Устройство для получения смесей цемента с другими материалами. Устройство для перемешивания цемента


Устройство для перемешивания и подачи костного цемента

Изобретение относится к устройству одноразового использования для перемешивания и подачи пасты с высокой вязкостью. Устройство содержит цилиндр, в который подается паста, поршень, способный возвратно-поступательно перемещаться в цилиндре, шток поршня, перемещаемый и вращаемый в поршне и образующий средство перемешивания для пасты, подаваемой в цилиндр, запирающее средство для соединения поршня и штока поршня. Поршень перемещается в цилиндре посредством штока для осаждения пасты снаружи цилиндра. Устройство включает средство для стопорения штока к поршню посредством защемления, причем это средство обеспечивает стопорение штока к поршню в любом положении вдоль полной длины штока. Технический результат состоит в обеспечении перемешивания костного цемента с высокой вязкостью в вакууме и обеспечении возможности одноразового использования устройства. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Это изобретение относится к устройству для перемешивания и подачи паст, которые требуют перемешивания перед подачей, и, более конкретно, к устройству одноразового использования, которое способно работать с пастами с высокой вязкостью, такими как, например, костный цемент.

Костный цемент используется, например, в связи с хирургическим замещением тазобедренного сустава. Костный цемент в основном состоит из акрилатного пластика, который является биосовместимым. В зависимости от использования, костный цемент имеет различные вязкостные характеристики. Для использования в связи с замещениями тазобедренного сустава вязкость часто довольно высокая, тогда как костный цемент, используемый, например, для усиления позвоночного диска, имеет низкую вязкость. Это изобретение главным образом относится к перемешиванию и подаче костных цементов с более высокой вязкостью, но оно также пригодно для подачи материала с низкой вязкостью.

Для упрощения, термин костный цемент будет использоваться везде в этом применении, хотя изобретение может быть использовано для любых других видов паст, которые требуют перемешивания перед подачей.

В настоящее время перемешивание ингредиентов костного цемента обычно выполняется в отдельном сосуде, причем перемешанный костный цемент размещается в аппликаторе для костного цемента, который в основном выполнен из нержавеющей стали. Этот способ имеет несколько серьезных недостатков:

1. Перемешивание костного цемента должно предпочтительно выполняться в вакууме, так как низкое внешнее давление уменьшает наличие газовых примесей в костном цементе, которые приводят к соединению с уменьшенной прочностью. Вакуумная обработка часто выполняется после того, как компоненты костного цемента были перемешаны. Применяя способ предшествующего уровня техники, перемешанный (и обработанный в вакууме) костный цемент должен быть размещен в аппликаторе, который увеличивает риск добавления газовых примесей в костный цемент.

2. Аппликатор обычно не является одноразовым, что делает необходимым разбирать аппликатор, чтобы почистить его и тщательно стерилизовать после использования. Дополнительно, аппликатор изнашивается со временем.

В патенте US-A-5951160 описан аппликатор для костного цемента, в котором используется шток поршня как средство перемешивания костного цемента. После того как было выполнено перемешивание, шток поршня отводится по направлению к поршню, причем два крыла на дистальном конце штока поршня пропускаются через щель в поршне для того, чтобы ввести их в его полость. Затем шток слегка поворачивается, при этом обеспечивается прикрепление штока поршня к поршню при помощи крыльев, находящихся в полости.

Это устройство согласно предшествующему уровню техники является простым, но имеет несколько серьезных недостатков:

1. Невозможно использовать устройство для костного цемента с высокой вязкостью, так как костный цемент с высокой вязкостью закупорит щель на поршне и сделает невозможным сцепление крыльев на штоке поршня с поршнем.

2. Перемешивание не может быть выполнено в вакууме, так как нет средства приостановки для поршня, которое предотвращает перемещение поршня в цилиндре посредством силы вакуума.

3. Качество перемешивания низкое, так как на конце штока поршня только два крыла.

Дополнительно, аппликатор согласно патенту US-A-5951160 не имеет средства, облегчающего вытеснение костного цемента из цилиндра, что означает, что устройство должно быть введено в устройство такого типа, которое обеспечит вытеснение костного цемента.

В патенте US-A-5398483 описано устройство и способ подачи костного цемента, где компоненты косного цемента содержатся разделенными в контейнере. Когда должен использоваться костный цемент, герметизация между отсеками контейнера открывается, чтобы обеспечить перемещение компонентов косного цемента в контейнере. После перемешивания контейнер размещается в пистолете аппликатора. Этот способ имеет один значительный недостаток: невозможно использовать любой вид добавочных компонентов (таких, например, как антибиотики), так как костный цемент поступает в заранее расфасованный, герметизированный контейнер.

Компания Cem-Vac Inc. продает на рынке комбинированное устройство, в котором поршень для вытеснения костного цемента расположен на одном конце цилиндра, а поршень для перемешивания костного цемента расположен на другом конце цилиндра. Компоненты костного цемента подаются в цилиндр через полый перемешивающий шток поршня. После завершения перемешивания устройство размещается в аппликаторе с рукояткой пистолетного типа, и полый шток поршня используется как сопло аппликатора.

В устройствах согласно предшествующему уровню техники, описанных выше, используется отдельный аппликатор с рукояткой пистолетного типа для применения требуемого давления на костный цемент.

Настоящее изобретение направлено на преодоление вышеупомянутых и других недостатков посредством обеспечения устройства, в котором костный цемент может быть перемешан в вакууме, включающего средство для облегчения подачи, и которое может быть выброшено после использования.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение смесителя/аппликатора одноразового использования, в котором костный цемент перемешивается в вакууме и который обеспечивает работу с костным цементом с высокой вязкостью.

Согласно изобретению устройство для перемешивания и подачи пасты, такой как костный цемент, содержит цилиндр, в которой подается паста, поршень, способный возвратно-поступательно перемещаться в цилиндре, шток поршня, перемещаемый и вращаемый в поршне и образующий средство перемешивания для пасты, подаваемой в цилиндр, и запирающее средство для соединения поршня и штока поршня, чтобы обеспечить перемещение поршня в цилиндре посредством штока поршня для осаждения пасты снаружи цилиндра. При этом устройство включает средство для запирания штока поршня в поршне посредством средства защемления, причем запирающее средство обеспечивает стопорение штока к поршню в любом положении вдоль полной длины штока поршня.

Устройство согласно изобретению является устройством одноразового использования.

Предпочтительно поршень разделен на передний и задний элементы, вращаемые относительно друг друга.

Цилиндр является газонепроницаемым, что обеспечивает перемешивание пасты в вакууме.

Средство защемления в поршне включает элемент запирания с отверстием в центре для прохождения штока поршня, причем элемент запирания в позиции защемления опирается на участок, размещенный сбоку от центральной оси штока поршня.

Устройство согласно изобретению содержит внешнее кольцо, расположенное на цилиндре, которое вращается для стопорения поршня к штоку поршня.

При этом внешнее кольцо закреплено средством закрепления для предотвращения случайного поворота кольца.

Предпочтительно шток поршня ограничен от выталкивания назад при помощи упругого тела, расположенного позади поршня.

Поршень снабжен средством герметизации для обеспечения газонепроницаемости цилиндра.

