Устройство для обработки цементных суспензий

(51)28 5/00,04 21/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦЕМЕНТНЫХ СУСПЕНЗИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Автор Шведов Александр Петрович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Устройство для обработки цементных суспензий, содержащее источник электрического тока, соединенный с электродами, электролит в виде водного цементного раствора, расположенный в межэлектродном пространстве, отличающееся тем, что источник электрического тока соединен с электродами посредством одной цепи, включающей встречно-параллельно включенные тиристоры и накопительную емкость, при этом величина накопительной емкости определяется по формуле где С - величина накопительной емкости, Ф- величина активного электросопротивления цементной суспензии, Ом- частота синусоидального тока, используемого для обработки цементных суспензий, Гц- угол сдвига по фазе между током и напряжением в цепи обработки, сек,а величина угла сдвига по фазе между током и напряжением в цепи обработки определяется из уравнения 1 где- частота синусоидального тока, используемого для обработки цементных суспензий, Гц- угол сдвига по фазе между током и напряжением в цепи обработки, сек.(56) 1. Влияние обработки цементных суспензий на ускорение твердения бетона / И.М. Грушко, В.А. Бирюков, И.К. Селиванов, И.Ф. Киселев // Бетон и железобетон. - 1981. -3. С. 38-40. 2. А.с. 1522814, МПК 04 9/10. Способ возведения железобетонных конструкций и устройство для его осуществления / А.П. Шведов, С.С. Атаев, Л.Ф. Калмыков, К.А. Кунцевич, В.С. Войтенков, И.П. Шведов, А.Н. Леонович / 4262761/29-33 Заявлено 15.06 87. Заявляемая полезная модель относится к области строительства и может быть использована при изготовлении бетонных смесей для возведения бетонных и железобетонных конструкций. Известно устройство для обработки цементных суспензий, содержащее емкость для суспензии, емкость для ультразвуковой обработки, аппарат для магнитной обработки, насос 1. Предлагаемое устройство содержит большое количество узлов и соединяющих их деталей, что снижает надежность его работы, а в процессе обработки требуются большие энергозатраты. Из известных устройств для обработки наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в работе 2. Данное устройство содержит источник электрического тока, соединенный с электродами двумя параллельными цепями, одна из которых содержит емкость, а вторая содержит емкость и встречно-параллельно включенные тиристоры, при соотношении емкости второй цепи к первой (1,281)-(1471) и электролит,в виде водного цементного раствора, расположенный в межэлектродном пространстве. Однако данное устройство не учитывает электрические характеристики межэлектродной среды. Кроме того, в процессе встречно-параллельно включенных тиристоров соединение емкостей в двух ветвях получается параллельным, из-за этого падает общее напряжение на электродах с уменьшением импульсной составляющей, что приводит к снижению эффективности обработки и увеличению энергозатрат. Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности процесса обработки и снижения энергозатрат при ее выполнении. Для решения поставленной задачи используют устройство для обработки цементных суспензий, содержащее источник тока, соединенный с электродами, электролит в виде водного цементного раствора, расположенный в межэлектродном пространстве, причем источник электрического тока соединен с электродами по средствам одной цепи, включающей встречно-параллельно включенные тиристоры и накопительную емкость, при этом величину накопительной емкости определяют по формуле где С - величина накопительной емкости, Ф- величина активного электросопротивления цементной суспензии, Ом- частота синусоидального тока, используемого для обработки цементных суспензий,Гц- угол сдвига по фазе между током и напряжением в цепи обработки, сек,а величину угла сдвига по фазе между током и напряжением в цепи обработки определяют из уравнения 1 1060- частота синусоидального тока, используемого для обработки цементных суспензий,Гц- угол сдвига по фазе между током и напряжением в цепи обработки, сек. Принципиальные отличия заявляемого устройства состоят в следующем в форме выполнения связи между элементами, а именно соединение источника электрического тока с электродами посредством одной цепи вместо