RU2376133C1

RU2376133C1 - Method of cellular materials, items and structures production and related device

Info

Publication number: RU2376133C1
Application number: RU2008127390/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Артамонов (RU); Александр Сергеевич Артамонов; Евгений Александрович Артамонов (RU); Евгений Александрович Артамонов
Original assignee: Александр Сергеевич Артамонов
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2009-12-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to construction items production. Method of cellular materials, items and structures production includes mixing initial components of materials and metal beads, additional mechanical mixing of moulding compound and injecting compressed air into the above compound. Later, the compound is supplied to a screw extruder, where adobe beam is extruded from die channel. Finally beads are extruded. At the same time beam is cut to separate elements, vacuumed and thermally treated. Beads are extruded by pulse magnetic fields when adobe beam is moved at frequency of 100 Hz or more while beads are retained on electric magnets under permanent magnet field. In carrying out this method, related device is used comprising mixer with hopper to receive initial components and metal beads, which is connected to high-speed mixing machine. The said machine includes tank provided with nozzle to release compressed air. The above tank is also connected with perforated mixing machine bottom to inlet air. The high-speed mixing machine is linked with screw extruder reservoir containing die to extrude adobe beam with metal beads on the belt of ribbed transporter. Parallel endless belts with electromagnet links, electric pulse generator and cutoff knife are installed perpendicular to the transporter at a given altitude.

EFFECT: increased cellular content in items and reduced weight of items.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области получения ячеистых бетонов на цементном, гипсовом и др. вяжущих, а также получения пористых керамического и силикатного кирпича и пористых гранул вместо керамзита. Известны способы получения ячеистых бетонов с применением пенообразователей. Например, пенобетон готовят путем смешивания цементного шеста со специальной устойчивой пеной. Пену получают взбиванием жидкой смеси канифольного мыла и животного клея. Из пенобетона делают блоки и плиты, которые подвергают автоклавной обработке при 170°С и 8 кг/см². Предел прочности при сжатии пенобетона от 10 до 100 кг/см², коэффициент теплопроводности λ=0,1-0,25 ккал/(м·ч·град). Для приготовления газобетона добавляют алюминиевый порошок /пасту/ или другие газообразующие вещества. При взаимодействии порошка алюминия с известью цемента выделяется газ /водород/, вспучивающий цементное тесто. Расход алюминиевого порошка на 1 м³ газобетона не превышает 15-20 кг. Свойства газобетона аналогичны пенобетону, см. Справочник по гражданскому строительству, Киев, Будивельник, 1965 г., стр.162-165 /1/ и Справочник совхозного строителя, Из-во сельскохозяйственной литературы, М., 1962 г., стр.130-131 /2/. Известны легкие бетоны на основе керамзита, перлита и др, материалов с объемным весом до 1800 кг/м³ /см.1, стр.157-162/. Известные материалы на основе пено- и газобетонов являются наиболее близкими к заявляемым, т.е. аналогами-прототипами. Целью изобретения является получение пористых материалов, изделий и конструкций. Поставленная цель в изобретении достигается за счет того, что извлечение дроби осуществляется импульсными магнитными полями, при движении сырцового бруса с частотой 100 Гц и более, а удержание дроби на поверхности электромагнитов осуществляется действием постоянного тока магнитного поля, с выносом дроби за счет непрерывного движения электромагнитов и сбросом ее в систему очистки и повторного использования дроби, с образованием в брусе и сырцовых изделиях множества каналов диаметром 0,5-2 мм и вспучиванием их.The invention relates to the field of production of cellular concrete on cement, gypsum, and other binders, as well as the production of porous ceramic and silicate bricks and porous granules instead of expanded clay. Known methods for producing cellular concrete using foaming agents. For example, foam concrete is prepared by mixing a cement pole with a special stable foam. Foam is obtained by whipping a liquid mixture of rosin soap and animal glue. Blocks and slabs are made of foam concrete, which are autoclaved at 170 ° C and 8 kg / cm ² . The compressive strength of foam concrete is from 10 to 100 kg / cm ² , the thermal conductivity coefficient is λ = 0.1-0.25 kcal / (m · h · deg). To prepare aerated concrete, aluminum powder / paste / or other gas-forming substances are added. During the interaction of aluminum powder with cement lime gas is released (hydrogen), swelling cement dough. The consumption of aluminum powder per 1 m ^{3 of} aerated concrete does not exceed 15-20 kg. The properties of aerated concrete are similar to foam concrete, see the Civil Engineering Manual, Kiev, Budivelnik, 1965, pp. 162-165 / 1 / and the State Farm Builder's Reference, Agricultural Literature, M., 1962, p. 130- 131/2 /. Known lightweight concrete based on expanded clay, perlite, etc., materials with a bulk density of up to 1800 kg / m ³ / cm 1, p. 157-162 /. Known materials based on foam and aerated concrete are closest to the claimed, i.e. prototype analogues. The aim of the invention is to obtain porous materials, products and structures. The goal of the invention is achieved due to the fact that the extraction of the fraction is carried out by pulsed magnetic fields, when the raw beam is moving with a frequency of 100 Hz or more, and the fraction is kept on the surface of the electromagnets by the action of a direct current of the magnetic field, with the removal of the fraction due to the continuous movement of the electromagnets and dumping it into the cleaning and reuse system of the fraction, with the formation of many channels with a diameter of 0.5-2 mm in the timber and raw products and swelling them.