Одноразовое использование устройства для перемешивания и подачи пасты, такой как костный цемент, гарантируется безвозвратным стопорением поршня к штоку поршня.

Когда население в индустриализированных частях мира становится старше, потребность в различных хирургических коррекциях недостатков человеческого тела становится более значительной. Например, 15000 операций по замещению тазобедренных и коленных суставов проводятся каждый год только в Швеции. Для большинства этих операций по замещению тазобедренных и коленных суставов используется костный цемент для закрепления искусственных тазобедренных и коленных суставов в медуллярном канале бедра.

Так как скорость, с которой может работать хирург, важна с нескольких точек зрения, очень важно создать устройство, в котором костный цемент может перемешиваться и из которого костный цемент может осаждаться. Также имеет большое значение то, что устройство может быть выброшено после использования, поэтому никакие персональные средства не должны быть использованы для чистки и дезинфекции устройства после использования.

Далее приводится подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 и 2 - фрагментарные аксиальные виды сечения ближайшего к концу участка устройства, показывающие взаимодействие между поршнем и штоком поршня.

Фиг.3 - фрагментарный увеличенный вид сечения, показывающий взаимное запирание между поршнем и штоком поршня.

Фиг.4 - вид поперечного сечения, взятый вдоль линии А-А на фиг.1.

Фиг.5 и 6 - фрагментарные аксиальные виды, показывающие взаимодействие между поршнем и внешним кольцом.

На фиг.7а-е показано пять различных этапов действия устройства.

На фиг.1 показан поршень 1, шток 2 поршня, ближний к концу участок цилиндра 3, и часть 4 основного корпуса. С внешней стороны цилиндра 3 размещено внешнее кольцо 5, вращаемое вокруг цилиндра. Поршень разделен на передний элемент 6 и задний элемент 7, которые сцеплены друг с другом на ровных поверхностях. В каждом из элементов 6, 7 на ровной поверхности выполнены углубления 8, 9 соответственно, каждое углубление 8, 9 расположено под углом по отношению друг к другу, как показано на фиг.4. Элемент 10 запирания с отверстием в центре, через которое при перемещении проходит шток 2 поршня, расположен в углублении 9 и смещается при помощи винтовой движущей пружины 11, размещенной в углублении 11b в заднем элементе 7 поршня 1, для того чтобы опираться на поверхность напротив элемента 6 поршня 1.

Передний элемент 6 поршня 1 снабжен средствами 12, 13 герметизации, которые герметизируют соединения поршня 1/цилиндра 3 и поршня 1/штока 2 поршня.

Кольцевое средство 14 закрепления используется для предотвращения вращения кольца 5. Кольцевое средство 14 закрепления смещается при помощи винтовой движущей пружины 15, которая опирается на опору 15b в корпусе 4. Позади поршня 1 расположено упругое тело 16, которое расположено между трубчатым выступом 16b, образованным корпусом, и задним элементом 7 поршня 1. Шток 2 поршня выполнен с возможностью скольжения через все элементы поршня 1.

Два стержня 17, 18 используются для того, чтобы предотвратить вращение переднего элемента 6 поршня 1, которые плотно прикреплены к переднему элементу 6 поршня 1, и проходят два отверстия 17b, 18b, выполненные в корпусе 4. Кроме предотвращения вращения переднего элемента 6 поршня 1, стержни 16, 17 также удерживают элементы 6, 7 поршня вместе. Задний элемент 7 поршня 1 снабжен двумя щелями 23, 23b (см. фиг.4), образованными для того, чтобы обеспечить вращение заднего элемента 7 относительно переднего элемента 6.

На переднем конце штока 2 поршня размещено средство 21 перемешивания. Средство 21 перемешивания предусмотрено для перемешивания составных частей пасты, размещенной в цилиндре 3 при возвратно-поступательном перемещении и вращении штока 2 поршня, и может быть выполнено в виде нескольких радиальных крыльев, проходящих от дальнего конца штока 2 поршня.

На фиг.2 показан поршень 1, который отодвинут в обратном направлении силой, приложенной к штоку 2 поршня, сжимая упругое тело 16, при этом кольцевое средство 14 закрепления поднимается из углубления 22 во внешнем кольце 5, обеспечивая вращение внешнего кольца 5. Так как внешнее кольцо 5 соединено с задним элементом 7 поршня 1 посредством маленьких стержней 24, 25 (показаны на фиг.5), задний элемент 7 будет также вращаться, что обеспечивается формой щелей 23 (показаны на фиг.4). Когда задний элемент 7 поршня 1 вращается при помощи вращения внешнего кольца 5, и передний элемент 6 удерживается от вращения стержнями 16, 17, углубления 8, 9 совпадают. Это приводит к падению элемента 10 запирания в углубление 8 переднего элемента 6 поршня 1. Элемент 10 запирания, упавший в углубление 8, безвозвратно стопорит поршень 1 к штоку 2 поршня в прямом направлении. Тем не менее, возможно обеспечить скольжение поршня 1 вдоль штока 2 поршня по направлению к ближнему концу устройства. Как будет объяснено ниже, это является преимуществом в некоторых аспектах.

Действие запирания между элементом 10 запирания и штоком 2 поршня показано на фиг.3, на которой элемент 10 запирания взаимодействует с углублением 8 переднего элемента 6 поршня 1. Так как элемент 10 запирания в позиции защемления опирается на участок, размещенный сбоку от центральной оси штока 2 поршня, элемент 10 запирания защемляет шток 2 поршня в прямом направлении.

На фиг.4 показан элемент 10 запирания в углублении 9 заднего элемента 7 поршня 1 до того, как он упал в углубление 8 переднего элемента 6 поршня 1. Также показан (пунктирной линией) контур углубления 8 переднего элемента 6 поршня 1. Кроме того, показано положение двух стержней 17, 18 и соответствующих им щелей 23 заднего элемента 7 поршня 1. Два маленьких стержня 24 и 25 соединяют внешнее кольцо 5 с задним элементом 7 поршня 1.

Когда поршень 1 застопорен к штоку 2 поршня, может быть начато выталкивание пасты из цилиндра 3 при помощи начала движения поршня 1 вперед посредством штока 2 поршня. Когда поршень 1 перемещается вперед, соединение между поршнем 1 и основным корпусом 4 при помощи стержней 16, 17 размыкается, также как и соединение между внешним кольцом 5 и задним элементом 7 поршня 1.

На фиг.5 показан пример взаимодействия между внешним кольцом 5 и задним элементом 7 поршня 1. Два маленьких стержня 24, 25 проходят в две открытые прорези заднего элемента 7 поршня 1, одна из которых показана позицией 26. Две прорези открыты для того, чтобы обеспечить перемещение вперед поршня 1.

Две открытые прорези, одна из которых показана на фиг.6 позицией 26, имеют сужения, одно из которых показано позицией 28. Сужения служат для ограничения перемещения вперед поршня 1 без прикладывания реальной силы к поршню 1. Они также служат для подачи отдельного щелчка, когда поршень 1 начинает свое перемещение вперед для вытеснения пасты, размещенной в цилиндре 3, и таким образом сообщается пользователю, что устройство готово к подаче пасты.

