一种用于装配式轻质板材高密差组分的快速均化与制浆装置的制作方法

本发明涉及装配式轻质板材原材料的快速均化领域，特别是涉及具有高密差、高均匀性的粉体材料的快速均化及制浆装置。

背景技术：

装配式建筑又称建筑工业化，是一种新型高效的建筑施工方法。其原理在于首先在生产厂生产好特定的预配构件，然后运输到施工现场，由专业人员进行现场装配与安装，拼接组建筑物。相对于传统的现场施工方式，装配式建筑在建筑设计的多样化和科技化以及建筑施工的高效、环保、低成本、高精度等方面都具有绝对优势。近些年，随着我国经济发展，相关技术不断成熟，装配式建筑的应用也得到有力推进。装配式建筑构件的预制过程对工厂生产构件的自动化、精密化、高效化程度的要求都相当高，因此，工业生产体系中生产设备的不断改进与更新是实现装配式建筑大规模推广、应用的技术与实力保证。

装配式建筑的特点之一在于其设计的多样化，即承建商可以根据住户的要求进行房屋的分割，在分割过程中一般会使用轻质隔墙、轻质隔板对房屋进行隔断。装配式建筑的不断推广也意味着装配式轻质板材的大量运用。

轻质板材的制备一般以石膏或水泥为基体材料并辅助以eps等其他轻骨料。由于基体材料于轻质骨料之间的密度差别较大，常常在100倍以上，而对于板材等建筑材料，材料本身结构的稳定性是建筑施工和使用安全的关键保证。对于轻质板材，板材的稳定性很大程度上决定于板材制造过程中不同原料混合的均匀程度。因此，在工业生产过程中如何解决轻质板材高密差原料的快速均化是能否实现装配式建筑轻质板材高效生产的关键。

专利cn206823572u公开了一种用于物料混合的均化装置，其原理在于当物料加入到进料器中时，物料会在自身重力作用下向下运动，当物料通过止回阀进入缓流区时，会在缓流区内形成紊流、漩涡和剪切力，在这三种作用方式下，物料可以实现充分混合。利用该专利所述的装置虽然可以实现物料的简单高效均化，但由于其物料均化机制主要依靠物料自身重力运转，虽然也可以由空气压缩泵提供辅助动力，但受制于缓流区的大小，这种均化装置只能实现少量物料均化，且其均化效率有限，难以实现工业化应用。

专利cn107551892a公开了一种高效率的化工生产均化装置，其原理在于通过增加均化罐，并在均化罐内部增加两种大小不一的搅拌叶片的方式，实现原材料的分层均化。通过在底端增加循环管，将沉淀、未均化的原料通过输送管重新输送到均化罐的顶部进行重新均化，提高了均化的效率与质量。根据该专利所述，这种均化装置有利于解决商品混凝土制备过程中搅拌不均匀，影响质量的缺点。商品混凝土在制备过程中水泥、沙、石等物料的比重差异较小，该装置可以实现各物料的混合，而对于密度差异较大的粉体物料均化操作该装置无法完成。此外，该专利所述的均化装置内部均化结构复杂，不满足轻质板材制备的高效化的要求。

专利cn206549499u公开了一种水泥粉体自动搅拌均化装置，该装置包括筛分机、搅拌机、动力传动装置和控制装置等。其特点在于，装置中包含控制装置(电动机控制器、除尘器控制器和卸料口控制器)，在控制装置的作用下，均化装置可以实现水泥生产检测过程中低噪声、无粉尘、高度自动化的均化操作。但该装置只能够实现水泥粉体的均化，对于高密差材料的均化很难完成，且该装置均化后的粉体无法自动进入制浆、成型等建材生产环节。

专利cn106976160a涉及一种具有较高均匀性的水泥粉体气力均化装置，包括均化罐、进料装置、均化风机和均化网筛。该装置主要用于水泥烧结前生料的均化，其原理在于利用机械传动的方式带动均化罐内均化网筛的小幅震动，当生料通过网筛时，可以实现生料中粗细颗粒的分化，使均化所得的生料的几何均匀性较好，烧成所得的水泥粉体的均匀性也较好。由于采用机械传动与网筛的方式进行均化，其均化效率低，不适用于高度自动化的装配式板材原料的均化过程，且装置的动力不高，也很难实现高密差材料的均化。