Кроме того, поставленная цель в изобретении достигается еще и за счет того, что вспучивание сырцовой массы с дробью и образование в ней множества каналов осуществляется за счет возвратно-поступательных движений металлической дроби под действием переменных импульсных магнитных полей с частотой 100 Гц и более и одновременным перемещением по вертикали импульсного магнитного поля с извлечением дроби из сырцового изделия.In addition, the goal in the invention is also achieved due to the fact that the swelling of the raw mass with shot and the formation of many channels in it is due to the reciprocating movements of the metal shot under the action of alternating pulsed magnetic fields with a frequency of 100 Hz or more and simultaneous movement vertically pulsed magnetic field with the extraction of fractions from the raw product.

Поставленная цель в изобретении достигается еще и за счет того, что вспучивание движущегося сырцового бруса осуществляется парообразованием воды затворения, при пропускании через него импульсного разрядного тока с частотой 100 Гц и более.The goal in the invention is also achieved due to the fact that the expansion of the moving raw timber is carried out by vaporization of the mixing water, while passing through it a pulsed discharge current with a frequency of 100 Hz or more.

Кроме того, поставленная цель в изобретении достигается еще и за счет того, что ленты со звеньями электромагнитов размещены на заданной высоте от ребер ленты транспортера и движутся с заданной скоростью, с образованием щели для поступления дроби на поверхности электромагнитов и сброса ее при отключении их в заданном количестве в лоток, размещенный параллельно транспортеру.In addition, the goal in the invention is also achieved due to the fact that the tape with the links of the electromagnets are placed at a given height from the edges of the conveyor belt and move at a given speed, with the formation of a gap for the introduction of fractions on the surface of the electromagnets and reset it when they are turned off at quantity in a tray placed parallel to the conveyor.

Поставленная цель в изобретении достигается еще и за счет того, что электромагниты содержат сердечники и якори, соединенные между собой через прокладки из электроизоляционного материала, сердечники снабжены катушками с проволокой, одна из которых подсоединена к выключателю и источнику постоянного тока, а другая к генератору электрических импульсов, содержащему разрядник.The goal in the invention is also achieved due to the fact that the electromagnets contain cores and anchors interconnected through gaskets of electrical insulation material, the cores are equipped with coils with wire, one of which is connected to a switch and a direct current source, and the other to an electric pulse generator containing the arrester.

Изложенная выше совокупность существенных признаков при внедрении обеспечивает реализацию поставленной цели, при этом каждый из данной совокупности приведенных признаков необходим, а все вместе достаточны для получения положительного эффекта - получения пористых материалов, изделий и конструкций.The above set of essential features during implementation ensures the achievement of the goal, while each of this set of characteristics is necessary, and all together are sufficient to obtain a positive effect - obtaining porous materials, products and structures.