Все элементы, упомянутые выше, размещены в основном корпусе 4, включая средство 19 сжатия и средство 20 запирания, которые действуют на шток 2 поршня. Средство 19 сжатия смещается винтовой движущей пружиной 19b, один конец которой действует на трубчатый выступ 16b, другой конец на средство 19 сжатия. Винтовая движущая пружина 19b служит для сжатия средства 19 сжатия по направлению к ближайшему концу устройства. Средство 20 запирания подпружинено при помощи винтовой движущей пружины 20b, которая сжимает средство 20 запирания в обратном направлении. Средство 20 запирания может быть дезактивировано при помощи сжатия по направлению к выступу 20с. И средство 19 сжатия, и средство 20 запирания оба приводятся в действие штангой 19с, которая по очереди соединяется с рукояткой включения, например рукояткой пистолетного типа.

Действие средства 19 сжатия и средства 20 запирания следующее: когда рукоятка включения приводится в действие, штанга 19с будет перемещаться вперед (в направлении стрелки, показанной на фиг.1), активируя средство 20 запирания путем освобождения его из выступа 20с, смещенного винтовой движущей пружиной 20b. Одновременно, штанга 20с действует на средство 19 сжатия, что приводит к эффекту защемления между средством 19 сжатия и штоком 2 поршня, сжимая шток 2 поршня вперед под давлением винтовой движущей пружины 19b. Во время процесса перемещения вперед штока 2 поршня средство запирания скользит вдоль штока 2 поршня.

Когда освобождается рукоятка включения, эффект защемления между средством 19 сжатия и штоком 2 поршня прекращается, что приводит к возвращению винтовой движущей пружины 19b, сжимающей средство 19 сжатия, вдоль штока 2 поршня. Если рукоятка включения полностью освобождена, штанга 19с устраняет действие защемления между средством 20 запирания и штоком 2 поршня путем выталкивания (сила, исходящая от винтовой движущей пружины 19d) средства 20 запирания по направлению к выступу 20с.

В позиции, в которой рукоятка включения полностью освобождается, шток 2 поршня не ограничен в любом случае от толкания и выталкивания назад и так далее (или вращения) через элементы основного корпуса, обеспечивающие перемешивание составных частей пасты.

Далее действие устройства будет описано со ссылкой на элементы, упомянутые выше, и на фиг.7.

На первом этапе компоненты пасты, которые должны быть перемешаны и поданы, вводятся в цилиндр 3. После того как в цилиндр 3 поступили компоненты пасты, цилиндр 3 соединяется с источником Р вакуума, который уменьшает наличие газов в пасте, как газов, которые поступают из воздуха, смешанным с пастой, так и газов, которые образуются в результате процесса консервирования пасты.

Путем толкания и выталкивания назад штока 2 поршня и так далее и вращения его средство 21 перемешивания на дальнем конце штока 2 поршня перемешивает компоненты пасты. Эти рабочие шаги показаны на фиг.7 и 7а.

Следующий последовательный этап заключается в том, чтобы запереть шток 2 поршня в поршне 1. Это достигается путем сильного толкания штока 2 поршня в обратном направлении и одновременном повороте внешнего кольца 5, как показано на фиг.7с.

На фиг.7d показана приведенная в действие рукоятка включения, посредством которой поршень толкается вперед, при этом паста заполняет любое пустое пространство в цилиндре 3, в то время как источник Р вакуума все еще соединен с цилиндром.

На фиг.7d источник Р вакуума отсоединен от цилиндра 3, и сопло связано с передним концом цилиндра 3. Сопло может иметь различные формы в зависимости от того, для какого применения используется устройство.

Если шток 2 поршня будет проскальзывать вперед без выталкивания поршня вперед и, следовательно, не вытесняя пасту, шток 2 поршня может быть отведен назад, и вытеснение пасты может быть возобновлено.

Один очень важный признак действия устройства заключается в том, что шток 2 поршня не обязательно полностью удаляется по направлению к поршню 1 для того, чтобы застопорить поршень 1 к штоку 2 поршня так, как в случае устройства согласно предшествующему уровню техники, описанного в патенте US-A-5951160. Если к поршню 1 приложена достаточная сила, возможно повернуть внешнее кольцо 5 и, следовательно, застопорить поршень 1 к штоку 2 поршня. Этот признак очень важен, так как он обеспечивает стопорение поршня 1 к штоку 2 поршня, даже если паста с высокой вязкостью будет препятствовать толканию штока 2 поршня пока средство 21 перемешивания войдет в физический контакт с поршнем 1.

Одно дополнительное преимущество воплощения, в котором элемент 10 запирания падает в углубление 8, заключается в том, что он безвозвратно стопорит поршень 1 к штоку 2 поршня, что предотвращает использование устройства более одного раза.

1. Устройство для перемешивания и подачи пасты, такой, как костный цемент, содержащее цилиндр (3), в который подается паста, поршень (1), способный возвратно-поступательно перемещаться в цилиндре, шток (2) поршня, перемещаемый и вращаемый в поршне (1) и образующий средство (21) перемешивания для пасты, подаваемой в цилиндр (3), и запирающее средство для соединения поршня (1) и штока (2) поршня, чтобы обеспечить перемещение поршня (1) в цилиндре (3) посредством штока (2) поршня для осаждения пасты снаружи цилиндра (3), отличающееся тем, что оно включает средство для запирания штока (2) поршня в поршне (1) посредством средства защемления, причем запирающее средство обеспечивает стопорение штока (2) к поршню (1) в любом положении вдоль полной длины штока (2) поршня.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно является устройством одноразового использования.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень разделен на передний (6) и задний (7) элементы, вращаемые относительно друг друга.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндр (3) является газонепроницаемым, что обеспечивает перемешивание пасты в вакууме.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство защемления в поршне (1) включает элемент (10) запирания с отверстием в центре для прохождения штока поршня, причем элемент (10) в позиции защемления опирается на участок, размещенный сбоку от центральной оси штока (2) поршня.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешнее кольцо (5), расположенное на цилиндре, вращается для стопорения поршня (1) к штоку (2) поршня.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что внешнее кольцо (5) закреплено средством (14) закрепления для предотвращения случайного поворота кольца (5).

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что шток (2) поршня ограничен от выталкивания назад при помощи упругого тела (16), расположенного позади поршня (1).

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поршень (1) снабжен средством (12, 13) герметизации для обеспечения газонепроницаемости цилиндра (3).

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одноразовое использование гарантируется безвозвратным стопорением поршня (1) к штоку (2) поршня.

www.findpatent.ru

Устройство для получения смесей цемента с другими материалами

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к устройствам для приготовления смесей цемента с другими материалами. Изобретение позволяет получить высокоактивированные нерасслаеваемые строительные смеси. Для получения этих смесей подобранный состав компонентов засыпают внутрь корпуса 1 и включают привод 4. Быстро вращающимися лопастями 5 создается избыточное давление во всех направлениях внутри корпуса 1, которое выдавливает смесь вверх к загрузочному отверстию. Потерявшая скорость смесь под действием гравитационных сил возвращается к основанию корпуса 1, и цикл повторяется в течение 6-10 мин, после чего добавляют пластификатор и продолжают дальнейший процесс в течение 10-20 с. Готовую нерасслаивающуюся литой консистенции смесь разливают по формам. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к устройствам для приготовления смесей цемента с другими материалами.

