超高性能混凝土用真空搅拌机的制作方法

[0001]
本发明涉及混凝土搅拌机技术领域，特别是涉及一种超高性能混凝土用真空搅拌机。


背景技术：

[0002]
超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，缩写为uhpc）是现代混凝土技术的新进展，它通过良好的颗粒堆积、适宜的搅拌程序、科学的养护制度及适量的胶结料和外加剂共同促成。uhpc以其优异的性能而越来越受到关注，应用范围也愈加广泛。将uhpc作为建筑外层防护面板不仅可降低飞机等外力对核电站、高层建筑和发电厂等重要设施带来的冲击损伤，还可获得理想的美学效果；高流态自密实性能使其更适于复杂模板及高配筋率的结构；优异的耐久性也是恶劣环境下服役建筑物的理想选择。但uhpc为提高匀质性剔除了粗骨料，为获得密实的微结构需添加硅灰等高活性微粉，为提高强度又须采用较低的水胶比，为满足工作性要求又须添加较多的外加剂，致使胶凝材料和外加剂的用量都远高于传统混凝土，使拌合物更为粘稠，搅拌过程中引入的空气也更难消除。通常来讲，引入的空气对新拌混凝土工作性及硬化混凝土质量都有重要影响，纤维或钢筋下方空气泡的积聚会降低纤维和钢筋与周围水泥基体之间的粘结强度，较高的空气含量也是导致常规方法制备的uhpc抗压强度很难超过200mpa的主要原因。研究表明，在搅拌过程中采取降低拌合物中大气压力的措施可以有效消除气泡含量、降低气泡孔径尺寸，从而改善硬化混凝土的性能。为此，科研人员开发出了可降低混凝土拌合物气泡含量的真空搅拌机，如，中国专利（cn201620604914.3）公开了一种混凝土真空搅拌机，该申请所述的真空搅拌机对提高混凝土的密实性、强度和耐久性做出了突破性贡献。但是该申请仅针对强制式混凝土真空搅拌机，其结构特点是电机置于搅拌筒外，与电机连接的转动轴要穿过搅拌筒，转动轴与搅拌筒的连接处很难保证搅拌筒的气密性和真空度。同时，该申请的加料和搅拌程序也会影响混凝土性能，更不适于对uhpc拌合物的搅拌。针对该申请存在的问题，另一中国专利（cn201721108634.4）试图加以解决，该申请提出的是一种锥形反转出料混凝土真空搅拌机，其特点是搅拌过程中电机带动搅拌筒旋转，但由于搅拌筒的旋转，在搅拌之前须完成抽真空，但加水及搅拌过程中会导致搅拌筒内真空度的损失，由于不能连续抽真空，使得对拌合物内气泡的消除效果有限，特别是缺乏强制式叶片对气泡的刺破作用及搅拌筒相对低的转速，决定了这种搅拌机不适于对粘度更大特别是掺有纤维的uhpc拌合物的拌制。因此，有必要开发出一种结构合理、环保高效且更适用于超高性能混凝土（uhpc）拌合物制备的新型真空搅拌机。


技术实现要素：

[0003]
本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种超高性能混凝土用真空搅拌机，其结构设计合理，能够保障搅拌筒体内的真空度恒定，提高搅拌后的拌合物质量，优化产品的结构，提高使用寿命和使用的便捷性。
[0004]
为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种超高性能混凝土用真空搅拌机，包括：搅拌筒体，所述搅拌筒体顶部设置有盖体；搅拌组件，其设置在所述搅拌筒体内，用于拌合料的搅拌混合，所述搅拌组件与所述搅拌筒体之间设置有密封单元；抽真空组件，其与所述搅拌筒体连接，并用于对搅拌筒体内进行抽真空；以及进料组件，其通过输料管道与所述搅拌筒体连接，所述输料管道上设置有密封阀。
[0005]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，所述搅拌组件包括：搅拌轴，其通过轴承设置在所述盖体上；搅拌电机，其设置在所述盖体上，且所述搅拌电机与所述搅拌轴传动连接；以及搅拌桨叶，其设置在所述搅拌轴上。
[0006]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，所述搅拌桨叶包括螺旋叶片，所述螺旋叶片设置在所述搅拌轴上，且在所述螺旋叶片与所述搅拌轴之间还设置有多组支杆；所述密封单元为设置在所述搅拌电机外侧的盖体上的密封盒、或/和所述密封单元为设置在所述搅拌轴与所述盖体之间的气密性轴承。