Исходя из приведенных доводов совершенно правомерен вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения "изобретательский уровень".Based on the above arguments, the conclusion about the conformity of the claimed technical solution to the criterion of the invention "inventive step" is completely legitimate.

Приведенная совокупность существенных признаков может быть реализована многократно на практике с получением одной и тойже цели. Неоднократная возможность реализации /при изготовлении/ заявляемого технического решения с изложенной выше совокупностью существенных признаков отвечает также в полной мере другому главному критерию изобретения - "промышленная применимость".The given set of essential features can be implemented many times in practice with the same goal. The repeated possibility of implementing / in the manufacture of the claimed technical solution with the above set of essential features also fully meets another main criterion of the invention - "industrial applicability".

Изложенная сущность технического решения поясняется чертежами, на которых:The essence of the technical solution is illustrated by drawings, in which:

- на фиг.1 показана схема установки для изготовления пористых материалов, изделий и конструкций,- figure 1 shows a diagram of an installation for the manufacture of porous materials, products and structures,

- на фиг.2 приведен поперечный разрез по установке,- figure 2 shows a cross section through the installation,

- на фиг.3 приведен узел "N" в поперечном сечении.- figure 3 shows the node "N" in cross section.

- на фиг.4 показана схема формования пористового изделия с применением подвижного электромагнита - в поперечном разрезе.- figure 4 shows a diagram of the formation of a porous product using a movable electromagnet in cross section.

Способ получения пористых материалов, изделий и конструкций, включающий смешивание глиняного теста или вяжущих материалов и песка со сферическими частицами металлов, дополнительное перемешивание их с вводом сжатого воздуха и выдавливанием теста с взвешенными в нем частицами через мундштук на ленту транспортера и последовательным, при движении бруса из теста, импульсным извлечением частиц путем создания в брусе магнитного поля с частотой 100 Гц и более и образованием каналов. Кроме того, на движущийся брус из теста действует постоянное магнитное поле, обеспечивающее удержание частиц, извлеченных из теста импульсным магнитным полем, и сброс их в зону сбора частиц металлов путем отключения электромагнитов.A method of obtaining porous materials, products and structures, including mixing clay dough or cementitious materials and sand with spherical metal particles, additionally mixing them with the introduction of compressed air and extruding the dough with particles suspended in it through the mouthpiece onto the conveyor belt and sequential, when the beam moves from test, pulsed particle extraction by creating a magnetic field in the beam with a frequency of 100 Hz or more and the formation of channels. In addition, a constant magnetic field acts on the moving beam from the dough, which ensures the retention of particles extracted from the test by a pulsed magnetic field and their discharge into the metal particle collection zone by disconnecting electromagnets.

Устройство для осуществления способа состоит: из смесителя 1, в котором размещен вал с лопатками 2 /лопастями/, переходящими в конусной части в винт 3. Смеситель содержит воронку 4 для загрузки в него компонентов исходного теста и сферических частиц из металла /сталь/ в заданном количестве /по объему теста из глины или из цемента, гипса и пр./. Конусная часть смесителя соединена с бункером 5, из которого готовая масса поступает во второй, быстроходный смеситель 6, в котором происходит одновременное механическое перемешивание теста с взвешенными в нем частицами и аэрирование массы под давлением сжатого воздуха с подачей его в полость 7, примыкающую к корпусу смесителя, в котором выполнены отверстия для входа сжатого воздуха.The device for implementing the method consists of: a mixer 1, in which a shaft with blades 2 / blades /, passing in the conical part into a screw 3, is placed. The mixer contains a funnel 4 for loading components of the initial test and spherical particles of metal / steel / in a given the amount / volume of the test of clay or cement, gypsum, etc. /. The conical part of the mixer is connected to the hopper 5, from which the finished mass enters the second, high-speed mixer 6, in which the dough is mixed mechanically with the particles suspended in it and the mass is aerated under the pressure of compressed air and fed into the cavity 7 adjacent to the mixer body in which holes are made for the entrance of compressed air.

