CN1329933A - 制备固体－水混合物的方法和实施这种方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备固体－水混合物的方法以及用于实施这种方法的装置,它采用一可封闭的容器,在容器的中央设置一轴4,在容器底部设置一叶轮6。本发明的特征在于,采用结构简单的容器,借助于叶轮的特定结构形式(带有注射孔11和破碎面12),应用一种较大粒度的固体原料,并加入饮用水,得到一种高级的固体－液体混合物,一直到制成一种胶质系或完成胶凝化。

Description

制备固体-水混合物的方法和实施这种方法的装置

本发明涉及一种方法和实施这种方法的装置，所述方法用于在可封闭的容器中制备一种固体-水混合物，在该容器的中央设置一轴，在容器的底部区域设置一由该轴驱动的叶轮。

EP0134890B1公开了一种制造高级固一液混合物的装置，这种装置采用了一个具有双曲线形垂直外轮廓线的容器，其内设置一个旋转对称的内容器。内容器的外壳与外容器之间的距离在整个内容器的高度范围内都相等。在内容器和外容器的底部设置一个推进装置，通过该装置，将被制备的材料从内外容器之间的空间输送到内容器中，在内容器运转时，材料以螺旋线形经过一双曲线形螺旋叶片形成的路线，并可重新回到推进装置的区域。在内容器运转时，由于在那里形成了涡流(旋涡)，所以，固体部分的粒度会减小，材料的粘性会提高。在上述装置多次运转后，固体-水混合物发生从乳浊液向胶质系的转换或者说胶凝化了。

以前公知的这种装置存在着结构复杂的缺点。它必须具有两个双曲线形垂直外轮廓线的旋转对称体。因为上述装置主要基于以下工作原理，即，通过物料在内容器运转时作螺旋形运动来实现固体的粒度减小和所需的水质改变。此外，上述推进装置基本上只有输送功能，其本身并不促进或者只是很少有助于减小粒度或改变水质。从上述现有技术出发，本发明的基本任务是提供一种方法和实施该方法的装置，它在较高的生产能力的前提下，使装置的结构在技术上很简单，这种装置的容器不采用双曲线形垂直外轮廓线，特别是，它这样来设计用于输送材料的叶轮，使其在相当大的程度上有助于将固体-水混合物从乳浊液向胶质系转变或者说胶凝化，并对将制备好的物料从容器中排出起辅助作用。

固体材料-水混合物应该理解为例如水泥、达马树脂、陶土、泥浆等固体与具有饮用水质的水的混合物。

试验表明，一种按照本发明的方法通过将锆石纤维、铁粉、铁钉、石英砂、泥浆、陶土、达马树脂或塑料进行简单混合而制成的水泥-水混合物可以进一步用机械进行加工。

本发明通过下述方法并通过实施这一方法的装置来完成这一任务。

本发明方法特征在于：在叶轮以较低的转速运转时，固体-水混合物送入容器中，这可以通过容器盖或者通过一个设置在容器上部的注入孔进行。在注入过程之后，叶轮的转速分级或者无级地提高到一个较高的转速，这一转速根据所用混合物的类型保持一预定时间。在叶轮转动期间内，叶轮和与水混合的固体，例如，符合EN196(PZ32，5)的工业水泥接触，并且这些混合物被压过叶轮的注射孔。这时，水泥颗粒不仅由于与叶轮的其余部分接触，而且特别是由于挤压穿过注射孔而被挤碎，这一方面是由于在逆着运转方向上缩小的注射孔内的摩擦所造成的，另一方面是由于从注射孔中挤出的材料成分的速度提高了，这些材料成分以很大动能撞击在下一个叶轮臂的破碎面上。由此而产生的离心力以及叶轮的特殊布置造成物料流在容器内壁上升高到一个基本上由叶轮转速所决定的可选择的高度。接着，这些升高的物料在升高的物料与轴及其防护管之间的空间中回降到叶轮区内，重新进入前述循环。试验表明，在这一过程中，上述工业水泥的粒度可以减小到一定的数量级，其中60％减小到小于3微米的范围内，30％大于3微米，10％为飞灰。同时还发生了水质的物理破碎，这种物理破碎使得在上述例子中形成水泥胶，在水泥因素为1的情况下，根据装置的运行时间和所希望的粒度，水的因素在0.25和0.5之间。由于叶轮破碎面的特殊设计，在所述方法的最后步骤中，所制备的材料在保持叶轮的低转速的情况下被引导到容器的底部，并从底部抽走。

