專利名稱：制備固體－水混合物的方法和實施這種方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法和實施這種方法的裝置，所述方法用于在可封閉的容器中制備一種固體-水混合物，在該容器的中央設(shè)置一軸，在容器的底部區(qū)域設(shè)置一由該軸驅(qū)動的葉輪。
EP0134890B1公開了一種制造高級固一液混合物的裝置，這種裝置采用了一個具有雙曲線形垂直外輪廓線的容器，其內(nèi)設(shè)置一個旋轉(zhuǎn)對稱的內(nèi)容器。內(nèi)容器的外殼與外容器之間的距離在整個內(nèi)容器的高度范圍內(nèi)都相等。在內(nèi)容器和外容器的底部設(shè)置一個推進裝置，通過該裝置，將被制備的材料從內(nèi)外容器之間的空間輸送到內(nèi)容器中，在內(nèi)容器運轉(zhuǎn)時，材料以螺旋線形經(jīng)過一雙曲線形螺旋葉片形成的路線，并可重新回到推進裝置的區(qū)域。在內(nèi)容器運轉(zhuǎn)時，由于在那里形成了渦流(旋渦)，所以，固體部分的粒度會減小，材料的粘性會提高。在上述裝置多次運轉(zhuǎn)后，固體-水混合物發(fā)生從乳濁液向膠質(zhì)系的轉(zhuǎn)換或者說膠凝化了。
以前公知的這種裝置存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點。它必須具有兩個雙曲線形垂直外輪廓線的旋轉(zhuǎn)對稱體。因為上述裝置主要基于以下工作原理，即，通過物料在內(nèi)容器運轉(zhuǎn)時作螺旋形運動來實現(xiàn)固體的粒度減小和所需的水質(zhì)改變。此外，上述推進裝置基本上只有輸送功能，其本身并不促進或者只是很少有助于減小粒度或改變水質(zhì)。從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的基本任務(wù)是提供一種方法和實施該方法的裝置，它在較高的生產(chǎn)能力的前提下，使裝置的結(jié)構(gòu)在技術(shù)上很簡單，這種裝置的容器不采用雙曲線形垂直外輪廓線，特別是，它這樣來設(shè)計用于輸送材料的葉輪，使其在相當(dāng)大的程度上有助于將固體-水混合物從乳濁液向膠質(zhì)系轉(zhuǎn)變或者說膠凝化，并對將制備好的物料從容器中排出起輔助作用。
固體材料-水混合物應(yīng)該理解為例如水泥、達馬樹脂、陶土、泥漿等固體與具有飲用水質(zhì)的水的混合物。
試驗表明，一種按照本發(fā)明的方法通過將鋯石纖維、鐵粉、鐵釘、石英砂、泥漿、陶土、達馬樹脂或塑料進行簡單混合而制成的水泥-水混合物可以進一步用機械進行加工。
本發(fā)明通過下述方法并通過實施這一方法的裝置來完成這一任務(wù)。
本發(fā)明方法特征在于在葉輪以較低的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，固體-水混合物送入容器中，這可以通過容器蓋或者通過一個設(shè)置在容器上部的注入孔進行。在注入過程之后，葉輪的轉(zhuǎn)速分級或者無級地提高到一個較高的轉(zhuǎn)速，這一轉(zhuǎn)速根據(jù)所用混合物的類型保持一預(yù)定時間。在葉輪轉(zhuǎn)動期間內(nèi)，葉輪和與水混合的固體，例如，符合EN196(PZ32，5)的工業(yè)水泥接觸，并且這些混合物被壓過葉輪的注射孔。這時，水泥顆粒不僅由于與葉輪的其余部分接觸，而且特別是由于擠壓穿過注射孔而被擠碎，這一方面是由于在逆著運轉(zhuǎn)方向上縮小的注射孔內(nèi)的摩擦所造成的，另一方面是由于從注射孔中擠出的材料成分的速度提高了，這些材料成分以很大動能撞擊在下一個葉輪臂的破碎面上。由此而產(chǎn)生的離心力以及葉輪的特殊布置造成物料流在容器內(nèi)壁上升高到一個基本上由葉輪轉(zhuǎn)速所決定的可選擇的高度。接著，這些升高的物料在升高的物料與軸及其防護管之間的空間中回降到葉輪區(qū)內(nèi)，重新進入前述循環(huán)。試驗表明，在這一過程中，上述工業(yè)水泥的粒度可以減小到一定的數(shù)量級，其中60％減小到小于3微米的范圍內(nèi)，30％大于3微米，10％為飛灰。同時還發(fā)生了水質(zhì)的物理破碎，這種物理破碎使得在上述例子中形成水泥膠，在水泥因素為1的情況下，根據(jù)裝置的運行時間和所希望的粒度，水的因素在0.25和0.5之間。由于葉輪破碎面的特殊設(shè)計，在所述方法的最后步驟中，所制備的材料在保持葉輪的低轉(zhuǎn)速的情況下被引導(dǎo)到容器的底部，并從底部抽走。