Патрубок для подачи сжатого воздуха - поз.8. Лопасти 9 смесителя и винт 10 вращаются с большей скоростью, чем лопасти 2 и винт 3. Совместное действие механического перемешивания и аэрирование массы обеспечивают равномерное распределение частиц в брусе 11, который выдавливается через мундштук 12 из шнекового пресса 13. Бункер - 14. Брус 11 из мундштука 12 поступает на транспортер 15, лента которого движется с заданной скоростью и при своем движении пересекает силовые линии магнитного поля, создаваемого электромагнитами 16. Каждый электромагнит 16 состоит из сердечника 17, якоря 18 и катушек с проволоками 19 и 20. Включатели-выключатели катушек 19 - поз.21, а катушек 20 - поз.22. При этом катушки 19 подключены к источнику постоянного тока, катушки 20 - к генератору электрических импульсов /ГИ/. Принципиальная схема генератора показана на фиг.3 и состоит из источника постоянного тока 23 /выпрямителя/, конденсатора 24. Включатель 22 или разрядник обеспечивает импульсы разрядного тока из конденсатора 24 с частотой 100 циклов в секунду и более. Частицы, распределенные в брусе, - поз.25, прилипшие частицы к электромагнитам и якорям 18 - поз.26, сброс их осуществляется в продольный лоток 27, из которого частицы /мелкая дробь диаметром Д=0,5-2 мм/ вместе с налипшим раствором /тестом/ уносятся струей воды в приемный бункер, далее дробь очищается и поступает вновь в воронку 4 смесителя 1.Pipe for compressed air supply - pos. 8. The mixer blades 9 and the screw 10 rotate at a faster speed than the blades 2 and the screw 3. The combined action of mechanical mixing and aeration of the mass ensures uniform distribution of particles in the beam 11, which is extruded through the mouthpiece 12 from the screw press 13. The hopper - 14. The beam 11 of the mouthpiece 12 enters the conveyor 15, the tape of which moves at a given speed and during its movement crosses the lines of force of the magnetic field created by the electromagnets 16. Each electromagnet 16 consists of a core 17, an armature 18 and coils with wires locks 19 and 20. The on / off switches of coils 19 are pos. 21, and coils 20 are pos. 22. In this case, the coils 19 are connected to a direct current source, the coils 20 are connected to an electric pulse generator / GI /. A schematic diagram of the generator is shown in Fig. 3 and consists of a direct current source 23 / rectifier /, a capacitor 24. A switch 22 or a spark gap provides discharge current pulses from the capacitor 24 with a frequency of 100 cycles per second or more. Particles distributed in the beam - pos.25, particles adhering to the electromagnets and anchors 18 - pos.26, they are discharged into the longitudinal tray 27, from which particles / fine fraction with a diameter D = 0.5-2 mm / together with adhered solution / test / are carried away by a stream of water in the receiving hopper, then the shot is cleaned and enters again into the funnel 4 of the mixer 1.

Лента транспортера 15 снабжена ребрами 28, между которыми размещены брусы из теста, поступающие из мундштука /ов/ 12 шнекового пресса 13. Иными словами на ленте транспортера могут размещаться сразу несколько брусов теста или только один.The conveyor belt 15 is provided with ribs 28, between which dough bars are placed, coming from the mouthpiece / s / 12 of the screw press 13. In other words, several dough bars or just one can be placed on the conveyor belt.

