IT201800010036A1 - DEVICE FOR THE MIXING OF CEMENTITIOUS SLURRY, AND METHOD AND EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF CEMENTITIOUS SLURRY - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
annessa a domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: attached to a patent application for industrial invention entitled:
DISPOSITIVO PER LA MISCELAZIONE DI SLURRY CEMENTIZIO, E METODO ED APPARECCHIATURA PER LA PRODUZIONE DI SLURRY CEMENTIZIO DEVICE FOR THE MIXING OF CEMENTITIOUS SLURRY, AND METHOD AND EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF CEMENTITIOUS SLURRY
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione ha per oggetto un metodo per la produzione di slurry cementizio, ed un dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio utilizzabile in tale metodo, nonché una apparecchiatura per la produzione di slurry cementizio che incorpora il dispositivo. The present invention relates to a method for the production of cement slurry, and a device for mixing cement slurry which can be used in this method, as well as an equipment for the production of cement slurry which incorporates the device.
Come è noto, lo slurry cementizio è un prodotto liquido viscoso che comprende una miscela di acqua e cemento in polvere, eventualmente addizionati con specifici additivi (ad esempio pigmenti). As is known, cement slurry is a viscous liquid product which comprises a mixture of water and powdered cement, possibly added with specific additives (for example pigments).
Esso può essere utilizzato sia come base per la produzione di calcestruzzo aggiungendo inerti, sia da solo per la realizzazione di varie tipologie di manufatti edilizi (quali pavimentazione, intonaci, ecc…). It can be used both as a base for the production of concrete by adding aggregates, and on its own for the construction of various types of building products (such as flooring, plasters, etc ...).
La produzione di slurry cementizio viene comunemente realizzata per semplice miscelazione di acqua e cemento in polvere. È tuttavia noto che, a parità di composizione, lo slurry cementizio ottenibile con azioni di mescolamento diverse può presentare caratteristiche notevolmente diverse. In particolare, a parità di composizione, la modalità di mescolamento e la sua durata possono avere un importante impatto sia su lavorabilità e coesione dello slurry cementizio, sia sulle proprietà meccaniche del manufatto dopo l'asciugatura. Lo slurry cementizio, infatti, non è una semplice dispersione di particelle solide di cemento in acqua, ma comporta anche lo sviluppo di reazioni chimiche tra acqua e cemento, rese evidenti dallo sviluppo di calore all'interno della massa in lavorazione. The production of cement slurry is commonly carried out by simply mixing water and powdered cement. However, it is known that, with the same composition, the cement slurry obtainable with different mixing actions can have considerably different characteristics. In particular, with the same composition, the mixing method and its duration can have an important impact both on the workability and cohesion of the cement slurry, and on the mechanical properties of the product after drying. In fact, cement slurry is not a simple dispersion of solid concrete particles in water, but also involves the development of chemical reactions between water and cement, made evident by the development of heat inside the mass being processed.
In particolare, ciò che è stato constatato dalla richiedente, è anche che, a seconda della modalità di mescolamento adottata (e conseguentemente della sua durata), è possibile ottenere medesimi risultati in termini sia di lavorabilità (o consistenza) e coesione dello slurry cementizio, sia di proprietà meccaniche del manufatto dopo l'asciugatura. In particular, what was found by the applicant is also that, depending on the mixing method adopted (and consequently its duration), it is possible to obtain the same results in terms of both workability (or consistency) and cohesion of the cement slurry, and of mechanical properties of the product after drying.
Dato che il costo operativo principale legato alla produzione di slurry cementizio è quello del cemento in polvere utilizzato, appare immediatamente evidente che riuscire a mescolare acqua e polvere di cemento nel modo ottimale, potrebbe permettere di risparmiare polvere di cemento, e ridurre notevolmente il costo operativo di produzione dello slurry cementizio. Given that the main operating cost related to the production of cement slurry is that of the cement powder used, it is immediately evident that being able to mix water and cement powder in the optimal way, could save cement powder, and significantly reduce the operating cost. for the production of cement slurry.
Ad oggi, tuttavia, nella maggior parte delle applicazioni reali la scarsa qualità della miscelazione è tale da richiedere sempre l'utilizzo di una quantità di cemento in polvere ben maggiore di quella strettamente necessaria. To date, however, in most real applications the poor quality of the mixing is such as to always require the use of a much greater quantity of cement powder than is strictly necessary.
In questo contesto il compito tecnico alla base della presente invenzione è mettere a punto un metodo per la produzione di slurry cementizio e realizzare un dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio, che pongano rimedio agli inconvenienti citati. In this context, the technical task underlying the present invention is to develop a method for the production of cement slurry and to realize a device for mixing cement slurry, which remedy the aforementioned drawbacks.
È in particolare compito tecnico della presente invenzione mettere a punto un metodo per la produzione di slurry cementizio, e realizzare un dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio, che permettano di ottenere slurry cementizi con ottime caratteristiche sia di lavorabilità (o consistenza) e coesione dello slurry cementizio, sia di proprietà di resistenza meccanica del manufatto ottenibile dopo l'asciugatura, utilizzando quantità di polvere di cemento significativamente inferiori rispetto ai metodi e dispositivi comunemente oggi utilizzati nel settore. In particular, the technical task of the present invention is to develop a method for the production of cement slurry, and to realize a device for mixing cement slurry, which allow to obtain cement slurries with excellent characteristics of both workability (or consistency) and cohesion of the cement slurry, both of mechanical resistance properties of the product obtainable after drying, using significantly lower quantities of cement powder than the methods and devices commonly used today in the sector.