专利cn205766802u公开了一种预拌混凝土掺合料均化装置，主要包括均化仓、进料口、排气口、除尘器、卸料口。原理主要在于通过压缩气体，使均化仓内粉料流态化，实现均化仓内粉料混合均化，该专利所述均化装置具有密封好、启闭方便、卸料快速等优点。就预拌混凝土掺合料而言，所用的量相对较少，故该均化装置只适用于小体积的粉料的混合。另外，由于该均化装置采用压缩气体气动均化，均化动力较小，不适用于高密差材料的均化。

专利cn203935791u公开了一种混凝土外加剂的均化装置，包括均化池、聚羧酸母液储罐、预均化储罐。该专利所述均化装置通过增加预均化罐的方法，使其他组分的均化可以和聚羧酸母液的均化同时进行，缩短生产时间。该专利所述的均化装置适用于多组分液态的均化，通过循环泵送的方式使得各个组分混合均匀。从该装置的均化效率和适用对象考虑，其不适用于装配式建筑轻质板材原料的均化。

市场上现有的均化装置和方法，虽然种类繁多，气体、液体等均化装置均有涉及，但都无法满足装配式轻质板材高密差原料的均化，且由于装配式板材生产的高效要求，市场上现有的均化装置的自动化程度同样也无法满足生产要求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于装配式轻质板材原材料的快速均化的装置，其能够满足密度差大于100的粉体材料的高效均化，且自动化程度高，粉体均化后能迅速制浆，适用于装配式轻质板材的成型与生产。

本发明综合利用一级粉料均化装置、气动开闭装置和二级固液均化及制浆装置。通过各装置的协同作用，实现了高密差粉体物料的高度均化、制浆等一系列工作。在短时间内完成粉体到浆体物料的转化，达到了现有均化装置无法实现的效果。

已经混合均匀的高密差粉体物料在重力作用下会逐渐分层，若不能及时进行处理，粉体材料的均化效果会随时间延长不断变差。本发明提出的气动开闭装置处理方法和二级固液均化及制浆装置可以实现均化后粉体物料的高速下落并迅速进行固液均化，避免了下落过程中不同种类物料的分离，适用于装配式轻质板材的工业生产。

利用本专利所述的装配式轻质板材原材料的快速均化与制浆装置进行实际生产，可以在5min内完成1m³的轻质板材浆料的制备。一方面，相对于传统的制浆方法一方浆料需十几分钟才能制备完成，制浆效率提高到2倍以上。另一方面，由于该制浆方法完全由机械完成，制得浆料的各项性能满足实际轻质板材生产要求，且稳定性高，大大减小了传统制浆因人工操作引起的产品质量问题。此外，由于该装置能够实现连续制浆，因而实际生产过程中可以更大幅度地提高生产效率、缩短生产周期并降低生产成本。

本发明提供的具体方案如下：

一种用于装配式轻质板材高密差组分的快速均化与制浆装置，包括一级粉料均化装置、气动开闭装置和二级固液均化及制浆装置。

所述一级粉料均化装置底部连接于二级固液均化及制浆装置上部，两者连接处设置有气动开闭装置，一级粉料均化装置底部和二级固液均化及制浆装置顶部开有相对应的通孔。

所述气动开闭装置包括仓门、扇形活动块和气缸；扇形活动块为两端开孔的弧形块，其一端连接仓门，另一端连接气缸的活塞杆；仓门为具有一定弧度的板状结构，仓门在扇形活动块的连接下可以在活塞杆的带动下与之朝同一方向运动，以开合通孔；气缸固定于一级粉料均化装置底部下端。