Электромагниты 16 размещены на бесконечной ленте 29, вращающейся с заданной скоростью на приводных звездочках 30, при этом нижняя поверхность ленты с электромагнитами движется над поверхностью бруса/ов/ из теста с заданным зазором «Н». Толщина зазора зависит от диаметра дроби и может быть равна одному-двум или трем диаметрам этой дроби, что в свою очередь зависит от скорости ленты транспортера 15. Установка содержит несколько лент 29 с электромагнитами 16. Ленты валики 31, 32, 33 и более. Отрезной нож валики 34. Готовые изделия 35, например кирпич, пока еще из теста, который на ленте транспортера 15 поступает в шлюзовую камеру 36, а из нее в вакуумную камеру 37. Сглаживающие валики - поз.38, вторая шлюзовая камера - поз.39, в ней находятся тележки 40 для кирпича, с помощью которых кирпич-сырец /или другие изделия/ поступает в камеру 41 на термообработку. Выход готовой продукции происходит из камеры 42, с доставкой ее на склад. На фиг.2 изображена установка для поризации крупных изделий и конструкций, например плит перегородок на комнату, железобетонных плит перекрытий и др. В этой установке, так же как и в первой над движущимся будущим изделием 43, размещенным или на ленте 44 транспортера 46 с ребрами 45, или на специальных тележках с формами /не показаны на чертеже/, установлены электромагниты 16 на бесконечной ленте 29. Установка /устройство/ для поризации и изготовления готовых изделий работает следующим образом.The electromagnets 16 are placed on an endless tape 29, rotating at a given speed on the drive sprockets 30, while the lower surface of the tape with electromagnets moves above the surface of the timber (s) from the dough with a given clearance “H”. The thickness of the gap depends on the diameter of the fraction and can be equal to one, two or three diameters of this fraction, which in turn depends on the speed of the conveyor belt 15. The installation contains several tapes 29 with electromagnets 16. Tapes, rollers 31, 32, 33 and more. Cutting knife rollers 34. Finished products 35, such as brick, are still made from dough, which on the conveyor belt 15 enters the lock chamber 36, and from it into the vacuum chamber 37. Smoothing rollers - pos. 38, the second lock chamber - pos. 39 , it contains bogies 40 for bricks, with which raw brick / or other products / enters the chamber 41 for heat treatment. The output of finished products occurs from chamber 42, with its delivery to the warehouse. Figure 2 shows the installation for the porization of large products and structures, such as partition plates on the room, reinforced concrete floor slabs, etc. In this installation, as in the first above the moving future product 43, placed or on the belt 44 of the conveyor 46 with ribs 45, or on special trolleys with shapes / not shown in the drawing /, electromagnets 16 are installed on the endless tape 29. Installation / device / for porous and manufacturing of finished products works as follows.

1. Изготовление пористого кирпича керамического и силикатного. Глина, вода и дробь загружаются в заданных пропорциях через воронку 4 в смеситель 1, в котором они перемешиваются между собой с достижением заданных свойств теста - его пластичности и насыщения его частицами /дробью/. Из смесителя 1 тесто поступает в бункер 5 и из него в быстроходный смеситель 6, где происходит механическое дополнительное перемешивание и аэрирование массы, что приводит к равномерному распределению дроби в массе теста, которое с помощью бункера 14 и шнекового пресса 13 выдавливается из мундштука 12 в виде бруса 11 на ленту транспортера 15 с ребрами 28.1. The manufacture of porous ceramic and silicate bricks. Clay, water and shot are loaded in predetermined proportions through a funnel 4 into a mixer 1, in which they are mixed together to achieve the specified properties of the dough - its plasticity and saturation with particles / shot /. From the mixer 1, the dough enters the hopper 5 and from it into the high-speed mixer 6, where additional mechanical mixing and aeration of the mass occurs, which leads to a uniform distribution of the fraction in the dough mass, which is squeezed out of the mouthpiece 12 using the hopper 14 and the screw press 13 in the form timber 11 on the conveyor belt 15 with ribs 28.

Брус из теста перемещается под движущейся лентой 29 с электромагнитами 16, что приводит к извлечению из него дроби и поризации бруса из теста.The timber from the dough moves under the moving belt 29 with the electromagnets 16, which leads to the extraction of fractions from it and the porosity of the timber from the dough.

Механизм процесса поризации бруса состоит в следующем: при движении электромагнитов 16 над поверхностью бруса 11 подается постоянный ток на катушки с проволокой 19 и, одновременно на катушки 20 подается импульсный ток с заданной частотой от генератора электрических импульсов /ГИ/ 23, 24, при включенном разряднике 22. Разрядник механический - искровой или другой конструкции. Подъемная сила электромагнита при постоянном токе и при импульсном равна:The mechanism of the process of beam porosity is as follows: when the electromagnets 16 move above the surface of the beam 11, direct current is supplied to the coils with wire 19 and, simultaneously, a pulse current is supplied to the coils 20 with a given frequency from the electric pulse generator / ГИ / 23, 24, with the spark gap on 22. Mechanical spark gap - spark or other design. The lifting force of an electromagnet at constant current and at pulse is equal to:

