Смеситель непрерывного действия для композиционных строительных материалов на основе нефтяных битумов
Изобретение относится к переработке строительных материалов для получения однородных вязкотекучих композиционных материалов на основе нефтяного битума с дисперсионным вулканизатом резиновой крошки с последующим их использованием для производства дорожных вяжущих, мастик и паст. Смеситель непрерывного действия для композиционных строительных материалов на основе нефтяного битума содержит корпус с рубашкой обогрева, смонтированные в корпусе с возможностью вращения в одну сторону два ротора, выполненные в виде валов со шнеками и последовательно установленные за шнеками по винтовой линии под углом друг к другу кулачками с напорной боковой и торцевой поверхностями. Смеситель снабжен шестеренчатым механизмом, ведущие и ведомые шестерни которого установлены на валах в ряд с основными и дополнительными ведущими и ведомыми шестернями. Ведущие и ведомые шестерни размещены на каждом валу с чередованием между собой. В смесителе установлены ведущие и ведомые конические рифленые валковые насадки, выполненные за одно целое шестернями, которые размещены по длине вала с чередованием между собой. Изобретение позволяет за короткое время осуществить процесс девулканизации резиновой крошки, ее диспергирования, растворения в битуме и получение гомогенной смеси. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к переработке строительных материалов для получения однородных вязкотекучих композиционных материалов на основе нефтяного битума с дисперсионным вулканизатом резиновой крошки с последующим их использованием на заводах по изготовлению строительных материалов, в производстве дорожных вяжущих, мастик и паст.
Известны конические вальцы РЗХМ завода ОАО “Рузхиммаш”, г.Саранск. Недостатком данной конструкции вальцов является невозможность проведения процессов приготовления жидких строительных композиционных материалов на основе битума непрерывным способом.
Наиболее близкими по техническому решению к изобретению является червячный смеситель для полимерных материалов, содержащий корпус, смонтированные в корпусе с возможностью вращения в одну сторону два ротора, выполненные в виде валов со шнековыми насадками в загрузочной зоне и последовательно смонтированными за ними по винтовой линии под углом к друг другу смесительными кулачками и основными, и дополнительными ведущими и ведомыми шестернями, установленными с чередованием с кулачками с образованием зубчатого зацепления и возможностью свободного вращения на валу ведомых шестерен. Ведущие и ведомые шестерни установлены на валах в ряд с основными и дополнительными ведущими и ведомыми шестернями, при этом ведущие и ведомые шестерни размещены на каждом валу с чередованием между собой (авторское свидетельство СССР №1761523, кл. В 29 В 7/46, 15.09.92, Бюл. №34).
К недостатку данной конструкции смесителя следует отнести невозможность достижения гомогенизации смеси, содержащей вулканизированную резиновую крошку, за короткое время пребывания перерабатываемого композиционного материала в смесителе в силу того, что деформационное воздействие на материал в зоне зацепления (контакта) зубьев шестерен не обеспечивает необходимой степени диспергирования вулканизата резиновой крошки.
Технической задачей изобретения является проведение процессов девулканизации резиновой крошки, ее диспергирования и растворения в битуме и получение гомогенной смеси за короткое время пребывания материала в смесителе за счет интенсификации физико-химических процессов.
Поставленная техническая задача достигается тем, что рабочие валы смесителя дополнительно снабжаются специальными насадками в виде механизма с ведущими и ведомыми коническими рифлеными валковыми насадками, выполненными за одно целое с шестернями. Насадки установлены на валах так, что ведущие и ведомые размещены на каждом валу с чередованием между собой. Конические рифленые насадки за счет изменения диаметров по длине насадки обеспечивают переменную фрикцию по их длине, что увеличивает диспергирующее воздействие на частицы резиновой крошки. Чередование ведущих и ведомых насадок обеспечивает интенсивную гидродинамику потока смешиваемых материалов за счет изменения их направления вращения.
На фиг.1 изображен смеситель непрерывного действия для композиционных строительных материалов на основе нефтяных битумов, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А и Б-Б на фиг.1; на фиг.3 и 4 - компоновка рабочих валов смесителя по п.2 и п.3 формулы изобретения.