Известно устройство для получения цементных смесей, содержащее корпус с выгрузочным люком в нижней части, установленный с зазором относительно днища ротор в виде вала с перемешивающими лопастями [1] Недостатком данного устройства является износ внутренних частей корпуса, в результате чего снижается долговечность устройства в целом, а также невозможность получения смесей заданных качеств.

Известен турбулентный смеситель, содержащий корпус с выгрузочным люком в нижней части, установленный с зазором относительно днища ротор в виде вала с перемешивающими лопастями и pасположенный в зазоре под ним соосно валу диск, который установлен на валу с возможностью осевого смещения и поворота относительно последнего [2] Данное техническое решение является прототипом для изобретения.

Недостатком этого устройства также является износ внутренних поверхностей корпуса и невозможность получения смесей с высокой однородностью, не расслаиващихся при хранении и транспортировке, и как следствие невозможность их использования для литьевой технологии при изготовлении строительных материалов.

Предложенное техническое решение свободно от перечисленных недостатков и позволяет получать высокоактивированные строительные смеси.

Достигается это тем, что в устройстве для получения смесей цемента с другими материалами, содержащем корпус, в нижней части которого на валу, соединенном с приводом, закреплены лопасти с зазором относительно внутренних стен корпуса, зазор между торцами допасти и внутренней стеной корпуса выполнен с соответствием отношения расстояния от точки торца лопасти до оси вращения к внутреннему радиусу корпуса, проходящего через эту же точку и равного диапазону 0,6-0,86, а отношение расстояния от наивысшей до нижней внутренней поверхности корпуса к высоте корпуса соответствует диапазону отношений 0,3-0,5, при этом на валу в верхней части корпуса установлены дополнительные лопасти, вершины которых направлены навстречу ранее установленным лопастям, а внутренние поверхности корпуса, находящиеся напротив торцов лопастей, покрыты износоустойчивым материалом, причем дополнительные лопасти закреплены на валу со смещением по фазе относительно ранее установленных под углом до 45o.

Все перечисленные признаки направлены на решение поставленных задач.

На фиг. 1 схематично в разрезе изображено устройство для получения смесей цемента с другими материалами; на фиг. 2 разрез А-А, отображающий крепление втулки на корпусе устройства; на фиг. 3 вид устройства без его верхней части, отображающий расположение основных и дополнительных лопастей в корпусе со смещением по фазе.

Устройство для получения смесей цемента с другими материалами содержит корпус 1 с выгрузочным люком 2. В нижней части корпуса 1 на валу 3, соединенного с приводом 4, закреплены лопасти 5 с зазором относительно внутренних стен корпуса 1. Зазор между торцами лопасти 5 и внутренней стенкой корпуса 1 выполнен с соответствием отношения расстояния от точки торца лопасти 5 до оси вращения к внутреннему радиусу корпуса 1, проходящего через эту же точку и равного диапазону отношения 0,6-0,86, а отношение расстояния от наивысшей точки лопасти 5 до нижней внутренней поверхности корпуса 1 соответствует диапазону отношений 0,3-0,5.

На валу 3 в верхней части корпуса 1 установлены дополнительные лопасти 6, вершины которых направлены навстречу ранее установленным лопастям 5, а внутренние поверхности корпуса 1, находящиеся напротив торцов лопастей 5 и 6 покрыты, износоустойчивым материалом 7, например броней, причем дополнительные лопасти 6 закреплены на валу 3 со смещением по фазе относительно ранее установленных лопастей 5 под углом 45o. Вал 3 при помощи втулки 8 и стержней 9 резьбовым соединением прикреплены к корпусу 1, фиксируют ось вала 3 в строго вертикальном положении для ликвидации изгибающих моментов.

Работает устройство следующим образом. Для получения высокоактивированных смесей подбирают ее компоненты цемент, песок и воду в соотношении 1: (0,5-1,0): (0,3-0,45) и засыпают эти компоненты вовнутрь корпуса 1, заполняя его объем при максимальной загрузке устройства на 65-75o от общего внутреннего объема и включают привод 4. Быстровращающимися лопастями 5 создается избыточное давление во всех направлениях внутри корпуса 1, которое при зазоре 0,6-0,86 между торцами лопастей 5 и внутренней поверхностью корпуса 1 к высоте лопастей 0,3-0,5 от высоты корпуса выдавливает смесь вверх к загрузочному отверстию корпуса 1. В это время под абразивным действием песка происходит активация цемента за счет усилий сдвига и сдирания гидратных оболочек с зерен портландцемента. Все эти факторы способствуют ускорению схватывания смеси и росту прочности. Потерявшая скорость смесь под действием гравитационных сил возвращается к основанию корпуса 1, и цикл повторяется в течение 6-10 мин в зависимости от качества компонентов, после чего добавляют пластификатор и продолжают дальнейший процесс в течение 10-20 с. Готовую нерасслаивающуюся смесь литой консистенции разливают из выгрузочного люка 2 по формам. Внутреннюю поверхность корпуса 1 для защиты от абразивного действия песка во время технологического процесса защищает износоустойчивый материал 7.

При больших объемах изготовления смеси внутрь емкости 1 сначала подается цемент, вода и часть дозы песка для получения пульпы. Песок в данном случае является гарантом для предотвращения протечки цементного молока из мест с нарушенной герметизацией, например из выгрузочного люка 2. Включают привод 4 после установления потребляемой мощности на уровне 20-25% от номинальной мощности привода 4, осуществляют подачу оставшейся дозы песка при работающем приводе. Процесс активации происходит до установления мощности на уровне 60-70% От номинальной мощности привода 4, выдержке этого режима в течение 4-7 мин и подаче после этого внутрь корпуса 1 пластификатора полностью процесс активации заканчивается через 10-20 с после подачи пластификатора.

В процессе активации смеси дополнительные лопасти 6, вращаясь, воздействуют на смесь в верхней части корпуса, сообщают смеси, потерявшей скорость, дополнительное ускорение, направленное вниз корпуса, смещая зону малых скоростей к лопастям 5 и увеличивая в целом скорость смеси. Высоту подъема выдавливаемой вверх смеси лопастями 5 регулируют углом смещения лопастей 5. Аппроксимируя кривую в разрезе ниспадания смеси сверху вниз, получаем конус с основанием у загрузочного отверстия и вершиной у лопастей 6. Образующая конуса 1, обозначенная на фиг. 1 пунктиром, по существу отображает диаграмму значений окружных скоростей ниспадающей смеси внутри объема корпуса 1 сверху до лопастей. Подбирая угол установки лопастей 6 относительно лопастей 5, можно получить оптимальный конус для заданной смеси и сократить время активации ее до 30% Изобретение позволяет приготовлять смесь нерасслаиващейся литой консистенции, необходимой для производства тонкостенных до 10-12 мм строительных изделий, например черепицы, облицовочной фасадной плитки и т.д.