, где Е - подъемная сила в килограммах, В - магнитная индукция в гауссах, S - суммарная площадь торцовых частей сердечника 17 катушек 19 и 20 электромагнитов/а/, см² - см. Справочник для изобретателя и рационализатора, Машгиз, М., 1963 г., стр.168-169 /3/. Частота повторения импульсов тока на катушках 20 электромагнитов 16 зависит от скорости вращения "стрелки" искрового разрядника 22 генератора электрических импульсов /ГК/ 23-24 или от частоты вращения якоря машинного генератора электрических импульсов /ГИ/, см. Б.А.Артамонов, Размерная электрическая обработка металлов, М.: Высшая школа, 1978 г., стр.50-66 /4/, если вместо электронного применяется машинный генератор. Применение того или иного типа генератора зависит от толщины бруса 11 и производительности установки.

where E is the lifting force in kilograms, B is the magnetic induction in Gauss, S is the total area of the end parts of the core 17 coils 19 and 20 electromagnets / a /, cm ² - see the Handbook for the inventor and rationalizer, Mashgiz, M., 1963 g., pp. 168-169 / 3 /. The repetition frequency of current pulses on coils 20 of electromagnets 16 depends on the rotation speed of the “arrow” of the spark gap 22 of the electric pulse generator / GK / 23-24 or on the rotation speed of the armature of the machine generator of electric pulses / GI /, see B.A. Artamonov, Dimensional electrical processing of metals, Moscow: Vysshaya Shkola, 1978, pp. 50-66 / 4 /, if a machine generator is used instead of electronic. The use of a particular type of generator depends on the thickness of the beam 11 and the performance of the installation.

Под действием импульсного магнитного поля в брусе 11 частицы /дробь/ притягиваются к якорю 18 и прилипают на его поверхности за счет действия постоянного магнитного поля в катушках 19, сердечнике 17 и якоре 18. Импульсное движение частиц /дроби/ в брусе 11 по направлению к якорю 18 обеспечивает образование сквозных каналов в теле бруса 11, т.е. его поризацию. Диаметр каналов зависит от размера дроби, а угол наклона каналов к поверхности бруса зависит от скорости движения ленты транспортера 15, частоты импульсного магнитного поля и энергии импульсов тока. За счет ослабления импульсного магнитного поля в массе бруса, необходимо применять генераторы с большой энергией импульса. Для получения мощных импульсов служат машинные ГИ. Прилипшие частицы /дробь/ к якорям 18 электромагнитов сбрасываются в лоток 27, при движении ленты 29 путем переключения выключателя 21.Under the action of a pulsed magnetic field in the beam 11, particles / shot / are attracted to the armature 18 and adhere to its surface due to the action of a constant magnetic field in the coils 19, core 17 and the armature 18. The pulsed movement of particles / shot / in the bar 11 towards the armature 18 provides the formation of through channels in the body of the beam 11, i.e. its porization. The diameter of the channels depends on the size of the fraction, and the angle of inclination of the channels to the surface of the beam depends on the speed of the conveyor belt 15, the frequency of the pulsed magnetic field and the energy of the current pulses. Due to the weakening of the pulsed magnetic field in the mass of the beam, it is necessary to use generators with high pulse energy. To obtain powerful pulses, machine GIs are used. The adhered particles / fraction / to the anchors 18 of the electromagnets are discharged into the tray 27, when the tape 29 moves by switching the switch 21.