例如，在制造一種水泥-水混合物的過程中，根據(jù)本發(fā)明得到一種最終產(chǎn)品，其特征在于，它具有95至120N/mm2的高耐壓強度；40％的抗彎強度，這與其它的水泥混合物相比是比較高的；極好的水滲透性；良好的抽送性能；收縮性低于10％，這是很有利的；與任何物質(zhì)都可以很好地混合。因此，這種最后的產(chǎn)品構(gòu)成一種礦物學(xué)上的非晶形物質(zhì)，即使在加壓水的作用下，對礦物密封和強化也是很有利的。
用于實施這種方法的裝置的特征在于采用一個設(shè)計成圓筒形的容器，該容器具有一個橫載面凸起的底部，在底部的最深處設(shè)置用于排放制備好的物料的裝置。最好在容器的底部最深處設(shè)置一個在葉輪軸的軸向上可調(diào)節(jié)的球形部分，其外表面的彎曲方向與容器底部的彎曲方向相反，并且與葉輪對正。借助于球形部分在軸向上的可調(diào)節(jié)性，即，可相對于葉輪調(diào)節(jié)，可以對被制備的物料的流動產(chǎn)生影響，并且適應(yīng)各種被混合的物料，因此，可以用最小的能量消耗順利地實現(xiàn)從懸浮液到膠質(zhì)系的轉(zhuǎn)變或者說膠凝化。
在本發(fā)明的另一實施形式中，上述球形部分還可以具有用于排出制備好的物料的排出孔。
在本發(fā)明的另一種實施形式中，軸以插接的方式支承在容器蓋上，有利的是，它設(shè)置在一根防護管內(nèi)，而該防護管與容器蓋連接，不旋轉(zhuǎn)，因此，只有軸的支承葉輪的下自由端從防護管中伸出。
按照本發(fā)明，葉輪具有多條葉輪臂，各葉輪臂具有至少一個注射孔，在旋轉(zhuǎn)方向上的下一個葉輪臂上具有一個傾斜的破碎面。
注射孔設(shè)計成槽形，其橫截面向著與旋轉(zhuǎn)方向相反的方向減小，所述槽是這樣設(shè)計的，在徑向靠近軸的槽孔面大致與葉輪的周邊相切，而遠離軸的面與切向成一角度。借助于這種措施，最后提到的面對于制備的物料構(gòu)成了附加的破碎面，這導(dǎo)致固體粒度的迅速減小。
按照本發(fā)明，上述破碎面是這樣設(shè)計的，它沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置在葉輪臂的前側(cè)，并且在朝向球形部分的方向上向軸的中軸線傾斜。通過按照本發(fā)明的破碎面的設(shè)計，所制備的物料不僅受到離心力，而且向容器底部的方向偏斜，因此，在混合過程中，材料可靠地收集在容器底部的區(qū)域，在混合過程結(jié)束，葉輪轉(zhuǎn)速減小時，最后的產(chǎn)品可以經(jīng)排出裝置排出。
為了降低制造成本，葉輪可以采用焊接構(gòu)件；為了避免可能出現(xiàn)的材料缺陷，就是說，為避免葉輪臂可能的破裂，葉輪由多塊重疊焊板接構(gòu)成，即，由所謂“夾層板結(jié)構(gòu)”構(gòu)成。
總而言之，本發(fā)明的方法和所述的裝置提供了一種制造高級且穩(wěn)定的固體-水混合物的可能性，在利用較大粒度的固體原料和加入飲用水的情況下，能得到一種高級混合物，這種混合物具有上述特征，并且不會出現(xiàn)沉積。
下面結(jié)合實施例詳細描述本發(fā)明。


圖1是按照本發(fā)明的裝置的垂直斷面圖；圖2是沿圖1中的A-B線的斷面圖。
圖1所示的容器1具有一圓筒壁2和一凸形的容器底部3，其上方用一個容器蓋10蓋住。容器1中裝有一根軸4，一根保護管5包圍著該軸。軸4的下端設(shè)有一個葉輪6。在容器底部3的區(qū)域內(nèi)，一個排放裝置8設(shè)置在底部3之外，一個球形部分7位于底部3內(nèi)的最低處，其外表面14的彎曲方向與容器底部3的彎曲方向相反。球形部分7設(shè)計成可在葉輪方向上進行調(diào)節(jié)(調(diào)節(jié)方式和在圖中未示出)。球形部分7還帶有用于排出制備好的物料的排料孔15，并且可以沿著圖中的向下的方向從容器中抽出。
在本實施例中，葉輪6具有六條葉輪臂16或17，各葉輪臂16上有槽形注射孔11。注射孔11的橫截面沿著與旋轉(zhuǎn)方向9相反的方向變窄，注射孔11靠近軸4的面18大致與葉輪6的周邊相切。遠離軸4的面19則與切線方向成一角度。
葉輪臂17上有一破碎面12，該面呈斜面20的形狀，它設(shè)置在旋轉(zhuǎn)方向上葉輪臂17的前方，并在向球形部分7延伸的同時接近軸4的縱軸線。
從圖1中可以看出，當(dāng)軸4沿著旋轉(zhuǎn)方向9轉(zhuǎn)動時，葉輪6對沿箭頭方向運動的物料施加一個離心力，因此，這些物料在缸體式壁2的內(nèi)壁上沿箭頭所示的方向升高。此外，通過葉輪17的傾斜的破碎面12，物料向容器底部3偏轉(zhuǎn)，因此，在這一區(qū)域也發(fā)生了一種攪拌混合。一直升高到高度H的物料在上部區(qū)域內(nèi)受到向心力，并沿著圖示的箭頭方向到達升高的物料與防護管之間的中間空間13，然后重新回到葉輪6的區(qū)域內(nèi)。在這一過程中，不僅通過葉輪6的直接作用，而且通過物料的升高和回流實現(xiàn)了本發(fā)明所力求的基于摩擦原理的混合-破碎過程。