1. Устройство для получения смесей цемента с другими материалами, содержащее корпус, в нижней части которого на валу, соединенном с приводом, закреплены лопасти с зазором относительно внутренних стен корпуса, отличающееся тем, что зазор между торцами лопасти и внутренней стеной корпуса выполнен с соответствием отношения расстояния от точки торца лопасти до оси вращения к внутреннему радиусу корпуса, проходящему через эту же точку, составляет 0,6 0,86, а отношение расстояния от наивысшей точки лопасти до нижней внутренней поверхности корпуса к высоте корпуса составляет 0,3 0,5.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на валу в верхней части корпуса установлены дополнительные лопасти, вершины которых направлены навстречу ранее установленным лопастям.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что внутренние поверхности корпуса, находящиеся напротив торцов лопастей, покрыты износоустойчивым материалом.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительные лопасти закреплены на валу со смещением по фазе относительно ранее установленных под углом до 45o.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Мешалка для перемешивания цементного раствора — Мегаобучалка

ГОСТ 310.4-81. Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии (с Изменениями N 1, 2)

ГОСТ 310.4-81

Группа Ж19

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Цементы

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ПРИ ИЗГИБЕ И СЖАТИИ

Cements. Мethods of bending and compression strength determination

 

МКС 91.100.10ОКП 57 3000

Дата введения 1983-07-01

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН Министерством промышленности строительных материалов СССР

Государственным комитетом СССР по делам строительства

Министерством энергетики и электрификации СССР

ВНЕСЕН Министерством промышленности строительных материалов СССР

 

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 21.08.81 N 151

 

3. ВЗАМЕН ГОСТ 310.4-76

 

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

 

   
Обозначение НТД, на который дана ссылка Номер пункта
ГОСТ 310.3-76 1.2
ГОСТ 6139-91 2.1.1
ГОСТ 28840-90 1.9

5. ИЗДАНИЕ (апрель 2003 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в августе 1984 г., мае 1990 г. (ИУС 1-85, 9-90)

Настоящий стандарт распространяется на цементы всех видов и устанавливает методы их испытаний для определения предела прочности при изгибе и сжатии.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

 

1. АППАРАТУРА

Мешалка для перемешивания цементного раствора.

Чаша и лопатка.

Встряхивающий столик и форма-конус.

Штыковка.

Формы для изготовления образцов-балочек.

Насадка к формам.

Вибрационная площадка.

Прибор для испытания на изгиб образцов-балочек.

Пресс для определения предела прочности при сжатии.

Пластинки для передачи нагрузки.

Пропарочная камера.

 

1.1. Мешалка для перемешивания цементного раствора

 

1а. Для перемешивания цементного раствора применяют лопастную мешалку. Ее схема, взаимное расположение, размеры и предельные отклонения размеров лопастей и чаши приведены на черт.1а.

В систему лопастей входят две активные (ведущая и ведомая) и одна пассивная (лопасть-скребок). Все три лопасти совершают планетарное вращение относительно оси чаши, а активные лопасти, кроме того, вращаются вокруг собственных осей во встречных направлениях.

Частота вращения лопастей составляет, мин :

 

       
- планетарного   40±2
- осевого:    
  - ведущей лопасти 80±4
  - ведомой лопасти 160±8

Черт.1а. Схема мешалки для перемешивания цементного раствора

Схема мешалки для перемешивания цементного раствора

_______________* Предельно допустимый размер при износе.

 

1 - чаша; 2 - ведомая лопасть; 3 - ведущая лопасть; 4 - лопасть-скребок

Черт.1а

Лопасть-скребок должна соприкасаться с поверхностью чаши.

Рабочие части лопастей могут быть защищены сменными протекторами, в качестве которых используют трубки из резины или других эластичных, износостойких и коррозионно-стойких в среде цементного раствора материалов.

Для перемешивания цементного раствора допускается применять бегунковую мешалку.

Схема бегунковой мешалки, основные размеры и их предельные отклонения приведены на черт.1.

Черт.1. Мешалка для перемешивания цементного раствора

Мешалка для перемешивания цементного раствора

__________* 7 мм при износе.

1 - основание; 2 - чаша; 3 - ось чаши; 4 - ось бегунка; 5 - бегунок

Черт.1

Масса деталей мешалки, допустимые отклонения при изготовлении и износе должны соответствовать указанным в таблице.

В килограммах

 

         
Наименование детали Номинальная масса Предельная масса, допускаемая при
    изготовлении износе, не менее
    не более не менее  
1. Бегунок с шестеренкой без оси 19,1 19,4 19,1 18,5
2. Бегунок с шестеренкой и осью 21,5 22,0 21,5 20,9

Частота вращения чаши должна быть (8±0,5) мин , а валика мешалки - (72±5) мин . Число оборотов чаши мешалки при перемешивании каждой пробы должно быть 20, после чего мешалка автоматически отключается.

 

1.2. Чаша и лопатка - по ГОСТ 310.3 (при использовании бегунковой мешалки).

 

1.1, 1.2. (Измененная редакция, Изм. N 2).

 

1.3. Встряхивающий столик и форма-конус

Конструкция столика должна обеспечивать плавный без перекосов подъем подвижной части на высоту (10±0,5) мм и ее свободное падение с этой высоты до удара о неподвижную преграду. Масса перемещающейся части столика должна быть (3500±100) г при изготовлении.

Число встряхиваний за рабочий цикл определения расплыва должно составлять 30 с периодичностью одно встряхивание в секунду.

Пример конструкции столика приведен на черт.2. При помощи кулачка 1, получающего движение от привода, перемещающаяся часть, состоящая из диска 2 и штока 3, поднимается на заданную высоту и затем совершает свободное падение до удара о неподвижную преграду - станину 4. Диск 2 должен быть выполнен из коррозионно-стойкого металла со шлифованной рабочей поверхностью.

 

Черт.2. Встряхивающий столик и форма-конус

megaobuchalka.ru

Устройство для смешивания цементных растворов с воздухом

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 28 С 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859651/33 (22) 07.05.90 (46) 30.01.93. Бюл. ¹ 4 . (71) Научно-производственное хозрасчетное объединение "Синте" (72) А,Д.Лукьяненко, С.В.Изюмов и И.Г,Бадаев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1456105, кл. В 28 С 5/02, 1987, Авторское свидетельство СССР

N. 876449, кл. В 28 С 5/02, 1976, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ ЦЕМЕНТНЬ(Х РАСТВОРОВ С ВОЗДУХОМ (57) Использование: для приготовления наносимой на элементы строительных конструкций смеси цементного раствора с

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для смешения цементных растворов с воздухом, Известен смеситель, содержащий корпус с патрубками и втулками, между которыми размещены перегородки с отверстиями.

Для интенсификации перемешивания отверстия выполнены в виде спиралей, на,правления закрутки которых в двух соседних перегородках противоположны, а эффективные суммарные сечения отверстий в перегородках равны.