所述一级粉料均化装置内部底面上设置有叶轮，叶轮方向朝上，叶轮连接电机；一级粉料均化装置顶部设置有圆形粉料进口、轻骨料进口和收尘口，收尘口外接收尘器。优选的，所述一级粉料均化装置设有4个突伸的圆形开口，其中由1个粉料进口1个轻骨料进口和2个收尘口，2个进料口分别接进料管道，一级均化操作开始前，两种物料分别通过管道输送从进料口进入一级粉料均化装置。均化过程中由于粉体高速运动产生的粉尘由收尘口收集，避免粉尘污染。

所述二级固液均化及制浆装置内部设置有叶轮，叶轮连接电机，二级固液均化及制浆装置侧壁开有进水口、浆料检测口，相对的另一侧壁开有进料口，底部开有排浆口。所述的浆料检测口用于检测均化后的浆料的物性是否达到制备装配式轻质板材的要求。

进一步的，所述一级粉料均化装置的容量为1～3m³。

进一步的，所述一级粉料均化装置的电机转速为1000～3000rmp。

进一步的，所述气动开闭装置的气缸为单活塞杆双作用气缸，气缸由电磁阀控制，电磁阀通过单片机程序控制或按钮开关手动控制。

进一步的，所述一级粉料均化装置内的电机与继电器相连，继电器通过单片机程序控制或者按钮开关手动控制。

进一步的，所述二级固液均化及制浆装置内的电机与继电器相连，继电器通过单片机程序控制或者通过按钮开关手动控制。

进一步的，二级固液均化及制浆装置的容量为2～8m³。

一级粉料均化装置用于实现高密差粉体材料的均化。二级固液均化及制浆装置用于固液快速均化制浆，承接一级粉料均化装置的粉料并在搅拌装置的作用下与液体料进行混匀。一级粉料均化装置与二级固液均化及制浆装置的连接处设气动开闭装置，控制一级粉料均化装置底出料口的启闭。当一级均化完成，高密差粉体材料在无外力作用自然下落的过程中，由于密度差较大，两种粉体材料的下落速度差异也较大，均化后的两种粉体会在较长时间的下落过程中重新分离开，导致一级均化的效果大打折扣。为避免这种不利情况的出现，两级均化装置之间的良好的衔接运转操作至关重要。将二级固液均化及制浆装置设置在一级粉料均化装置的下部并依靠气动开闭装置控制一、二级固液均化及制浆装置的连接正是为了保证上述操作的顺利完成。

本发明的有益效果：

(1)通过一级粉料均化装置与二级固液均化及制浆装置的联动运转可以实现高密差粉体材料的迅速、良好地均化，克服了现有均化装置难以实现高密差材料均化的缺点；

(2)利用气动开闭装置能够大幅缩短固体粉料从下落到混合的时间，提高均化效果；

(3)本装置的自动化程度高，所用物料通过管道输送，短时间内即可实现粉体、液体原料到浆体的转化，适用于对生产效率要求较高的装配式建材的生产和制造。

附图说明

图1为一级粉料均化装置的结构图；

图2为气动开闭装置的控制原理图；

图3为二级固液均化及制浆装置的结构图；

图4为本发明的装置整体结构图。

附图标记：1-一级粉料均化装置，2-粉体进料口，3-高速电机，4-轻骨料进料口，5-收尘口，6(6’)-气动开闭装置，61-气缸，62-扇形活动块，63-仓门，7-二级固液均化及制浆装置，8-进水口，9-料浆检测口，10-电机，11-多元组分进料口，12-出浆口。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但本发明并不仅仅限于实施例。

实施例1

设备结构：

图1示出了一级粉料均化装置的结构。一级粉料均化装置内部底面上设置有叶轮，叶轮方向朝上，叶轮连接电机3。一级粉料均化装置顶部设置有圆形粉料进料口2、轻骨料进料口4和2个收尘口5，收尘口5外接收尘器。优选的，一级粉料均化装置的容量为2.0m³。两个进料口4分别接进料管道，一级均化操作开始前，两种物料分别通过管道输送从进料口4进入一级粉料均化装置。均化过程中由于粉体高速运动产生的粉尘由收尘口5收集，避免粉尘污染。收尘口5利用管道并联后与收尘器连接。高速电机选用1800rpm转速，通过电机3带动叶轮转动。电机3与继电器相连，继电器通过单片机程序控制或者按钮开关手动控制。一级粉料均化装置用于粉料的反重力均匀混合。