[0007]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，抽真空组件包括：抽真空管，其固定设置在所述搅拌筒体上，在所述抽真空管上设置有真空阀；以及真空泵，其设置在所述抽真空管的外端部。
[0008]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，所述抽真空管上通过换向阀连接有吸尘单元，所述抽真空管和所述吸尘单元之间的分支管路上设置有气流控制阀；所述抽真空管上还通过分支管路连接有真空度仪表和真空阀，所述真空泵的出气端设置有排气消音阀。
[0009]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，所述进料组件包括固料供给单元和液料供给单元，所述固料供给单元包括固料输料管道、设置在所述固料输料管道上的固料密封阀、和与所述固料输料管道连接的固料供料设备；所述液料供给单元包括液料输料管道、设置在所述液料输料管道上的液料密封阀、和与所述液料输料管道连接的液料供料设备。
[0010]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，所述固料供给设备包括料仓、输送机、计量设备、固料储料罐和固料控制阀，多个所述料仓通过对应的输送机和计量设备与所述固料储料罐连通；在所述液料输料管道的内端部设置有液料喷头，所述液料供料设备包括原料罐、流量泵、和液料储料罐，多个所述原料罐通过对应的流量泵与所述液料储料罐连通。
[0011]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，所述搅拌筒体底部设置有出料口和出料组件，所述出料组件包括：出料门，所述出料门与所述搅拌筒体铰接；限位台，其设置在所述搅拌筒体底部，且所述限位台与所述出料门的活动端对应；防脱锁销，其滑动设置在所述限位台上，且所述防脱锁销与所述限位台之间设置有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧驱动所述防脱锁销保持伸出状态，且出料门闭合状态下，所
述防脱锁销限位支撑在所述出料门下部；以及弹开单元，其设置在所述出料门的铰接端部，所述弹开单元为扭簧或第二压缩弹簧；所述出料口呈锥形，所述出料门上部设置有密封锥台，所述密封锥台上设置有环形密封槽，在所述环形密封槽内设置有密封填料或密封圈。
[0012]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，所述盖体与所述搅拌筒体为一体结构，所述搅拌筒体或所述盖体上设置有基座。
[0013]
根据本发明超高性能混凝土用真空搅拌机，优选地，所述盖体与所述搅拌筒体为分体结构，所述盖体底部设置有环箍，所述环箍底部设置有装配沉槽，在所述装配沉槽的其中一侧设置有第一螺纹段，在所述装配沉槽的底部嵌设有密封带，所述搅拌筒体的上部设置有与所述第一螺纹段匹配的第二螺纹段，且所述搅拌筒体顶部与所述密封带贴合密封；所述盖体上设置有基座，所述搅拌筒体上设置有底座或/和把手。
[0014]
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：（1）本申请结构设计合理，能够保障搅拌筒体内的真空度恒定，提高搅拌后的拌合物质量，优化产品的结构，提高使用寿命和使用的便捷性。通过气密性轴承的设置，可克服现有技术中因轴承漏气导致的搅拌筒体内的真空度的损失问题，还可以设置密封盒使得结构得到进一步的密封。
[0015]
（2）本申请的真空泵与搅拌筒体的一体连接方式，可克服分体式连接导致的搅拌过程中真空度的损失，从而实现连续抽真空，维持搅拌筒体内真空度的恒定，本申请通过数字式真空表（真空计）的设置，可实时显示并传递搅拌过程中搅拌筒体内的真空度，从而使真空度得到控制并保持恒定。
[0016]
（3）本申请通过吸尘单元的设置，可在抽真空之前除去搅拌筒体内的粉尘，避免吸入真空泵并对真空泵带来损害，取得更好的抽真空效果；真空泵上排气消音阀的设置，可尽可能的消除抽真空时产生的噪声，取得较好的环境效果。
[0017]