È ulteriormente compito tecnico della presente invenzione mettere a punto un metodo per la produzione di slurry cementizio, e realizzare un dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio, che permettano la produzione di slurry cementizio di ottima qualità in tempi inferiori rispetto agli impianti comunemente utilizzati. It is a further technical task of the present invention to develop a method for the production of cement slurry, and to provide a device for mixing cement slurry, which allow the production of excellent quality cement slurry in shorter times than commonly used plants.
Il compito tecnico e gli scopi indicati sono sostanzialmente raggiunti da un metodo per la produzione di slurry cementizio e da un dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio, in accordo con quanto descritto nelle unite rivendicazioni. The technical task and the aims indicated are substantially achieved by a method for the production of cement slurry and by a device for mixing cement slurry, in accordance with what is described in the attached claims.
Ulteriori, caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, della presente invenzione, fatta con riferimento agli uniti disegni, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become more evident from the detailed description of some preferred but not exclusive embodiments of the present invention, made with reference to the accompanying drawings, in which:
- la figura 1 mostra, in sezione assiale verticale (ad eccezione di alcuni particolari quali l'albero motore), un dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio realizzato in accordo con la presente invenzione; Figure 1 shows, in vertical axial section (with the exception of some details such as the drive shaft), a device for mixing cement slurry made in accordance with the present invention;
- la figura 2 mostra un particolare ingrandito di figura 1; figure 2 shows an enlarged detail of figure 1;
- la figura 3 mostra in vista frontale (da destra rispetto alla figura 1) di una girante parte del dispositivo di figura 1; Figure 3 shows a front view (from the right with respect to Figure 1) of an impeller part of the device of Figure 1;
- la figura 4 mostra la girante di figura 3 sezionata secondo la traccia IV-IV; - la figura 5 mostra, in vista assonometrica, una parete forata fissa parte del dispositivo di figura 1; - figure 4 shows the impeller of figure 3 sectioned along the line IV-IV; Figure 5 shows, in an axonometric view, a fixed perforated wall part of the device of Figure 1;
- la figura 6 mostra la parete forata di figura 5 in vista laterale; figure 6 shows the perforated wall of figure 5 in a side view;
- la figura 7 mostra, in vista laterale schematica, con alcune parti in trasparenza, una apparecchiatura per la produzione di slurry cementizio comprendente il dispositivo di figura 1; Figure 7 shows, in a schematic side view, with some parts in transparency, an apparatus for the production of cement slurry comprising the device of Figure 1;
- la figura 8 mostra, in vista frontale con alcune parti in trasparenza, l'apparecchiatura di figura 7; figure 8 shows, in front view with some parts in transparency, the apparatus of figure 7;
- la figura 9 mostra, ingrandito, il particolare IX dell'apparecchiatura di figura 7; Figure 9 shows an enlarged detail IX of the apparatus of Figure 7;
- la figura 10 mostra in vista laterale schematica una parte dell'apparecchiatura di figura 7, con illustrati alcuni tubi di immissione slurry nel serbatoio; e Figure 10 shows a schematic side view of a part of the apparatus of Figure 7, showing some pipes for introducing slurry into the tank; And
- la figura 11 mostra, in vista in sezione orizzontale, perpendicolarmente alla generatrice del serbatoio ed in corrispondenza di uno dei tubi di figura 10, una possibile distribuzione di tubi di immissione slurry attorno al serbatoio. Figure 11 shows, in horizontal section view, perpendicular to the generator of the tank and in correspondence with one of the pipes of Figure 10, a possible distribution of slurry inlet pipes around the tank.
Nel seguito verrà inizialmente descritto l'innovativo dispositivo di miscelazione oggetto della presente invenzione, successivamente l'apparecchiatura che lo comprende, ed infine il metodo di produzione dello slurry cementizio oggetto della presente invenzione. In the following, the innovative mixing device object of the present invention will be initially described, subsequently the apparatus which comprises it, and finally the method of production of the cement slurry object of the present invention.
Si noti che nel seguito della descrizione di questa domanda di brevetto le definizioni "slurry cementizio" e "miscela di acqua e polvere di cemento" verranno spesso utilizzata in modo intercambiabile con riferimento a tutte le fasi intermedie della produzione. Infatti, mentre si può propriamente parlare solo di "miscela di acqua e polvere di cemento" prima che la stessa cominci ad essere lavorata in accordo con la presente invenzione, e solo di "slurry cementizio" dopo la fine della lavorazione, in tutte le fasi intermedie di lavorazione è possibile considerare il prodotto come una miscela in via di trasformazione in vero e proprio slurry. It should be noted that in the remainder of the description of this patent application the definitions "cement slurry" and "mixture of water and cement powder" will often be used interchangeably with reference to all the intermediate stages of production. In fact, while we can properly speak only of "mixture of water and cement powder" before it begins to be processed in accordance with the present invention, and only of "cement slurry" after the end of processing, in all phases processing intermediates, it is possible to consider the product as a mixture being transformed into a real slurry.