图2示出了气动开闭装置的控制原理图。气动开闭装置包括气缸61，扇形活动块62，仓门63。气缸61优选单活塞杆双作用气缸，扇形活动块62为两端开孔的弧形块，气缸61的活塞杆与扇形活动块62，活动块与仓门63均以销轴连接，活塞杆带动扇形活动块62，扇形活动块62进一步带动仓门63，使得仓门63开合通孔以实现物料的流通。扇形活动块62使得活塞杆与仓门的运动方向一致。优选的，仓门大小设为0.3m²。气缸61由电磁阀控制，电磁阀通过单片机程序控制或按钮开关手动控制。

图3示出了二级固液均化及制浆装置的结构。二级固液均化及制浆装置内部设置有叶轮，叶轮连接电机10，二级固液均化及制浆装置7侧壁开有进水口8、多元组分进料口11，进水口下方开有浆料检测口9，底部开有出浆口12。优选的，二级固液均化及制浆装置的容量为5.0m³。电机10优选1200rpm。进水口8通过管道与输水阀门连接，多元组分进料口11同样通过管道与输液泵连接。电机10带动均化仓内叶轮转动。电机10与继电器相连，继电器通过单片机程序控制或者通过按钮开关手动控制。图4示出了本发明装置的整体结构图。单片机型号为89c52。

工作原理：

物料均化作业开始时，首先运行二级固液均化及制浆装置，将特定量的水与多元组分料分别通过进水口8与多元组分进料口11泵送进二级固液均化及制浆装置，由单片机程序控制或者按钮开关手动控制以启动电机10，搅拌叶轮对二级固液均化及制浆装置内的多元组分料进行预均化，同时等待均化后的粉体物料的投入。

二级均化装置运行3min左右的时间后，通过单片机程序或者按钮开关手动控制电机3开始转动，并带动叶轮转动。开启收尘器，然后将特定质量的轻骨料和粉体物料通过输送泵分别从轻骨料进料口4和粉料进料口2向一级粉料均化装置中输送，直至所有物料输送完毕。

利用一级粉料均化装置均化所有粉料与轻骨料，均化时间为90s，以所有物料入一级粉料均化装置为“0点”，当均化时间结束时，通过单片机程序控制或者按钮开关手动控制继电器进而使得气缸推动仓门开启，一级粉料均化装置内物料落入二级固液均化及制浆装置，进行制浆。仓门的开启的时间小于1s，随后在单片机或者按钮开关手动控制下进行闭合。

粉料及轻骨料在二级固液均化及制浆装置中混合均化的时间控制在240s，均化结束时，单片机程序控制或按钮开关手动控制电机10停止工作，并从二级固液均化及制浆装置的浆料检测口9取出部分浆体进行性能检测，检测结果合格后，可以手动开启二级固液均化及制浆装置出浆口12的阀门，单片机程序控制或者按钮开关手动控制电机10运转，带动仓内叶片将仓内浆料从出浆口12排出进入输浆管道，待浆体完全排出时，关闭出浆口12，停止电机，一个“均化+制浆”周期完成，所得浆体可进入下一制造环节。

按照上述设计原理与方法试制的装配式轻质板材高密差组分的快速均化与制浆装置可以在6min内完成2m³的轻质板材浆料的制备，所制浆料各项性能满足轻质板材的生产要求，降低了人力劳动的代价，且能够实现连续生产。

实施例2～5

以实施例1的设备结构与操作原理为参考，改变实施例中仓体容积、电机转速、均化时间等因素(其中，一级粉料均化装置容积、电机转速、均化时间分别记为v1、r1、t1，二级固液均化及制浆装置容积、电机转速、均化时间分别记为v2、r2、t2)，具体参数设计如表1。

表1改变部分设备参数后的均化效果(实施例2～5)

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。