（4）本申请可精准控制物料量和供水量的固料供给单元和液料供给单元的设置，可保证超高性能混凝土（uhpc）配合比的与设计配合比一致，获得高质量的拌合物；具有控制水压和流量的液料供给单元不但便于给水拌料，也便于将搅拌筒体冲洗干净。
[0018]
（5）本申请对于搅拌筒体和盖体的不同的结构设计，实现了不同的场景的应用，对于搅拌筒体的底部球冠形结构便于料浆顺利流出，也利于将搅拌筒体冲洗干净。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
[0020]
图1是本发明实施例的超高性能混凝土用真空搅拌机的结构示意图之一；图2是图1中a部的放大结构示意图图图3是图1中b-b截面的剖视图；图4是本发明实施例的超高性能混凝土用真空搅拌机的结构示意图之二；图5是本发明实施例的超高性能混凝土用真空搅拌机的结构示意图之三。
[0021]
图中：1-固料供给设备；2-气密性物料阀；3-搅拌电机；4-液料供料设备；5-气密性
轴承；6-盖体；7-搅拌轴；8-喷头；9-搅拌桨叶；10-支杆；11-搅拌筒体；12-出料门；13-密封圈；14-转轴；15-弹开单元；16-限位台；17-防脱锁销；18-第一压缩弹簧；19-气阀；20-换向阀；21-气流控制阀；22-真空度仪表；23-真空阀；24-吸尘单元；25-集气罩；26-真空泵；27-排气消音阀；28-基座；29-控制器；30-微机；31-环箍；32-搅拌筒体密封带；33-螺纹连接结构；34-固定锁扣；35-把手；36-底座、37-抽真空管、38-限位销。
具体实施方式
[0022]
下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
[0023]
在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。
[0024]
应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。
[0025]
应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0026]
应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。
[0027]
参见图1-图5，本申请一种超高性能混凝土用真空搅拌机，包括搅拌筒体11、搅拌组件、抽真空组件和进料组件，搅拌筒体顶部设置有盖体6；搅拌组件设置在搅拌筒体内，用于拌合料的搅拌混合，搅拌组件与搅拌筒体之间设置有密封单元；抽真空组件与搅拌筒体连接，并用于对搅拌筒体内进行抽真空；进料组件通过输料管道与搅拌筒体连接，输料管道上设置有密封阀。
[0028]
本实施例中的搅拌组件包括搅拌轴、搅拌电机和搅拌桨叶，搅拌轴通过轴承设置在盖体上；搅拌电机设置在盖体上，且搅拌电机与搅拌轴传动连接；搅拌桨叶设置在搅拌轴上。本申请中的搅拌电机优选伺服电机，也可以采用步进电机。其中，搅拌桨叶9包括螺旋叶片，螺旋叶片设置在搅拌轴7上，且在螺旋叶片与搅拌轴之间还设置有多组支杆10；密封单元为设置在搅拌电机外侧的盖体上的密封盒、或/和密封单元为设置在搅拌轴与盖体之间的气密性轴承5。
[0029]
具体地，对搅拌组件的结构和功能进行详细描述：搅拌组件包括动力装置（即搅拌电机3）、气密性轴承5、搅拌轴7、搅拌桨叶9和支杆10。动力装置固定连接在盖体6的上部并刚好位于搅拌筒体顶部中心，与动力装置连接为一体的搅拌主轴穿过气密性轴承深入到搅拌筒体中且位于搅拌筒体的中轴线上，带状搅拌桨叶以搅拌主轴为中心从上往下螺旋状收于搅拌筒体底部中心上方的搅拌主轴末端，搅拌桨叶通过水平呈十字布置的支杆与搅拌主
轴固定连接，但每个支杆在垂直向均不在一个平面上，而随桨叶一起绕主轴呈螺旋布置，如图3。带状桨叶的横向与水平面有一定倾角，外边缘与搅拌筒体内壁接触。所述动力装置主要由伺服电机组成，借助控制系统可实现转速和转向的调控，通过合理设计和调控慢速、中速和高速搅拌过程可使不同的拌合物获得理想的拌制效果，适时切换桨叶转向可提高拌料和卸料效率。
[0030]
本实施例中的抽真空组件包括抽真空管和真空泵26，抽真空管37固定设置在盖体6上，在抽真空管上设置有真空阀23；真空泵26设置在抽真空管的外端部。
[0031]