Con riferimento alle figure citate, il dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio secondo la presente invenzione è stato globalmente indicato con il numero di riferimento 1. With reference to the aforementioned figures, the device for mixing cement slurry according to the present invention has been globally indicated with the reference number 1.
Come visibile in figura 1 e 2, il dispositivo 1 comprende innanzi tutto una struttura di contenimento 2 che definisce al proprio interno una camera di miscelazione 3. As can be seen in figures 1 and 2, the device 1 first of all comprises a containment structure 2 which defines inside it a mixing chamber 3.
Un albero motore 4 è montato a tenuta di liquido attraverso la struttura di contenimento 2, e presenta una prima estremità 5 posizionata nella camera di miscelazione 3, ed una seconda estremità 6 che è esterna alla struttura di contenimento 2. La seconda estremità 6 è collegabile in uso ad un motore di azionamento atto a mettere in rotazione l'albero motore 4 attorno ad un suo asse di rotazione 41. A motor shaft 4 is mounted in a liquid-tight manner through the containment structure 2, and has a first end 5 positioned in the mixing chamber 3, and a second end 6 which is external to the containment structure 2. The second end 6 can be connected in use with an actuation motor adapted to rotate the drive shaft 4 about its axis of rotation 41.
Nella forma realizzativa preferita, illustrata nelle unite figure, è inoltre prevista una struttura di supporto 7 che è solidale alla struttura di contenimento 2 ed è atta a supportare, centrare, e mantenere in posizione assialmente, l'albero motore 4 in corrispondenza di una sua porzione intermedia tra la prima estremità 5 e la seconda estremità 6. In the preferred embodiment, illustrated in the accompanying figures, a support structure 7 is also provided which is integral with the containment structure 2 and is capable of supporting, centering, and keeping axially the drive shaft 4 in correspondence with one of it. intermediate portion between the first end 5 and the second end 6.
La struttura di contenimento 2 comprende una bocca di ingresso 8 ed una bocca di uscita 9, che permettono la comunicazione di fluido tra la camera di miscelazione 3 e l'esterno. La bocca di ingresso 8 è allineata all'asse di rotazione 41 ed è centrata su di esso. The containment structure 2 comprises an inlet 8 and an outlet 9, which allow the communication of fluid between the mixing chamber 3 and the outside. The inlet 8 is aligned with the rotation axis 41 and is centered thereon.
Nella camera di miscelazione 3 è poi montata una parete forata 10, che è centrata sull'asse di rotazione 41, e che suddivide la camera di miscelazione 3 in una parte interna 11 e in una parte esterna 12 tra loro coassiali. La parte esterna 12 ha sviluppo vantaggiosamente anulare e circonda la parte interna 11, essendo posizionata in una posizione radialmente più esterna rispetto all'asse di rotazione 41. In the mixing chamber 3 there is then mounted a perforated wall 10, which is centered on the rotation axis 41, and which divides the mixing chamber 3 into an internal part 11 and an external part 12 which are coaxial to each other. The external part 12 has an advantageously annular development and surrounds the internal part 11, being positioned in a radially more external position with respect to the rotation axis 41.
La bocca di ingresso 8 è direttamente affacciata alla parte interna 11 della camera di miscelazione 3, mentre la bocca di uscita 9 è affacciata alla parte esterna 12 della camera di miscelazione 3. La parete forata 10 intercetta quindi i percorsi di fluido che si estendono dalla bocca di ingresso 8 alla bocca di uscita 9. The inlet 8 faces directly the internal part 11 of the mixing chamber 3, while the outlet 9 faces the external part 12 of the mixing chamber 3. The perforated wall 10 therefore intercepts the fluid paths extending from inlet 8 to outlet 9.
Nella forma realizzativa preferita (figure 4 e 5), la parete forata 10 presenta sviluppo tronco conico coassiale all'asse di rotazione 41, e con la base maggiore del tronco di cono rivolta verso la bocca di ingresso 8 della camera di miscelazione 3. In the preferred embodiment (Figures 4 and 5), the perforated wall 10 has a frusto-conical development coaxial with the axis of rotation 41, and with the larger base of the frustum-cone facing towards the inlet 8 of the mixing chamber 3.