Форма каналов в брусе 11 может быть различной и зависит от направления приложенных магнитных сил создаваемых электромагнитами 16. В отличие от приведенной схемы, электромагниты 16 могут располагаться по периметру бруса 11 и создавать в нем "вращающееся" магнитное поле, с образованием в теле бруса спиралевидных каналов с выходом их на поверхность. Применение этого более сложного метода поризации обеспечивает значительное уменьшение концентрации дроби в массе бруса 11. В общем случае возможно образование любых траекторий движения частиц в теле бруса из глиняного или другого теста. Количество лент 29 с электромагнитами зависит от скорости движения ленты транспортера 15 /производительности установки/, частоты и мощности электрических импульсов разрядного тока на катушках 20, или Р=J²R_экв. Дробь в один или два слоя прилипшая к якорям 18 электромагнитов 16 выносится в виде струи частиц 26 и сбрасывается в лоток 27. Длина пути, пройденного лентой транспортера 15 под электромагнитами, и количество лент 29 устанавливаются опытным путем. Также опытным путем устанавливается необходимая концентрация частиц в тесте из глины или др. веществ, которая может изменяться от нескольких процентов и более. Отформованный кирпич-сырец 35 может поступать или на сушку и последующий обжиг, или для еще большего уменьшения теплопроводности, сначала в вакуумную камеру 37, через шлюз 36. На выходе из вакуумной камеры ложковые поверхности кирпича-сырца затираются с помощью двух роликов 38, через пористую поверхность которых подается под небольшим давлением жидкий раствор глины, что обеспечивает закупорку, герметизацию каналов в сырце. Камера 41 термообработки изделий разделена на отделение сушки и отделение обжига, или при изготовлении силикатного кирпича камера 41 является автоклавом. Камера 41 становится также пропарочной камерой при изготовлении пористых бетонных и железобетонных изделий.The shape of the channels in the beam 11 may be different and depends on the direction of the applied magnetic forces created by the electromagnets 16. In contrast to the above scheme, the electromagnets 16 can be located along the perimeter of the beam 11 and create a “rotating” magnetic field in it, with the formation of spiral channels in the beam body with their exit to the surface. The use of this more complex method of porization provides a significant reduction in the concentration of the fraction in the mass of the bar 11. In general, any trajectories of particles in the body of the bar from clay or other dough can be formed. The number of tapes 29 with electromagnets depends on the speed of the conveyor belt 15 / installation capacity /, the frequency and power of the electrical pulses of the discharge current on the coils 20, or P = J ² R _EQ . A fraction in one or two layers adhered to the anchors 18 of the electromagnets 16 is carried out in the form of a jet of particles 26 and is dumped into the tray 27. The length of the path traveled by the conveyor belt 15 under the electromagnets and the number of belts 29 are established experimentally. Also, the necessary concentration of particles in the dough from clay or other substances is established experimentally, which can vary from a few percent or more. The molded raw brick 35 can either be dried and subsequently fired, or to further reduce thermal conductivity, first into the vacuum chamber 37, through the lock 36. At the exit from the vacuum chamber, the spoon surfaces of the raw brick are rubbed with two rollers 38, through a porous the surface of which is fed under slight pressure a liquid solution of clay, which provides for blockage, sealing of channels in the raw material. The chamber 41 for heat treatment of products is divided into a drying section and a calcining section, or in the manufacture of silicate brick, the chamber 41 is an autoclave. The chamber 41 also becomes a steaming chamber in the manufacture of porous concrete and reinforced concrete products.

На фиг.2 показано изготовление изделий больших размеров из цемента или гипса-ж/бетонных плит перекрытий и покрытий, панелей перегородок стеновых панелей или блоков. Электродвигатели смесителей и шнекового пресса - поз.47, 48, 49.Figure 2 shows the manufacture of large-sized products from cement or gypsum-w / concrete floor slabs and coatings, partition wall panels of wall panels or blocks. Electric motors of mixers and screw press - pos. 47, 48, 49.

Кроме изложенного метода поризации рассмотрим также другие. На фиг.4 показано устройство для поризации стеновых блоков. Оно состоит из формы 50, в которой уложен цементный раствор или глиняное тесто 5l с частицами металла /дробью/. По периметру формы установлены электромагниты, выполненные с катушками 20 на сердечниках 17, к которым прикреплены якоря 18. Электромагниты - 52 снизу, по бокам 53 и подвижной электромагнит 54, касающийся раствора или теста из глины.In addition to the stated method of porization, we also consider others. Figure 4 shows a device for porous wall blocks. It consists of a mold 50 in which a cement mortar or clay dough 5l with metal particles / shot / is laid. Along the perimeter of the mold, electromagnets are installed, made with coils 20 on the cores 17, to which anchors 18 are attached. Electromagnets are 52 on the bottom, on the sides 53 and a movable electromagnet 54, relating to the clay solution or dough.