例如，在制造一种水泥-水混合物的过程中，根据本发明得到一种最终产品，其特征在于，它具有95至120N/mm²的高耐压强度；40％的抗弯强度，这与其它的水泥混合物相比是比较高的；极好的水渗透性；良好的抽送性能；收缩性低于10％，这是很有利的；与任何物质都可以很好地混合。因此，这种最后的产品构成一种矿物学上的非晶形物质，即使在加压水的作用下，对矿物密封和强化也是很有利的。

用于实施这种方法的装置的特征在于：采用一个设计成圆筒形的容器，该容器具有一个横载面凸起的底部，在底部的最深处设置用于排放制备好的物料的装置。最好在容器的底部最深处设置一个在叶轮轴的轴向上可调节的球形部分，其外表面的弯曲方向与容器底部的弯曲方向相反，并且与叶轮对正。借助于球形部分在轴向上的可调节性，即，可相对于叶轮调节，可以对被制备的物料的流动产生影响，并且适应各种被混合的物料，因此，可以用最小的能量消耗顺利地实现从悬浮液到胶质系的转变或者说胶凝化。

在本发明的另一实施形式中，上述球形部分还可以具有用于排出制备好的物料的排出孔。

在本发明的另一种实施形式中，轴以插接的方式支承在容器盖上，有利的是，它设置在一根防护管内，而该防护管与容器盖连接，不旋转，因此，只有轴的支承叶轮的下自由端从防护管中伸出。

按照本发明，叶轮具有多条叶轮臂，各叶轮臂具有至少一个注射孔，在旋转方向上的下一个叶轮臂上具有一个倾斜的破碎面。

注射孔设计成槽形，其横截面向着与旋转方向相反的方向减小，所述槽是这样设计的，在径向靠近轴的槽孔面大致与叶轮的周边相切，而远离轴的面与切向成一角度。借助于这种措施，最后提到的面对于制备的物料构成了附加的破碎面，这导致固体粒度的迅速减小。

按照本发明，上述破碎面是这样设计的，它沿着旋转方向设置在叶轮臂的前侧，并且在朝向球形部分的方向上向轴的中轴线倾斜。通过按照本发明的破碎面的设计，所制备的物料不仅受到离心力，而且向容器底部的方向偏斜，因此，在混合过程中，材料可靠地收集在容器底部的区域，在混合过程结束，叶轮转速减小时，最后的产品可以经排出装置排出。

为了降低制造成本，叶轮可以采用焊接构件；为了避免可能出现的材料缺陷，就是说，为避免叶轮臂可能的破裂，叶轮由多块重叠焊板接构成，即，由所谓“夹层板结构”构成。

总而言之，本发明的方法和所述的装置提供了一种制造高级且稳定的固体-水混合物的可能性，在利用较大粒度的固体原料和加入饮用水的情况下，能得到一种高级混合物，这种混合物具有上述特征，并且不会出现沉积。

下面结合实施例详细描述本发明。

图1是按照本发明的装置的垂直断面图；

图2是沿图1中的A-B线的断面图。

图1所示的容器1具有一圆筒壁2和一凸形的容器底部3，其上方用一个容器盖10盖住。容器1中装有一根轴4，一根保护管5包围着该轴。轴4的下端设有一个叶轮6。在容器底部3的区域内，一个排放装置8设置在底部3之外，一个球形部分7位于底部3内的最低处，其外表面14的弯曲方向与容器底部3的弯曲方向相反。球形部分7设计成可在叶轮方向上进行调节(调节方式和在图中未示出)。球形部分7还带有用于排出制备好的物料的排料孔15，并且可以沿着图中的向下的方向从容器中抽出。