Смеситель содержит корпус 1, смонтированные с возможностью вращения в одну сторону два ротора. Каждый ротор выполнен в виде вала 2 со шнековыми насадками 3 в загрузочной зоне (не показана) и последовательно смонтированными за шнековыми насадками 3 по винтовой линии под углом друг к другу смесительными кулачками 4 с напорной боковой 5 и торцовой 6 поверхностями. За кулачковыми насадками 4 размещаются конические рифленые валковые насадки 9, выполненные за одно целое с шестернями, находящимися в зацеплении друг с другом, ведущими 10, 12, 14, 16 и ведомыми 11, 13, 15, 17. Установка на валы ведущих насадок осуществляется на шпонках, а ведомых насадок на втулки 18, что обеспечивает их свободное вращение и позволяет изменить их направление вращения. Смеситель снабжен также шестеренчатым механизмом 8, который имеет установленные в ряд друг за другом ведущие, ведомые и дополнительные шестерни. За шестеренчатым механизмом 8 установлены подающие шнековые насадки 7. Корпус смесителя имеет рубашку обогрева 19 для обеспечения необходимого температурного режима при смешении жидкого нефтяного битума с вулканизированной резиновой крошкой.
Смеситель работает следующим образом.
Смешиваемые компоненты захватываются шнековыми насадками 3 вращающихся роторов (привод на чертеже не показан) и подаются в зону смешения. В этой зоне под действием кулачков 4 компоненты перемешиваются. В процессе смешения происходит многократное расчленение и соединение потоков, а также их перераспределение между роторами. Из зоны смешение кулачков 4 смешиваемый материал подается в зону конических рифленых валковых насадок 9, выполненных за одно целое с ведущими 10, 12, 14, 16 и ведомыми 11, 13, 15, 17 шестернями, где под действием температуры, сдвиговых и растягивающих деформаций частицы резиновой крошки девулканизируются, диспергируются, пластицируются и растворяются. Происходит срыв деструктированной части молекул с поверхности частицы вулканизированной резиновой крошки и равномерное распределение этих молекул в среде битума за счет изменяющейся фрикции конических рифленых валковых насадок. По длине вала 2 таких зон устанавливается несколько, и направление вращения рифленых конических валковых насадок, выполненных за одно целое с ведущими 10, 12, 14, 16 и ведомыми 11, 13, 15, 17 шестернями, изменяется, так как ведущие и ведомые насадки размещены с чередованием между собой. Из-за разного направления вращения конических рифленых насадок 9 обеспечивается более интенсивная гидродинамика потока. В результате этого создаются сложные траектории движения смешиваемых компонентов на поверхности конических рифленых валковых насадок. Рабочие зазоры между парами конических рифленых валковых насадок изменяются по длине рабочих валов в сторону уменьшения при движении обрабатываемого материала от зоны загрузки к зоне выгрузки. Это обеспечивает повышение качества смешения, однородности и гомогенизации смеси за небольшое время пребывания материала в смесителе. Проскальзывание материала по поверхности конических насадок исключено за счет выполнения рифления на них. Из зоны установки конических рифленых валковых насадок материал транспортируется в зону установки шестеренчатого механизма 8. На этом участке направления вращения ведущих и ведомых шестерен в основной паре противоположны направлению вращения шестерен в дополнительной паре, так как на каждом валу 2 ведущие и ведомые шестерни размещены с чередованием между собой. Это также обеспечивает многоступенчатое изменение траекторий движения материала и он подвергается дополнительному деформационному воздействию в зонах зацеплений зубьев шестерен. Из зоны установки шестеренчатого механизма материал захватывается подающими шнековыми насадками 7 и транспортируется к зоне выгрузке (не показана), где устанавливаются обратные шнековые насадки, обеспечивающие удаление готовой массы из корпуса смесителя.
1. Смеситель непрерывного действия для композиционных строительных материалов на основе нефтяного битума, содержащий корпус с рубашкой обогрева, смонтированные в корпусе с возможностью вращения в одну сторону два ротора, выполненные в виде валов со шнеками и последовательно установленные за шнеками по винтовой линии под углом друг к другу кулачками с напорной боковой и торцевой поверхностями, и снабженный шестеренчатым механизмом, ведущие и ведомые шестерни которого установлены на валах в ряд с основными и дополнительными ведущими и ведомыми шестернями, при этом ведущие и ведомые шестерни размещены на каждом валу с чередованием между собой, отличающийся тем, что в смесителе устанавливаются ведущие и ведомые конические рифленые валковые насадки, выполненные за одно целое шестернями, которые размещены по длине вала с чередованием между собой.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конические рифленые валковые насадки располагаются сдвоено по длине вала смесителя.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между шестернями сдвоенных конических рифленых валковых насадок устанавливается шестеренчатый механизм.