Однако перегородки в камере смешения значительно снижают скорость газа-носителя, а отверстия в перегородках быстра засоряются при использовании сравнительно вязких цементных растворов, содержащих твердую фазу в виде гранул, песчинок, камней. Кроме того, подача цементного раствора в камеру смешения производится с разворотом и сужением потока иэ-эа нали. Ы 1791143 А1 воздухом. Сущность изобретения: по оси корпуса, состоящего из цилиндрической и усеченной конической обечаек, установлен патрубок для подачи цементного раствора с рядами расположенных в шахматном порядке и смещенных друг относительно друга на 22,50 тангенциальных отверстий и соплом с конической наружной поверхностью. Оси последнего ряда тангенциальных отверстий, расположенного у сопла, наклонены под углом 45 к оси корпуса. Угол наклона к оси корпуса образующей конической обечайки составляет 150, а конической поверхности сопла 30-450. К цилиндрической обечайке присоединен воздушный патрубок, расположенный тангенциальна к ней и под углом 45 к оси корпуса, 3 ил. чия воздушного патрубка, который препятствует прохождению твердой фазы.

Известно устройство для смешивания цементных растворов с воздухом, содержащее корпус в виде цилиндрической и соединенной с ней по большему основанию усеченной конической обечаек, тангенциальный воздушный патрубок, а также установленный соосно корпусу патрубок для подачи цементного раствора с соплом, име-ющим коническую наружную поверхность.

Поскольку смешение происходит в один этап, такой смеситель пригоден лишь для перемешивания с воздухом жидких сред с относительно небольшой вязкостью и не эффективен при использовании вязких цементных растворов, так как воздух подается только вдоль образующей жидкостного потока, что приводит к образованию воздушных раковин и непромешиванию центрального ядра. Отсутствие направленного движения газа-носителя в зоне смеше1791143 ния и малая скорость движения смеси приводят к быстрому осаждению капель взве шенной жидкости под действием сил гравитации на нижнюю часть трубопровода, расположенного за смесителем.

Цель изобретения — повышение качества смеси — достигается тем, что в известном устройстве для смешивания цементных растворов с воздухом, содержащем корпус в виде цилиндрической и соединенной с ней "0 по большему основанию усеченной конической обечаек, тангенциальный воздушный патрубок и установленный соосно корпусу патрубок для подачи цементного раствора с соплом, имеющим наружную коническую поверхность, в патрубке для подачи раствора выполнены расположенные в шахматном порядке со смещением друг относительно друга на угол 22,5О тангенциальные отверстия, причем оси отверстий, размещенных у 20 сопла, и воздушный патрубок расположены под углом 45 к оси корпуса, при этом угол наклона к оси корпуса образующей конической обечайки составляет 15, а конической наружной поверхности сопла 30-45 .

На фиг. 1 изображен продольный раз рез устройства; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез, на фиг. 3- разрез А-А на игЛ.

Устройство для смешивания цементных растворов с воздухом содержит корпус 1 в виде цилиндрической 2 и соединенной с ней по большему основанию усеченной конической 3 обечаек. Внутри корпуса 1 и соосно ему установлен патрубок 4 для подачи цементного раствора, в котором в шахматном порядке со смещением друг относительно друга на угол 22,5О выполнены тангенциаль. ные отверстия 5. На выходном конце пат- 40 рубка 4 имеется сопла 6 с конической. наружной поверхностью. Оси тангенциальных отверстий 5, расположенных у сопла 6, находятся под углом у-45 к оси корпуса 1.

Между конической наружной поверхностью 45 сопла 6, образующая которой наклонена к оси корпуса 1 под углом Р =30-45О, и внутренней поверхностью конической обечайки

3 с углом наклона ее образующей -15 су.ществует кольцевой зазор 7. К цилиндриче- 50 ской обечайке 2 корпуса 1 тангенциально и . под углом д =45 к оси последнего присоединен воздушный патрубок 8, Формула изобретения

Устройство для смешивания цементных растворов с воздухом, содержащее корпус в виДе цилиндрическом и соединенной с ней

Участок патрубка 4 для цементного раствора с расположенными на нем тангенциальными отверстиями 5 представляет собой зону 9 предварительного смешения, а участок конической обечайки 3 от сопла 6 до выходного отверстия — зону 1.0 окончательного смешения.

Устройство для смешения цементных растворов с воздухом работает следующим образом.

Во избежание образования цементных пробок и для продувки устройства и расположенных перед ним смесевых трубопроводов сначала через патрубок 8.подают сжатый воздух, а затем цементный раствор.

Воздух движется вращательно-поступательно в полости между корпусом 1 и патрубком 4 для подачи цементного раствора, продвигаясь к кольцевому зазору 7, Одновременно часть воздуха попадает в зону 9 предварительного смешения через тангенциальные отверстия 5, где происходит первая стадия смесеобраэования. Смеси придается вращательное движение, способствующее интенсификации перемешивания. Последний ряд тангенциальных отверстий 5 за счет наклона к продольной оси устройства добавляет продольную составляющую к скорости движения смеси.

Выходящая из патрубка 4 смесь подхватывается основным потоком воздуха из кольцевого зазора 7, движущимся вращательно-поступательно. В зоне 10 окончательного смешения происходит вторая, основная стадия смесеобразования..

Интенсивность перемешивания при взаимодействии двух потоков обеспечивается тем, что поток из патрубка цементного раствора, выходя из эоны 9 предварительного смешения, стремится расшириться под действием внутреннего давления и центробежйых сил вращения. Однако этому препятствует сКодящийся к центру очень интенсивный поток, который в зоне 10 окончательного смешения обогащает смесь воздухом, подхватывает ее и направляет к смесевому трубопроводу. Продолжающееся в смесевом трубопроводе вращательное движение смеси снижает интенсивность оседания твердой фазы в смесевом трубопроводе и позволяет увеличить расстояние от устройства смешения до распылительного насадка. по большему основанию усеченной конической обечаек, тангенциальный воздушный патрубок и установленный соосно с корпусом патрубок для подачи цементного рас1791143 иг.2 твора с соплом, имеющим коническую наружную поверхность, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества смеси, в патрубке для подачи раствора выполнены расположенные в шахматном порядке со смещением друг относительно друга на угол 22,5О тангенциальные отверстия, причем оси отверстий, размещенных у сопла, и воздушный патрубок расположены под углом 45О к оси корпуса, при этом угол наклона к оси корпуса образующей конической обечайки составляет 15О, а конической йаружной поверхности сопла — 30 и

1791143

A-A

Фиг. 3

Составитель А. Лукьяненко

Техред M.Ìoðãåíòàë КоРРектоР 8, Петраш

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 672 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственноro комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

    

www.findpatent.ru

Способ приготовления водно-цементной смеси и установка для его осуществления

Способ и установка предназначены для получения смесей цемента с другими материалами, а именно жидкого цементного теста, при использовании ультразвука. Способ приготовления водно-цементной смеси включает смешивание цемента с водой и ультразвуковую обработку полученной смеси полем с интенсивностью (7÷70)104 Вт/м2 при избыточном давлении. Установка для осуществления этого способа включает емкость для смешивания цемента с водой, ультразвуковой генератор с указанной интенсивностью поля и насос, установленный между ними. Технический результат - повышение прочности и скорости ее нарастания, плотности, водонепроницаемости, морозостойкости бетона, полученного с использованием водно-цементной смеси. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Группа изобретений относится к способам и устройствам для получения смесей цемента с другими материалами, например жидкого цементного теста, смешиванием с использованием ультразвука.

