和气泵，自动调压阀与自适应压力平衡调节器相连，自适应压力平衡调节器连接气泵，当自适应压力平衡器调节压力稳定后，自动调压阀自动按下，空气压缩机稳定地向气泵内输气。
6.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述混合器中设置螺旋搅拌器，所述搅拌器由驱动装置提供动力。
7.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述加料装置包括进料口、减水剂加料口和加水口，所述减水剂加料口设置减水剂针管量筒，所述减水剂针管量筒连接有减水剂储备装置，所述减水剂针管量筒连接有一按压弹簧；当设置量的减水剂进入针管量筒后，针管自动按下将减水剂泵入搅拌箱中。
8.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述搅拌轴包括主轴和搅拌页，搅拌轴的内腔沿主轴轴向设置，所述内腔侧壁上设有若干与外界相通的孔洞，所述泡沫通过所述孔洞流入泥浆中。
9.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述发泡器连接一个三通阀，所述三通阀连接两个管路，一个连接搅拌轴的内腔，另一个由喷嘴向外喷射。
10.根据权利要求1所述的实验室用全自动泡沫混凝土制备一体机，其特征在于：所述泥浆制备与混合装置和泡沫制备装置均置于同一机壳内，所述机壳底部设置万向轮。
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