Vantaggiosamente, la parete forata 10 presenta una pluralità di fori passanti 13 uniformemente distribuiti lungo tutto lo sviluppo della parete forata 10 stessa. Nella forma realizzativa illustrata, in particolare, i fori passanti 13 sono organizzati lungo quattro file circolari da sessanta fori equidistanti ciascuna, centrate sull'asse di rotazione 41 e distanziate una dall'altra, parallelamente all'asse di rotazione 41, di un passo costante. Preferibilmente, poi, la parete forata 10 presenta una pluralità di fori passanti 13 ciascuno con un'area di passaggio compresa tra 40 e 200 mm<2>, vantaggiosamente tra 60 e 130 mm<2>. Nelle forme realizzative preferite, inoltre, la parete forata 10 è realizzata in modo tale da presentare un rapporto tra superficie forata e superficie complessiva affacciata alla camera di miscelazione 3, compreso tra 1 a 5 ed 1 a 3. Advantageously, the perforated wall 10 has a plurality of through holes 13 uniformly distributed along the entire length of the perforated wall 10 itself. In the illustrated embodiment, in particular, the through holes 13 are organized along four circular rows of sixty holes each equidistant, centered on the rotation axis 41 and spaced from each other, parallel to the rotation axis 41, by a constant pitch . Preferably, then, the perforated wall 10 has a plurality of through holes 13 each with a passage area comprised between 40 and 200 mm <2>, advantageously between 60 and 130 mm <2>. In the preferred embodiments, moreover, the perforated wall 10 is made in such a way as to present a ratio between the perforated surface and the overall surface facing the mixing chamber 3, ranging from 1 to 5 and 1 to 3.
La prima estremità 5 dell'albero motore 4 è disposta in corrispondenza della parte interna 11 della camera di miscelazione 3, e a essa è solidale una girante centrifuga 14 anch'essa posizionata nella parte interna 11 della camera di miscelazione 3. In uso, come meglio descritto nel seguito, la girante centrifuga 14, posta in rotazione tramite l'albero motore 4, forza il passaggio della miscela a base di acqua (slurry) dalla parte interna 11 alla parte esterna 12 della camera di miscelazione 3, attraverso i fori passanti 13 della parete forata 10. The first end 5 of the motor shaft 4 is arranged in correspondence with the internal part 11 of the mixing chamber 3, and a centrifugal impeller 14 is integral with it, also positioned in the internal part 11 of the mixing chamber 3. In use, as best possible described below, the centrifugal impeller 14, rotated by the motor shaft 4, forces the passage of the water-based mixture (slurry) from the internal part 11 to the external part 12 of the mixing chamber 3, through the through holes 13 of the perforated wall 10.
In generale, la girante centrifuga 14 comprende una pluralità di pale 15, ma vantaggiosamente il loro numero è compreso tra 3 e 9. Come si vede nelle unite figure, ciascuna pala 15 si sviluppa preferibilmente a sbalzo, verso la bocca di ingresso 8, a partire da una piastra circolare di supporto 16 posta ravvicinata ad una parete della camera di miscelazione 3. Ciascuna pala 15 presenta inoltre un bordo esterno 17 (vale a dire quello radialmente più lontano dall'asse di rotazione 41) che è sostanzialmente controsagomato alla parete forata 10 e ad essa ravvicinato (vantaggiosamente la distanza tra il bordo esterno 17 e la parete forata 10 è inferiore a 2 mm, preferibilmente inferiore a 1 mm). Il profilo della pala 15 è inoltre tale che la pala 15 presenti altezza decrescente a partire dal proprio bordo interno 18 per andare verso il bordo esterno 17. In general, the centrifugal impeller 14 comprises a plurality of blades 15, but advantageously their number is between 3 and 9. As can be seen in the accompanying figures, each blade 15 is preferably cantilevered towards the inlet 8, to starting from a circular support plate 16 placed close to a wall of the mixing chamber 3. Each blade 15 also has an outer edge 17 (that is to say the one radially furthest from the rotation axis 41) which is substantially counter-shaped to the perforated wall 10 and close to it (advantageously the distance between the outer edge 17 and the perforated wall 10 is less than 2 mm, preferably less than 1 mm). The profile of the blade 15 is furthermore such that the blade 15 has a decreasing height starting from its internal edge 18 to go towards the external edge 17.
In accordo con le forme realizzative preferite, inoltre, in uso la girante centrifuga 14 viene attivata con una velocità di rotazione compresa tra 500 e 5000 giri/minuto, e/o una velocità tangenziale massima compresa tra 10 e 80 m/s. In accordance with the preferred embodiments, moreover, in use the centrifugal impeller 14 is activated with a rotation speed of between 500 and 5000 rpm, and / or a maximum tangential speed of between 10 and 80 m / s.
Alla bocca di ingresso 8 è associato un condotto di alimentazione 19 e, in accordo con un ulteriore aspetto innovativo della presente invenzione, il condotto di alimentazione 19 e/o la bocca di ingresso 8 (la bocca di ingresso 8 in figura 1, ma in generale quello dei due che guida effettivamente il flusso di slurry cementizio in ingresso nella camera di miscelazione 3) sono sagomati in modo tale da definire almeno un condotto di immissione 20. Tale condotto di immissione 20 ha sezione crescente verso la girante centrifuga 14, ed è direttamente affacciato alla parte interna 11 della camera di miscelazione 3 ed alla girante centrifuga 14. Scopo del condotto di immissione 20 è quello di determinare un repentino aumento della pressione della miscela, a fronte di una repentina diminuzione di velocità rispetto alla velocità che, la miscela stessa, ha a monte del condotto di immissione 20 (nelle unite figure il condotto di alimentazione 19 presenta un tratto 21 a sezione costante immediatamente a monte del condotto di immissione 20 a sezione crescente). A supply duct 19 is associated with the inlet port 8 and, in accordance with a further innovative aspect of the present invention, the supply duct 19 and / or the inlet 8 (the inlet 8 in Figure 1, but in In general, the one of the two that actually guides the flow of cement slurry entering the mixing chamber 3) are shaped in such a way as to define at least one inlet duct 20. This inlet duct 20 has an increasing section towards the centrifugal impeller 14, and is directly facing the internal part 11 of the mixing chamber 3 and the centrifugal impeller 14. The purpose of the inlet duct 20 is to cause a sudden increase in the pressure of the mixture, against a sudden decrease in speed with respect to the speed that the mixture itself, has upstream of the inlet duct 20 (in the accompanying figures the supply duct 19 has a section 21 with a constant section immediately te upstream of the intake duct 20 with increasing section).