抽真空管上通过换向阀连接有吸尘单元，抽真空管和吸尘单元之间的分支管路上设置有气流控制阀21；抽真空管上还通过分支管路连接有真空度仪表22和真空阀23，真空泵的出气端设置有排气消音阀27。
[0032]
对于抽真空组件的结构和各部件的功能进行以下详细描述：其具体包括气阀19、换向阀20、气流控制阀21、真空度仪表22、真空阀23、吸尘单元24、集气罩25、真空泵26和排气消音阀27等。设置于搅拌筒体内的集气罩通过管道三通分别与气阀和换向阀连接，所述气阀为数字控制式空气阀，关闭时可使搅拌筒体内通过真空泵形成真空状态，便于超高性能混凝土拌合物的拌制；打开时使搅拌筒体内恢复常压，便于已拌制好的超高性能混凝土拌合物从出料口流出。所述换向阀一路通过气流控制阀连接吸尘单元，另一路通过真空阀连接真空泵。真空阀和换向阀之间连接出一个具有真空压力传感和数值显示功能的真空度仪表，真空泵的排气口设置具有排气消音功能的阀门。当向搅拌机内投放粉体物料时，气阀关闭，换向阀接通连接吸尘单元的管路，部分粉尘随气流流向吸尘单元，在粉料投放完毕抽真空之前，喷头启动喷雾功能，消除悬浮的细微粉尘对真空泵的影响，但用水量需严格计算于超高性能混凝土的配合比之内。
[0033]
本实施例中的进料组件包括固料供给单元和液料供给单元，固料供给单元包括固料输料管道、设置在固料输料管道上的固料密封阀、和与固料输料管道连接的固料供料设备；液料供给单元包括液料输料管道、设置在液料输料管道上的液料密封阀、和与液料输料管道连接的液料供料设备。
[0034]
固料供给设备包括料仓、输送机、计量设备、固料储料罐和固料控制阀，多个料仓通过对应的输送机和计量设备与固料储料罐连通；在液料输料管道的内端部设置有液料喷头，液料供料设备包括原料罐、流量泵、和液料储料罐，多个原料罐通过对应的流量泵与液料储料罐连通。
[0035]
对于进料组件的结构和功能，进行以下详细说明：固料供给单元主要由固料供给设备1、气密性物料阀2和物料管等组成。固料供给设备下连接气密性物料阀，再通过物料管深入到搅拌筒体内。固料供给设备与储存不同类型固体材料（粒料和粉料）的料仓连接，既可依据超高性能混凝土颗粒级配的不同进行预混后供料也可单独依次供料。借助固料供给设备配置的计量传感器、气密性物料阀和控制系统设定的程序可精准控制每种固体材料的供给量，满足配合比设计的材料量要求，可以通过将配料后的物料储存在固料储料罐中，在通过固料控制阀控制下料。
[0036]
液料供给单元主要由液料供料设备4、输液管道、控制阀和喷头8等组成。液料供料设备可以由水箱、水泵（二者可由自来水管路代替）、储存各种外加剂的原料罐、液料储料罐、压力调解阀、电磁阀、流量仪等组成，可通过控制系统按配合比的要求将各种液体材料
进行预混处理后经输油管道送到喷头使用，也可对不同的液体材料依次输送到搅拌筒体内参与拌合物的拌制，各种液体材料供给量的精准控制为拌制出性能满足设计要求的超高性能混凝土拌合物提供了保障。所述喷头为智能控制喷头，具有喷溅、喷淋和喷雾等功能模式，以实现不同的用途。拌制混合料时，喷头以喷淋方式不仅使拌料时固体材料与水接触更加均匀充分，提高了拌合物的搅拌质量和效率，当卸料完成后，以喷溅方式用自来水冲洗搅拌筒体，也提高了冲洗搅拌筒体的效率；也可以通过将不同的原料进行配合后存储在液料出料管中，进而由液料密封阀控制进料。
[0037]
本实施例中的搅拌筒体底部设置有出料口和出料组件，出料组件包括出料门12、限位台16、防脱锁销17和弹开单元，出料门12与搅拌筒体11铰接；限位台16设置在搅拌筒体底部，且限位台与出料门的活动端对应；防脱锁销17滑动设置在限位台上，且防脱锁销与限位台之间设置有第一压缩弹簧18，第一压缩弹簧18驱动防脱锁销保持伸出状态，且出料门闭合状态下，防脱锁销限位支撑在出料门下部；弹开单元设置在出料门的铰接端部，弹开单元15为扭簧或第二压缩弹簧。出料口呈锥形，出料门上部设置有密封锥台，密封锥台上设置有环形密封槽，在环形密封槽内设置有密封填料或密封圈13。
[0038]