權(quán)利要求
1.一種在可封閉的容器中制備固體-水混合物的方法，該容器的中央設(shè)有一軸，容器的下部設(shè)有一個由所述軸驅(qū)動的葉輪，其特征在于在裝入要制備的固體-水混合物之前，使所述葉輪(6)以一較低的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，在裝料時保持這一轉(zhuǎn)速，在裝料過程結(jié)束后，轉(zhuǎn)速按照線性比例上升到一最大值，在預(yù)定的時間內(nèi)保持這一最大轉(zhuǎn)速，在葉輪(6)的旋轉(zhuǎn)過程中，要制備的物料加速通過葉輪(6)上的注射孔(11)，并通過葉輪(6)上的破碎面(12)向容器底部(3)偏轉(zhuǎn)，在容器壁(2)的內(nèi)壁上，物料一直上升到一選定的高度(H)，要制備的物料在一面由軸(4)或其防護管(5)，另一面由升高的物料構(gòu)成的中間空間(13)中下落到葉輪(6)的作用區(qū)域內(nèi)，制備好的物料在葉輪(6)保持低轉(zhuǎn)速的情況下借助葉輪(6)上的破碎面(12)引向容器的底部(3)，并從容器的下部區(qū)域排出。
2.一種實施權(quán)利要求1所述的方法的裝置，其特征在于容器(1)為圓筒形結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1和2所述的裝置，其特征在于容器(1)具有一個橫截面凸起的容器底部(3)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于在容器底部的底部最深處設(shè)置一個用于排出制備好的物料的裝置。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的裝置，其特征在于在容器(1)的底部(3)的最深處設(shè)置一個在葉輪軸(軸4)的軸向上可調(diào)的球形部分(7)，其外表面(14)向與容器底部(3)相反的方向彎曲，并與葉輪(6)對準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述球形部分(7)上帶有用于排出制備好的物料的排出孔(15)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的裝置，其特征在于軸(4)以插接的方式支承在容器蓋(10)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的裝置，其特征在于軸(4)設(shè)置在一與容器蓋(10)不可轉(zhuǎn)動地連接的防護管(5)內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的裝置，其特征在于葉輪(6)具有多個葉輪臂(16、17)，各葉輪臂(16)具有至少一個注射孔(11)，在旋轉(zhuǎn)方向上的下一個葉輪(17)具有一個傾斜的破碎面(12)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于注射孔(11)設(shè)計成槽形孔，其橫截面逆著旋轉(zhuǎn)方向減小。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于在軸(14)的軸向上形成注射孔(11)，并且其邊界與軸(14)相鄰的面(18)大致與葉輪(6)的周邊相切，遠離軸(4)的面(19)與切線方向成一角度。
12.如權(quán)利要求5和9所述的裝置，其特征在于在旋轉(zhuǎn)方向(9)上，破碎面(12)設(shè)置在葉輪臂(17)的前側(cè)，傾斜段(20)在球形部分(7)的方向上向著軸(4)的中央縱軸(21)延伸。13.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的裝置，其特征在于葉輪(6)由多塊焊接在一起的板(夾層板結(jié)構(gòu))構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備固體－水混合物的方法以及用于實施這種方法的裝置,它采用一可封閉的容器,在容器的中央設(shè)置一軸4,在容器底部設(shè)置一葉輪6。本發(fā)明的特征在于,采用結(jié)構(gòu)簡單的容器,借助于葉輪的特定結(jié)構(gòu)形式(帶有注射孔11和破碎面12),應(yīng)用一種較大粒度的固體原料,并加入飲用水,得到一種高級的固體－液體混合物,一直到制成一種膠質(zhì)系或完成膠凝化。
文檔編號B01F7/22GK1329933SQ0010968
公開日2002年1月9日 申請日期2000年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月19日
發(fā)明者喬辛姆·霍爾茲 申請人:喬辛姆·霍爾茲