In particolare, nelle forme realizzative preferite, il condotto di immissione 20 è dimensionato in modo tale da determinare, in uso, un aumento della pressione compreso tra 0,1 e 1 bar, nel fluido da miscelare che lo attraversa (vale a dire tra ingresso ed uscita del condotto di immissione 20 stesso). Il dispositivo 1 di miscelazione sin qui descritto può essere inserito all'interno di apparecchiature 22 per la produzione di slurry cementizio di vario tipo, ed in particolare in apparecchiature 22 sia di tipo continuo (soluzione non illustrata), sia di tipo discontinuo (soluzione illustrata nelle unite figure). In particular, in the preferred embodiments, the inlet duct 20 is sized in such a way as to cause, in use, an increase in pressure of between 0.1 and 1 bar, in the fluid to be mixed passing through it (i.e. between inlet and outlet of the inlet duct 20 itself). The mixing device 1 described up to now can be inserted inside equipment 22 for the production of cement slurry of various types, and in particular in equipment 22 both of the continuous type (solution not illustrated) and of the discontinuous type (solution illustrated in the accompanying figures).
In generale, tutte le apparecchiature 22 comprendono almeno un primo dispositivo 1 di miscelazione, e un alimentatore 23 di una miscela fluida collegato al condotto di alimentazione 19. In general, all the apparatuses 22 comprise at least a first mixing device 1, and a feeder 23 for a fluid mixture connected to the supply duct 19.
A seconda delle esigenze, può essere previsto che l'apparecchiatura 22 comprenda inoltre, collegati in serie alla bocca di uscita 9 del primo dispositivo 1 di miscelazione, uno o più ulteriori dispositivi 1 di miscelazione montati anch'essi in serie uno all'altro. L'utilizzo di più dispositivi 1 di miscelazione in serie è preferibilmente sempre prevista nel caso di apparecchiature 22 di tipo continuo, mentre nel caso di apparecchiature 22 di tipo discontinuo l'utilizzo di un solo dispositivo 1 di miscelazione abbinato ad un sistema di ricircolo della miscela è la soluzione preferita per limitare i costi dell'apparecchiatura 22. According to requirements, the apparatus 22 may also comprise, connected in series to the outlet 9 of the first mixing device 1, one or more further mixing devices 1 also mounted in series with one another. The use of several mixing devices 1 in series is preferably always envisaged in the case of continuous-type equipment 22, while in the case of discontinuous-type equipment 22 the use of a single mixing device 1 combined with a recirculation system of the mixture is the preferred solution to limit the costs of the apparatus 22.
Nel caso di apparecchiature 22 di tipo continuo, l'apparecchiatura 22 comprenderà un numero di dispositivi 1 di miscelazione pari al numero di azioni di mescolamento che, in fase di progetto, è stato ritenuto ottimale. Nel caso di impianti di tipo discontinuo, invece, lo slurry verrà vantaggiosamente fatto passare nel/nei dispositivo 1/i di miscelazione un numero di volte pari al numero di azioni di mescolamento che, in fase di progetto, è stato ritenuto ottimale, diviso per il numero di dispositivi 1 di miscelazione disposti in serie presenti. In the case of apparatuses 22 of the continuous type, the apparatus 22 will comprise a number of mixing devices 1 equal to the number of mixing actions which, in the design phase, was considered optimal. In the case of discontinuous type plants, on the other hand, the slurry will be advantageously passed into the mixing device (s) a number of times equal to the number of mixing actions which, in the design phase, was considered optimal, divided by the number of mixing devices 1 arranged in series present.
Nel caso di apparecchiatura 22 di tipo discontinuo, l'alimentatore 23 comprende almeno un serbatoio 24 collegato al condotto di alimentazione 19, ed almeno un condotto di ritorno 25 (visibile solo in figura 10) collegato tra la bocca di uscita 9 del dispositivo 1 di miscelazione (o dell'ultimo dispositivo 1 di miscelazione) ed il serbatoio 24. Vantaggiosamente, inoltre, un agitatore 26 è montato nel serbatoio 24 per mescolare la miscela ivi contenuta, prima che la stessa venga inviata al dispositivo 1 di miscelazione. In the case of equipment 22 of the discontinuous type, the feeder 23 comprises at least one tank 24 connected to the supply duct 19, and at least one return duct 25 (visible only in Figure 10) connected between the outlet 9 of the device 1 of mixing device (or of the last mixing device 1) and the tank 24. Advantageously, moreover, a stirrer 26 is mounted in the tank 24 to mix the mixture contained therein, before it is sent to the mixing device 1.