在本实施例中，叶轮6具有六条叶轮臂16或17，各叶轮臂16上有槽形注射孔11。注射孔11的横截面沿着与旋转方向9相反的方向变窄，注射孔11靠近轴4的面18大致与叶轮6的周边相切。远离轴4的面19则与切线方向成一角度。

叶轮臂17上有一破碎面12，该面呈斜面20的形状，它设置在旋转方向上叶轮臂17的前方，并在向球形部分7延伸的同时接近轴4的纵轴线。

从图1中可以看出，当轴4沿着旋转方向9转动时，叶轮6对沿箭头方向运动的物料施加一个离心力，因此，这些物料在缸体式壁2的内壁上沿箭头所示的方向升高。此外，通过叶轮17的倾斜的破碎面12，物料向容器底部3偏转，因此，在这一区域也发生了一种搅拌混合。一直升高到高度H的物料在上部区域内受到向心力，并沿着图示的箭头方向到达升高的物料与防护管之间的中间空间13，然后重新回到叶轮6的区域内。在这一过程中，不仅通过叶轮6的直接作用，而且通过物料的升高和回流实现了本发明所力求的基于摩擦原理的混合-破碎过程。

Claims (12)

1.一种在可封闭的容器中制备固体-水混合物的方法，该容器的中央设有一轴，容器的下部设有一个由所述轴驱动的叶轮，其特征在于：在装入要制备的固体-水混合物之前，使所述叶轮(6)以一较低的转速运转，在装料时保持这一转速，在装料过程结束后，转速按照线性比例上升到一最大值，在预定的时间内保持这一最大转速，在叶轮(6)的旋转过程中，要制备的物料加速通过叶轮(6)上的注射孔(11)，并通过叶轮(6)上的破碎面(12)向容器底部(3)偏转，在容器壁(2)的内壁上，物料一直上升到一选定的高度(H)，要制备的物料在一面由轴(4)或其防护管(5)，另一面由升高的物料构成的中间空间(13)中下落到叶轮(6)的作用区域内，制备好的物料在叶轮(6)保持低转速的情况下借助叶轮(6)上的破碎面(12)引向容器的底部(3)，并从容器的下部区域排出。

2.一种实施权利要求1所述的方法的装置，其特征在于：容器(1)为圆筒形结构。

3.如权利要求1和2所述的装置，其特征在于：容器(1)具有一个横截面凸起的容器底部(3)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于：在容器底部的底部最深处设置一个用于排出制备好的物料的装置。

5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于：在容器(1)的底部(3)的最深处设置一个在叶轮轴(轴4)的轴向上可调的球形部分(7)，其外表面(14)向与容器底部(3)相反的方向弯曲，并与叶轮(6)对准。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述球形部分(7)上带有用于排出制备好的物料的排出孔(15)。

7.如权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于：轴(4)以插接的方式支承在容器盖(10)内。

8.如权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于：轴(4)设置在一与容器盖(10)不可转动地连接的防护管(5)内。

9.如权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于：叶轮(6)具有多个叶轮臂(16、17)，各叶轮臂(16)具有至少一个注射孔(11)，在旋转方向上的下一个叶轮(17)具有一个倾斜的破碎面(12)。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：注射孔(11)设计成槽形孔，其横截面逆着旋转方向减小。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于：在轴(14)的轴向上形成注射孔(11)，并且其边界与轴(14)相邻的面(18)大致与叶轮(6)的周边相切，远离轴(4)的面(19)与切线方向成一角度。

12.如权利要求5和9所述的装置，其特征在于：在旋转方向(9)上，破碎面(12)设置在叶轮臂(17)的前侧，倾斜段(20)在球形部分(7)的方向上向着轴(4)的中央纵轴(21)延伸。

13.如权利要求1-12中任一项所述的装置，其特征在于：叶轮(6)由多块焊接在一起的板(夹层板结构)构成。

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