对于出料组件的结构和功能，进行以下详细描述，如图2，出料门通过转轴14与搅拌筒体形成活动连接，并能顺畅压入搅拌筒体的出料口。为形成紧密配合，出料口和出料门的垂直方向设计为圆锥状或方锥状结构，出料门与出料口接触的周向设置凹槽，凹槽内设置密封圈13，以保证足够的气密性。为保证卸料时出料门有足够的开度且能高速打开，绕转轴在出料口和出料门之间设置弹开单元15，所述弹开单元为弹性元件。为防止出料门在搅拌过程中被弹开或垂落，在与转轴相对一侧的出料口外边缘设置防脱锁销17。在出料门活动端对应位置设置限位销38，为便于将出料门顺利压入出料口，限位销和防脱锁销接触的一面均设计为弧面，防脱锁销在导向滑道内可通过第一压缩弹簧18和外力进行左右移动，当出料门被压入出料口内时，防脱锁销在第一压缩弹簧的带动下锁紧出料门，使搅拌筒体形成密闭的拌料腔室。
[0039]
对于盖体和搅拌筒体的固定方式本申请给出了不同的结构，其可以采用一体结构设计，也可以采用分体结构设计，当采用一体结构设计时，可以在搅拌筒体或盖体上设置有基座28；当采用分体结构设计时，盖体底部设置有环箍31，环箍底部设置有装配沉槽，在装配沉槽的其中一侧设置有第一螺纹段，在装配沉槽的底部嵌设有密封带32，搅拌筒体的上部设置有与第一螺纹段匹配的第二螺纹段，且搅拌筒体顶部与密封带贴合密封；盖体上设置有基座28，搅拌筒体上设置有底座36或把手35。
[0040]
针对上述分体，本申请的进料组件可以不设置，从而在加料或出料时，直接分离盖体和搅拌筒体。
[0041]
对于上述的不同的形式的结构进行以下详细说明：参见图4，本实施例与图1基本相同，区别之处在于：搅拌筒体与盖体采用分体式设计。搅拌筒体与盖体通过螺纹连接结构33进行连接，为避免浆料对接触部位的污染，盖体底部设置环箍，环箍设置有与搅拌筒体相对应的装配沉槽，为保证真空度，装配沉槽底部设置环形的搅拌筒体密封带32。为便于拆装搅拌筒体，搅拌筒体外侧壁可依据容量大小分别设置1-2对把手。为避免搅拌中搅拌筒体脱落，环箍一侧设置固定锁扣34，同时，搅拌时可设定螺旋桨叶的转动方向与搅拌筒体的旋紧方向一致。
[0042]
参见图5。与实图4基本相同，区别之处在于：为满足拌制较小容量超高性能混凝土拌合物的需要，搅拌筒体底部不设置出料门，而设置便于稳定放置搅拌筒体的底座36。
[0043]
本申请控制系统的设置，可保证供料、供水、抽真空等得以精准实施，确保拌制出满足设计要求的超高性能混凝土（uhpc）拌合物。
[0044]
具体地，控制系统包括控制器29和微机30，以及分别与搅拌组件、固料供给单元、液料供给单元和抽真空组件连接的各种传感器等。各种传感器分别将采集到的电机转速、物料流量、真空度等模拟信号通过电缆传递到控制器，控制器通过数模信号转换后进行数据的记录和保存，并通过微机的显示器进行实时显示，同时，控制系统根据反馈信号对电机转速、物料流量和真空度等功能组件的动作进行精确调控。
[0045]
使用本发明的超高性能混凝土（uhpc）用真空搅拌机的方法步骤是：（1）按配合比要求准备足量的原材料分别置于固料供给单元和液料供给单元中。
[0046]
（2）关闭搅拌筒体的出料门和气阀，换向阀打开连接吸尘单元的管路，打开气流控制阀。
[0047]
（3）按所制备的超高性能混凝土的特点控制固料供给单元投放固体原材料。
[0048]
（4）打开吸尘单元进行除尘。
[0049]
（5）液料供给单元的喷头启动自来水喷雾模式消除极细的浮尘微粒。
[0050]
（6）换向阀接通真空泵进行抽真空，达到设计要求后关闭真空阀。
[0051]
（7）开启搅拌组件，边搅拌边通过喷淋方式加入液体原料，按设定程序依次进行慢速、中速和高速搅拌，期间如真空度不足可继续开通真空泵维持真空度恒定。
[0052]
（8）搅拌完毕，关闭抽真空组件，打开气阀。
[0053]
（9）打开出料门进行卸料，可开启搅拌组件使桨叶倒转协助卸料。
[0054]
（10）卸料完毕，打开喷头冲洗搅拌筒体至干净。
[0055]
以上操作步骤可通过设计的程序由微机控制自动完成。
[0056]
对于其它实施例，改变本发明的一种超高性能混凝土用真空搅拌机的盖体、搅拌组件、固料供给单元、液料供给单元、抽真空组件和控制系统等组成结构的具体规格、尺寸、形式等，如将基座设置在搅拌筒体的正下方，或在搅拌筒体壁上增设透明玻璃观测口，或将搅拌筒体由具体一种材料如透明钢化玻璃制作，均为本发明的常见变化，在此不一一详述。
[0057]
上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。