Nella forma realizzativa preferita, illustrata nelle unite figure, il serbatoio 24 è dotato di una o più aperture di mandata 27 posizionate in corrispondenza di una propria porzione di fondo, e l'agitatore 26 è posizionato in prossimità delle una o più aperture di mandata 27, in particolare appena al di sopra delle stesse. Nel caso della soluzione realizzativa illustrata nelle unite figure, l'agitatore 26 consiste in un pluralità di palette 28 inclinate, fissate ad un albero verticale 29 che attraversa l'intero serbatoio 24 e che è azionato superiormente da un motore elettrico ausiliario 30 dell'apparecchiatura 22. Le palette 28 si sviluppano verso il basso da una estremità inferiore dell'albero verticale 29, e ciascuna di esse è adiacente ad una sottostante parete conica 31 del serbatoio 24, il cui asse coincide con l'asse dell'albero verticale 29. Le una o più aperture di mandata 27 che mettono in comunicazione di fluido il serbatoio 24 con il condotto di alimentazione 19, sono ricavate lungo il perimetro della parte inferiore della parete conica 31. Si noti che, vantaggiosamente, in corrispondenza dell'agitatore 26, la parete laterale del serbatoio 24 è ravvicinata alla parete conica 31 (nella forma realizzativa illustrata questo tratto di parete laterale è una parete cilindrica di diametro interno pari al diametro esterno della base della parete conica 31). In the preferred embodiment, illustrated in the accompanying figures, the tank 24 is equipped with one or more delivery openings 27 positioned in correspondence with its own portion of the bottom, and the agitator 26 is positioned near the one or more delivery openings 27 , in particular just above them. In the case of the embodiment illustrated in the accompanying figures, the agitator 26 consists of a plurality of inclined vanes 28, fixed to a vertical shaft 29 which crosses the entire tank 24 and which is driven at the top by an auxiliary electric motor 30 of the apparatus 22. The vanes 28 extend downwards from a lower end of the vertical shaft 29, and each of them is adjacent to an underlying conical wall 31 of the tank 24, whose axis coincides with the axis of the vertical shaft 29. The one or more delivery openings 27 which put the tank 24 in fluid communication with the supply duct 19 are formed along the perimeter of the lower part of the conical wall 31. It should be noted that, advantageously, in correspondence with the agitator 26, the side wall of the tank 24 is close to the conical wall 31 (in the illustrated embodiment this portion of the side wall is a cylindrical wall with an internal diameter pa ri to the external diameter of the base of the conical wall 31).
Vantaggiosamente, infatti, il serbatoio 24 presenta una parete laterale 32 conformata ad imbuto con una parte superiore 33 di contenimento di forma cilindrica ed una parte inferiore 34 anch'essa cilindrica che ospita l'agitatore 26. Advantageously, in fact, the tank 24 has a side wall 32 shaped like a funnel with a cylindrical upper containment part 33 and a cylindrical lower part 34 which houses the agitator 26.
Preferibilmente, inoltre, l'agitatore 26 viene attivato con una velocità di rotazione compresa tra 150 e 500 giri/minuto, e/o una velocità tangenziale massima (in corrispondenza della punta inferiore delle palette 28) compresa tra 3 e 50 m/s. Furthermore, the agitator 26 is preferably activated with a rotation speed of between 150 and 500 rpm, and / or a maximum tangential speed (at the lower tip of the vanes 28) of between 3 and 50 m / s.
Per quanto riguarda l'azionamento della girante centrifuga 14 del dispositivo 1 di miscelazione, l'albero motore 4 è collegato con una trasmissione a cinghia 35 ad un motore elettrico principale 36. As regards the actuation of the centrifugal impeller 14 of the mixing device 1, the drive shaft 4 is connected with a belt transmission 35 to a main electric motor 36.
Come schematicamente illustrato in figura 10 e 11, in una forma realizzativa preferita della presente invenzione, il condotto di ritorno 25 comprende un condotto principale 37 collegato alla bocca di uscita 9 del dispositivo 1 di miscelazione, dal quale si dirama in parallelo una pluralità di tubi 38 che raggiungono il serbatoio 24 in corrispondenza di quote diverse (altezze misurate verticalmente rispetto ad un riferimento comune). As schematically illustrated in Figures 10 and 11, in a preferred embodiment of the present invention, the return duct 25 comprises a main duct 37 connected to the outlet 9 of the mixing device 1, from which a plurality of pipes branches in parallel 38 which reach the tank 24 at different heights (heights measured vertically with respect to a common reference).
Ciascun tubo 38, poi, sfocia nel serbatoio 24 in corrispondenza della parete laterale 32 cilindrica e secondo una direzione di immissione tangente alla parete laterale 32 cilindrica (figura 11). Each tube 38 then flows into the tank 24 at the cylindrical side wall 32 and according to an inlet direction tangent to the cylindrical side wall 32 (Figure 11).