Известен способ приготовления водно-цементной смеси, реализуемый установкой для приготовления бетонных и растворных смесей (заявка RU 93056065, MПK6 B28C 9/00, опубл. 20.05.1996 г.). Сущность способа состоит в том, что осуществляют смешивание цемента с водой при одновременном воздействии на цементное тесто ультразвуком. Установка для приготовления водно-цементной смеси содержит растворомешалку и ультразвуковой генератор, воздействующий на стенки растворомешалки.

Недостатком такого способа и устройства для его реализации является недостаточная степень эффективности активации цементного теста, что объясняется невысокой интенсивностью ультразвукового воздействия на цементное тесто через стенки растворомешалки, неравномерностью и неполнотой по объему действия акустического поля на цементное тесто.

Наиболее близкими к заявляемым способу и установке является способ приготовления водно-цементной смеси и оборудование для получения суспензий (пат. JP 8319485, МПК В28С 5/48, опубл. 03.12.1996 г.). Способ включает смешивание цемента с водой и одновременную или последующую ультразвуковую обработку полученной смеси. Установка для приготовления водно-цементной смеси содержит емкость для смешивания цемента с водой, ультразвуковой генератор и установленный после него насос.

Выполнение ультразвуковой обработки после смешивания цемента с водой позволяет несколько повысить эффективность активации цементного теста за счет принудительного диспергирования в воде цементного порошка и предотвращения образования крупных частиц.

Однако при использовании такого способа и оборудования для его осуществления низка эффективность активации цементного теста, что объясняется низкой интенсивностью ультразвукового воздействия на цементное тесто через стенки емкости для смешивания или стенки накопительного бака и неравномерностью действия акустического поля на цементное тесто, так как ультразвуковой генератор установлен на днище емкости для смешивания или на днище корпуса накопительного бака. При мощности генератора 100-2000 ватт и при КПД не более 50% интенсивность ультразвуковых колебаний составит менее 104 Вт/м2. При такой интенсивности ультразвуковых колебаний генератор работает в режиме акустического воздействия, и производиться только диспергирование агрегатов цементных зерен до той степени, которая определяется частотой и амплитудой колебания, временем обработки и водоцементным соотношением.

Задачей изобретения является создание способа приготовления водно-цементной смеси и установки для его осуществления, обеспечивающих повышение эффективности активации цементного теста за счет повышения интенсивности ультразвукового воздействия на цементное тесто и обеспечения возможности предпочтительного доизмельчения крупных зерен цемента, содержащихся в общей массе используемого цемента.

Технический результат достигается за счет того, что в способе приготовления водно-цементной смеси, включающем смешивание цемента с водой и ультразвуковую обработку полученной смеси, ультразвуковую обработку производят полем с интенсивностью (7÷70)104 Вт/м2 при избыточном давлении.

Технический результат достигается за счет того, что в установке для приготовления водно-цементной смеси, содержащей емкость для смешивания цемента с водой, ультразвуковой генератор и горизонтальный центробежный насос, насос установлен между емкостью для смешивания цемента с водой и ультразвуковым генератором, имеющим интенсивность поля (7÷70)104 Вт/м2.

Единый технический результат при использовании заявляемых способа и установки для его осуществления достигается мощным ультразвуковым воздействием в сочетании с подачей подготовленного к обработке водно-цементного теста под избыточным давлением, что позволяет обеспечить значительную его активацию за счет:

- более высокой степени диспергирования цементных агрегатов в цементном тесте и разрушения структуры высокодисперсной системы, что обеспечивает высокую степень однородности теста, дополнительной констракции системы цемент - вода за счет процесса перераспределения воды в этой системе и уменьшения сольватной пленки воды при изменении физико-химических свойств воды при ультразвуковом воздействии;

- доизмельчения зерен цемента предпочтительно фракции более 40÷50 мкм;

- повышения коагуляционной плотности цементного теста при протекании процессов констракции и воздействия радиационного давления;

- увеличения диффузионных и массообменных процессов в макро- и микросистеме цементного теста и, как следствие, ускорения реакций гидратации клинкерных составляющих цемента, и увеличения количества кристаллических зародышей новообразований за счет процесса коллапсирования.

Заявляемая группа изобретений поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема установки для приготовления водно-цементной смеси.

Установка содержит емкость 1 для смешивания цемента с водой, горизонтальный центробежный насос 2 и ультразвуковой генератор 3. Насос 2 установлен между емкостью 1 для смешивания цемента с водой и ультразвуковым генератором 3, имеющим интенсивность поля (7÷70)104 Вт/м2. Позициями 4, 5, 6 и 7 обозначены узлы подачи воды, цемента и пластифицирующих, и других добавок соответственно. В приведенном варианте для обеспечения подготовки цементного теста к ультразвуковой обработке при смешивании воды с цементом используется перемешивание лопастной мешалкой 8 в емкости 1. Для обеспечения рециркуляционной прокачки цементного теста при ультразвуковой обработке ультразвуковой генератор 3 трубопроводом 9 с клапаном 10 соединен с емкостью 1. Для подачи полученного цементного теста в бетоносмесительную емкость 11 для приготовления бетона служит трубопровод 12 с клапаном 13. Для повышения степени подготовки цементного теста в емкости 1 возможна установка вибратора 14.

Способ осуществляется на предлагаемой установке.

Вода и цемент узлами 4 и 5 подаются в емкость 1 для смешивания в количествах, соответствующих принятому для данного бетона водоцементному соотношению. Это соотношение изменяется в пределах от нормальной густоты цементного теста в зависимости от марки и изготовителя цемента до 1,0. Нижний предел водоцементного соотношения определяется возможностью прокачки цементного теста центробежным насосом и работы ультразвукового генератора 3 в кавитационном режиме с учетом предварительной подготовки цементного теста путем перемешивания цементного теста как с проведением добавления в него пластифицирующих добавок узлом 6 и вибрационного воздействия вибратором 14 с частотой не менее 100 Гц, так и без проведения вышеуказанного, верхний предел этого соотношения - технологической разумностью. При необходимости пластифицирующие и другие добавки узлами 6 и 7 подаются в емкость 1 для смешивания в количествах, соответствующих принятому регламенту. Количество добавок изменяется в пределах от 0,0% до 20,0% от веса цемента, используемого при смешивании с водой. В емкости 1 путем перемешивания лопастной мешалки 8 и/или без добавления в него пластифицирующих добавок и вибрационного воздействия производится смешивание цемента с водой, снижение динамической вязкости цементного теста путем частичного разрушения структуры высокодисперсной системы с низкими значениями водоцементного соотношения. Перемешивание осуществляется в течение 40÷60 секунд. Предварительная подготовка цементного теста производится для достижения определенной степени однородности, снижения эффективной вязкости и напряжения сдвига. После проведения смешивания компонентов открывают клапан 10 и запускают центробежный насос 2. При этом цементное тесто подвергается интенсивному ультразвуковому воздействию с помощью генератора 3. Ультразвуковая обработка цементного теста производится в генераторе 3 ультразвуковым полем интенсивностью (7÷70)104 Вт/м2 с амплитудой колебания 1÷2 мм. Для выполнения ультразвуковой обработки полем интенсивностью (7÷70)104 Вт/м2 в генераторе необходимая мощность извлекается из энергии "затопленной струи" непосредственно подводящего трубопровода, уменьшая давление в нем не менее, чем на 0,3 МПа. Время ультразвуковой обработки определяется производительностью насоса 2, пропускной способностью генератора 3, степенью предварительной подготовки цементного теста, водоцементным соотношением, температурой исходной воды и изменением температуры цементного теста в процессе ультразвуковой обработки, и достижением необходимой степени активации.