двух наличие взаимосвязей между параметрами элементов - между величиной накопительной емкости и величиной активного электросопротивления цементной суспензии с учетом частоты используемого электрического тока. Благодаря отличительной группе признаков, а именно соединению источника тока с электродами посредством одной цепи создается возможность учета электрических характеристик электролита (активное электросопротивление) в процессе выполнения обработки. А с учетом частоты используемого электрического тока и величины активного электросопротивления цементной суспензии определять величину накопительной емкости,отдающей в процессе разряда необходимое количество энергии, что повышает эффективность обработки, в результате чего снижаются энергозатраты в процессе ее выполнения. На чертеже представлена блок-схема заявляемого устройства. Устройство состоит из источника тока 1, электродов 2, электролита 3, встречнопараллельно включенных тиристоров 4, накопительной емкости 5. Устройство работает следующим образом. При прохождении электрического тока от источника 1 через открытые встречно-параллельно включенные тиристоры 4 в цепи имеется сдвиг по фазе между током и напряжением. В момент закрытия встречнопараллельно включенных тиристров 4 на накопительной емкости 5 сохранился заряд и напряжение. Величина остаточного напряжения при расчетном значении накопительной емкости 5 будет больше напряжения на электродах 2 в момент открытия тиристоров 4. Разность напряжений приводит к быстрой передаче энергии в виде импульсного разряда в электролит 3. Таким образом ионам электролита сообщается ускорение, достаточное для отвода продуктов гидратации с поверхности цементных частиц. В лаборатории технологии бетонных работ Полоцкого государственного университета изготовлено заявляемое устройство, на котором проводились испытания по обработке цементных суспензий. Для приготовления бетонной смеси использовался следующий состав, кг/м цемент - 400, песок - 757, щебень -1093, вода - 200, суперпластификатор С-3 2,8 и сульфат натрия - 3,2. При изготовлении устройства в качестве источника электрического тока частотой 50 Гц использовался лабораторный автотрансформатор. Для частоты 50 Гц, согласно уравнения, величина угла сдвига по фазе равна 3,5710-3. Электроды изготавливались из нержавеющей стали, а в качестве электролита использовалась цементная суспензия с водоцементным отношением, равным 0,53, в которую вводился суперпластификатор С-3 и сульфат натрия в количестве 0,5 и 0,8 от веса цемента. Данный электролит имел величину активного электросопротивления 15 Ом. Величина активного электросопротивления измерялась по схеме амперметр-вольтметр. В соответствии с формулой необходимая величина накопительной емкости была равной 87 Мкф. В качестве накопительной емкости использовались конденсаторы. В качестве встречно-параллельно включенных тиристоров использовался тиристорный регулятор типа У-252, состоящий из двух блоков блока управления тиристорами БУТ-01 и блока тиристоров БТ-01. Устройство, собранное в соответствии со схемой, использовали для обработки цементной суспензии, которую вводили в бетонную смесь вместо первой порции воды затворения. Вода и цемент, используемые для приготовления суспензии, учитывались в общем расходе материалов в составе бетонной смеси. Для сравнения производилась обработка бетонной смеси того же состава, но с использованием устройства прототипа. 3 1060 Бетонные смеси после изготовления подвергались электротермообработке до получения прочности на сжатие 32,0 МПа, с температурой изотермической выдержки 70 С. По окончании образцы-кубики испытывались на сжатие по ГОСТ 10180-90 Расход электроэнергии фиксировался при помощи электросчетчиков. Данные испытаний и параметры устройств приведены в таблице. ПредлаЧастота гаемое Опыт испольустройзуемого ство тока, Гц Параметры устройства Активное электро- Величина Угол сопротив- накописдвига ление це- тельной по фазе,ментной емкости,сек суспензии, Мкф Ом Показатели Соотношение емкостей в цепи с тиристорами к емкости в цепи без них 145 Проч Расход ность электробетоэнергии,на,квтчас/м 3 МПа 33,0 33,0 32,0 32,0 Как видно из таблицы, при использовании предлагаемого устройства экономия энергозатрат достигает 20 . При этом прочность бетона не снижается, а имеет тенденцию к повышению. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.