A seconda delle esigenze, ad una certa quota può essere previsto un unico tubo 38 che entra nel serbatoio 24, così come può essere previsto che i tubi 38 siano raggruppati in gruppi, con i tubi 38 di ciascun gruppo che sfociano nel serbatoio 24 ad una medesima quota, e i tubi 38 di gruppi diversi che sfociano invece nel serbatoio 24 ad altezze diverse. La figura 11 mostra schematicamente un gruppo comprendente tre tubi 38 che entrano nel serbatoio 24 ad una stessa quota. According to the requirements, at a certain height a single pipe 38 can be provided which enters the tank 24, just as it can be provided that the pipes 38 are grouped into groups, with the pipes 38 of each group flowing into the tank 24 at a the same height, and the pipes 38 of different groups which instead flow into the tank 24 at different heights. Figure 11 schematically shows a group comprising three pipes 38 which enter the tank 24 at the same height.
Preferibilmente, inoltre, i tubi 38 non sono tra loro tutti uguali; i tubi 38 che sfociano a una certa quota hanno sezioni trasversali maggiori rispetto ai tubi 38 che sfociano a quote inferiori. Nella forma realizzativa preferita, poi, il condotto di ritorno 25 è complessivamente atto a suddividere la portata di fluido che lo attraversa, in modo tale che la velocità della miscela che entra nel serbatoio 24 attraverso i tubi 38 posti ad una certa quota, sia superiore alla velocità della miscela che entra nel serbatoio 24 attraverso i tubi 38 posti a quote più elevate. Furthermore, the tubes 38 are preferably not all the same; the tubes 38 which open at a certain height have larger cross sections than the tubes 38 which flow at lower levels. In the preferred embodiment, then, the return duct 25 is overall suitable for dividing the flow rate of fluid that passes through it, so that the speed of the mixture that enters the tank 24 through the pipes 38 located at a certain height is higher. at the speed of the mixture which enters the tank 24 through the pipes 38 located at higher altitudes.
Il funzionamento dell'apparecchiatura 22 e del dispositivo 1 di miscelazione sopra descritti, corrispondono a specifiche forme attuative rispettivamente dell'intero metodo per la produzione di slurry cementizio oggetto della presente invenzione e di alcune sue fasi. The operation of the apparatus 22 and of the mixing device 1 described above correspond to specific embodiments respectively of the entire method for the production of cement slurry object of the present invention and of some of its phases.
Nella sua forma attuativa più generale, il metodo comprende innanzitutto la fase operativa di inglobare una quantità predefinita di cemento in polvere, ed eventuali additivi, in un volume predefinito di acqua, creando una miscela. Durante l'attuazione di questa fase è opportuno prestare attenzione al fatto che la polvere di cemento (e gli eventuali additivi) si mescolino all'acqua evitando, o comunque riducendo al minimo, la formazione di grumi o il galleggiamento della polvere sull'acqua. Dato che la fase di inglobare la polvere di cemento nell'acqua evitando grumi e galleggiamento è di per sé parte del normale know how del settore della produzione di slurry cementizio, essa non verrà qui descritta in ulteriore dettaglio. In its most general embodiment, the method first of all comprises the operative step of incorporating a predefined quantity of powdered cement, and any additives, in a predefined volume of water, creating a mixture. During the implementation of this phase it is advisable to pay attention to the fact that the cement powder (and any additives) mix with the water, avoiding, or in any case minimizing, the formation of lumps or the floating of the powder on the water. Since the step of incorporating the cement powder in the water avoiding lumps and floating is in itself part of the normal know-how of the sector of the production of cement slurry, it will not be described in further detail here.
Una volta che la polvere di cemento è stata inglobata nell'acqua e si è formata la miscela, è poi previsto di sottoporre la miscela stessa ad una fase di mescolamento (attuata con l'agitatore 26 nell'apparecchiatura 22 sopra descritta) e, successivamente, ad una fase durante la quale la miscela viene fatta avanzare lungo un condotto (il condotto di alimentazione 19 nella apparecchiatura 22 sopra descritta) e viene alimentata ad una girante centrifuga 14 (quella del dispositivo 1 di miscelazione sopra decritto). Once the cement powder has been incorporated into the water and the mixture has formed, it is then provided to subject the mixture itself to a mixing phase (carried out with the agitator 26 in the apparatus 22 described above) and, subsequently , to a phase during which the mixture is made to advance along a duct (the supply duct 19 in the apparatus 22 described above) and is fed to a centrifugal impeller 14 (that of the mixing device 1 described above).
In accordo con la presente invenzione, tuttavia, in corrispondenza dell'ingresso della miscela nella girante centrifuga 14, è prevista una fase di variazione della pressione e della velocità media di avanzamento della miscela, durante la quale la velocità media di avanzamento della miscela viene diminuita, e viene contestualmente generato un aumento della pressione della miscela che va ad impattare la girante centrifuga 14. Preferibilmente, l'aumento di pressione che si genera in questa fase è compreso tra 0,1 e 1 bar. In accordance with the present invention, however, at the inlet of the mixture into the centrifugal impeller 14, a phase of variation of the pressure and of the average speed of advance of the mixture is provided, during which the average speed of advance of the mixture is decreased. , and at the same time an increase in the pressure of the mixture is generated which impacts the centrifugal impeller 14. Preferably, the pressure increase generated in this phase is between 0.1 and 1 bar.