Исходя из выше изложенного, минимальное время активации 2÷3-разовая прокачка объема цементного теста через генератор 3 и максимальное - 12-13-ти разовая прокачка.

Несмотря на высокий коэффициент поглощения ультразвуковых колебаний цементным тестом, конструкция предлагаемого к использованию генератора 3 обеспечивает акустическое воздействие на весь объем теста, проходящего через генератор 3.

Бетон, затворенный на актированном данным способом тесте, обладает повышенной прочностью, плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и сокращением времени набора прочности на стадии схватывания и твердения. При этом на 28 сутки прирост прочности бетона увеличивается на 45÷60% от проектной прочности марочного бетона, или для получения необходимой марки бетона потребность в цементе уменьшается до 30÷40% в зависимости от получаемой марки бетона.

Для приготовления цементного теста с конкретными физико-механическими характеристиками и прежде всего для повышения прочности, водонепроницаемости бетона и/или сокращения расхода цемента на стадии подготовки цементного теста возможна подача дополнительных добавок: промышленного (добавки, ускоряющие или замедляющие твердение, с морозостойким эффектом и т.д.), минерального (мел, известняк, кварцевый песок и т.д.) и техногенного (металлургические шламы и шлаки, зола ТЭЦ и т.д.) происхождения с последующим ультразвуковым воздействием на приготовленную смесь. Ультразвуковое воздействие на цементное тесто с добавками позволяет получить высокооднородную смесь и повысить реакционную активность добавок.

Предлагаемым способом на предлагаемой установке получали водно-цементную тесто для изготовления бетона марки - 250, с пластифицирующей добавкой. Параметры процесса и характеристики бетона, полученного из водно-цементного теста приведены в таблице:

Интенсивность поля, Вт/м2 Давление на входе генератора, МПа Время воздействия ультразвука, мин. Увеличение прочности бетона на 28 сутки, % Увеличение плотности бетона на 28 сутки, % Увеличение класса бетона по водонепроницаемости
7×104 0,32 3 45 2,1 1÷2
40×104 0,41 3 60 3,4 2÷3
70×104 0,41 2 60 3,5 2÷3

Таким образом, использование предлагаемой группы изобретений позволяет повысить эффективность активации цементного теста за счет повышения интенсивности ультразвукового воздействия на цементное тесто и обеспечения возможности дополнительного избирательного доизмельчения цементных зерен размером более 40-50 мкм.

1. Способ приготовления водно-цементной смеси, включающий смешивание цемента с водой и ультразвуковую обработку полученной смеси, отличающийся тем, что ультразвуковую обработку производят полем с интенсивностью (7÷70)104 Вт/м2 при избыточном давлении.

2. Установка для осуществления способа по п.1, содержащая емкость для смешивания цемента с водой, ультразвуковой генератор и насос, который установлен между емкостью для смешивания цемента с водой и ультразвуковым генератором, имеющим интенсивность поля (7÷70)104 Вт/м2.

www.findpatent.ru

Вакуумное устройство для смешивания для костного цемента, а также способ смешивания костного цемента в устройстве

1. Вакуумное устройство для смешивания костного цемента, включающее смеситель, выполненный с возможностью подключения к источнику вакуума, и емкость для мономера, выполненная с возможностью соединения со смесителем, отличающееся тем, что емкость для мономера частично заполнена газом, в частности, воздухом, причем мономер при создающемся в смесителе вакууме течет из емкости для мономера в смеситель.

2. Вакуумное устройство по п.1, отличающееся тем, что объем газа выбран такой величины, которая обеспечивает перетекание мономера при создающемся вакууме до заданного состояния заполнения или полностью в смеситель.

3. Вакуумное устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для мономера, по меньшей мере, на 20%, преимущественно, по меньшей мере, на 40% своего объема заполнена газом.

4. Вакуумное устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для мономера содержит мембрану, причем предусмотрена полая игла для прокалывания, через которую мономер течет в смеситель.

5. Вакуумное устройство для смешивания, содержащее смеситель, выполненный с возможностью присоединения к источнику вакуума, и емкость для мономера выполненную с возможностью соединения с емкостью для смешивания, причем емкость для мономера расположена на ручке, выполненной с возможностью может привода в действие лопасти для смешивания в смесительной камере, отличающееся тем, что штанга установлена в пластине, которая после замешивания служит поршнем для вытеснения костного цемента.

6. Вакуумное устройство по п.5, отличающееся тем, что емкость для мономера выполнена с возможностью соединения через канал в ручке со смесительной камерой.

7. Вакуумное устройство по п.5, отличающееся тем, что канал расположен в штанге для привода лопасти для смешивания.

8. Вакуумное устройство по п.7, отличающееся тем, что штанга имеет место запрограммированного разрушения.

9. Вакуумное устройство по п.5, отличающееся тем, что емкость для мономера содержит бутылочку для мономера, расположенную в установочном устройстве.

10. Вакуумное устройство по п.9, отличающееся тем, что установочное устройство образовано с возможностью совместного сдвижения.

11. Вакуумное устройство по п.5, отличающееся тем, что бутылочка для мономера закреплена в установочном устройстве на полой игле с возможностью сдвижения.

12. Вакуумное устройство для смешивания, содержащее смесительную камеру, выполненную с возможностью присоединения к источнику вакуума, и емкость для мономера выполнена с возможностью соединения со смесительной камерой, отличающееся тем, что емкость для мономера фиксируется в соединенном состоянии.

13. Вакуумное устройство по п.12, отличающееся тем, что вакуумное устройство для смешивания выполнено с возможностью блокировки емкости для мономера в фиксированном состоянии.

14. Вакуумное устройстве по п.12, отличающееся тем, что вакуумное устройство для смешивания содержит предохранительную задвижку, обеспечивающую после удаления высвобождения емкости для мономера для движения в соединенное состояние.

15. Вакуумное устройство по п.12, отличающееся тем, что вакуумное устройство для смешивания содержит средство для блокировки восстановления удаленной предохранительной задвижки.

16. Способ замешивания костного цемента, в котором мономер в смесителе смешивают с порошком и в смесителе создают вакуум, отличающийся тем, что мономер при создающимся вакууме выдавливают из емкости для мономера в смеситель с помощью расширяющегося вследствие вакуума газа.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что во время замешивания миксер и емкость для мономера отделены от проникновения наружного воздуха.

18. Способ по п.16, отличающийся тем, что емкость для мономера прокалывают и мономер через полую иглу течет в смеситель.

19. Способ по п.16, отличающийся тем, что емкость для мономера фиксируют в положении, соединенном с устройством для смешивания.

20. Способ по п.16, отличающийся тем, что после замешивания костного цемента емкость для мономера отделяют от смесителя.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что смеситель после замешивания вставляют в качестве патрона в пистолет и костный цемент извлекают с помощью поршня.

bankpatentov.ru


Смотрите также