Infine, il metodo prevede una fase durante la quale la miscela in uscita dalla girante centrifuga 14 è forzata attraverso una parete forata 10 fissa che circonda radialmente la girante centrifuga 14, riducendone in parte le componenti di moto tangenziale e aumentando la contropressione a valle della girante centrifuga 14 stessa. Finally, the method provides for a phase during which the mixture leaving the centrifugal impeller 14 is forced through a fixed perforated wall 10 which radially surrounds the centrifugal impeller 14, partially reducing its tangential motion components and increasing the back pressure downstream of the impeller. centrifuge 14 itself.
Nella maggior parte delle forme attuative, le fasi sin qui descritte di far avanzare la miscela, diminuire la velocità, aumentare la pressione e spingere la miscela, sono ripetute una pluralità di volte. Vantaggiosamente, la ripetizione può essere effettuata o facendo circolare la miscela una pluralità di volte attraverso un medesimo dispositivo 1 di miscelazione, o facendola passare in successione attraverso vari dispositivi 1 di miscelazione in serie. In most embodiments, the steps described up to now of advancing the mixture, decreasing the speed, increasing the pressure and pushing the mixture, are repeated a plurality of times. Advantageously, the repetition can be carried out either by circulating the mixture a plurality of times through the same mixing device 1, or by passing it in succession through various mixing devices 1 in series.
Specialmente nel caso di utilizzo di più passaggi in un unico dispositivo 1 di miscelazione, è vantaggiosamente previsto che anche la fase di mescolamento della miscela sia ripetuta prima di ogni ripetizione della fase di far avanzare la miscela. Especially in the case of using several passages in a single mixing device 1, it is advantageously provided that also the mixing phase of the mixture is repeated before each repetition of the phase of advancing the mixture.
Nella forma realizzativa preferita, poi, la (o ciascuna) fase di mescolare la miscela è vantaggiosamente eseguita utilizzando un agitatore 26 posto in una parte inferiore di un serbatoio 24 cilindrico avente un certo diametro interno, e mantenendo un'altezza della miscela al di sopra dell'agitatore 26 che stia in un rapporto rispetto al diametro interno, compreso tra 3 a 1 e 5 a 1. In the preferred embodiment, then, the (or each) step of mixing the mixture is advantageously carried out using a stirrer 26 placed in a lower part of a cylindrical tank 24 having a certain internal diameter, and maintaining a height of the mixture above agitator 26 which is in a ratio with respect to the internal diameter, between 3 to 1 and 5 to 1.
La presente invenzione consegue importanti vantaggi. The present invention achieves important advantages.
In primo luogo, grazie alla presente invenzione è stato possibile mettere a punto un metodo per la produzione di slurry cementizio, e realizzare un dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio, che stando ai risultati di test sperimentali svolti dalla richiedente, permettono di ottenere slurry cementizi con ottime caratteristiche sia di lavorabilità (consistenza) e coesione, sia di proprietà meccaniche del manufatto dopo l'asciugatura, utilizzando quantità di polvere di cemento significativamente inferiori rispetto ai metodi e dispositivi oggi comunemente utilizzati nel settore. In the first place, thanks to the present invention it has been possible to develop a method for the production of cement slurry, and to realize a device for mixing cement slurry, which, according to the results of experimental tests carried out by the applicant, allow to obtain cement slurry. with excellent characteristics of both workability (consistency) and cohesion, and mechanical properties of the product after drying, using significantly lower quantities of cement powder than the methods and devices commonly used in the sector today.
In secondo luogo, grazie alla presente invenzione è possibile produrre slurry cementizi di ottima qualità in tempi inferiori rispetto agli impianti comunemente utilizzati. Secondly, thanks to the present invention it is possible to produce excellent quality cement slurries in shorter times than commonly used plants.
Grazie alla presente invenzione, quindi, è stato possibile mettere a punto un metodo per la produzione di slurry cementizio, e realizzare un dispositivo per la miscelazione di slurry cementizio, che consentono di ottenere maggiori economie nella produzione di slurry cementizio ed eventualmente di calcestruzzo rispetto a quanto sino ad oggi possibile, nonché che consentono di avere un rapporto acqua/cemento (inteso come quantità in peso) più favorevole rispetto ai metodi ed ai dispositivi noti, in virtù della migliore omogeneizzazione che si può ottenere tra cemento e acqua. Thanks to the present invention, therefore, it has been possible to develop a method for the production of cement slurry, and to realize a device for mixing cement slurry, which allow to obtain greater savings in the production of cement slurry and possibly concrete compared to as far as possible up to now, as well as allowing to have a water / cement ratio (intended as quantity by weight) more favorable than known methods and devices, by virtue of the better homogenization that can be obtained between cement and water.
Va infine rilevato che la presente invenzione risulta di relativamente facile realizzazione e che anche il costo connesso alla sua attuazione non risulta molto elevato. Finally, it should be noted that the present invention is relatively easy to produce and that the cost associated with its implementation is also not very high.
L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la, caratterizza. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all falling within the scope of the inventive concept that characterizes it.
Tutti i dettagli sono rimpiazzabili da altri tecnicamente equivalenti ed i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni dei vari componenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze. All the details can be replaced by other technically equivalent ones and the materials used, as well as the shapes and dimensions of the various components, may be any according to requirements.
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