Сущность способа поризации состоит в следующем. Электромагнитом 54 за счет включения с помощью разрядника 22 генератора электрических импульсов 23-24 создается импульсное магнитное поле, за счет которого частицы 56 в тесте 51 приходят в движение /притягиваются к якорям электромагнита/ снизу в верх. Одновременно включается электромагнит 52, у которого магнитное поле создается в паузах работы электромагнита 54. За счет этого происходит быстрое возвратно-поступательное движение дроби в глиняном или другом тесте 51 и взбивание массы с образованием пор. Для придания сложной траектории движения дроби в тесте 51 в паузах работы электромагнитов 52, 54 включаются электромагниты 53 с двух сторон формы 50, обеспечивающие возвратно-поступательное движение частиц металла /дроби/ поперек формы.The essence of the method of porosity is as follows. Electromagnet 54 due to the inclusion of an electric pulse generator 23-24 using a spark gap 22, a pulsed magnetic field is created, due to which particles 56 in test 51 are set in motion / attracted to the armature of the electromagnet / bottom to top. At the same time, the electromagnet 52 is turned on, in which the magnetic field is created during the pauses of the operation of the electromagnet 54. Due to this, a quick reciprocating motion of the fraction in the clay or other dough 51 occurs and the mass is whipped to form pores. In order to impart a complicated trajectory of the motion of the shot in test 51, the electromagnets 53, 54 are switched on during the pauses of the operation of the electromagnets 52 on both sides of the mold 50, which provide reciprocating movement of the metal particles / shot / across the mold.

Электромагнит 54 постепенно поднимается вверх и занимает положение поз.55, после чего форма 50 раскрывается и блок-сырец, расположенный на листе /не показанном на чертеже/, перемещают на поддон для дальнейшей термообработки. В положении 55 электромагнита отключаются электромагниты 52, 53, что создает возможность полного извлечения дроби из блока-сырца электромагнитом 54 и осуществление раскрытия формы 50 с извлечением из нее блока-сырца. Высота блока-сырца и коэффициент поризации зависит от мощности электромагнитов 54, 52, работающих с частотой 100 Гц и более. Следует отметить, что взбивание теста происходит и в брусе 11 рассмотренной выше установки. Однако этот эффект создает небольшое увеличение высоты бруса, так как она ограничена нижней поверхностью ленты 29 с размещенными на ней электромагнитами 16.The electromagnet 54 gradually rises and occupies the position of position 55, after which the mold 50 is opened and the raw block located on the sheet / not shown in the drawing / is moved to a pallet for further heat treatment. At position 55 of the electromagnet, the electromagnets 52, 53 are turned off, which makes it possible to completely remove the fraction from the raw block by the electromagnet 54 and to open the mold 50 with the raw block removed from it. The height of the raw block and the coefficient of porosity depends on the power of electromagnets 54, 52, operating with a frequency of 100 Hz or more. It should be noted that the whipping of the dough occurs in the beam 11 of the above installation. However, this effect creates a slight increase in the height of the beam, since it is limited by the lower surface of the tape 29 with the electromagnets 16 placed on it.

Для изготовления изделий рассмотренным методом с устройством по фиг.4, наиболее целесообразной, продукцией являются тонкостенные изделия, например кирпич-сырец толщиной 65 мм, черепица, облицовочные плиты толщиной 20-30 мм и др. Способ обеспечивает не только многократное уменьшение теплопроводности готового изделия, но и снижение расхода исходного материала. Иными словами с применением этих изделий снижается стоимость как строительного материала, так и стоимость эксплуатации здания.For the manufacture of products by the method considered with the device of Fig. 4, the most appropriate products are thin-walled products, for example, raw brick 65 mm thick, tiles, tiles 20-30 mm thick, etc. The method provides not only a multiple reduction in the thermal conductivity of the finished product, but also reducing the consumption of source material. In other words, with the use of these products, the cost of both the building material and the cost of operating the building are reduced.

Электрофизические методы поризации. Вода раствора глиняного теста является слабым электролитом. При пропускании тока через брус 11 с помощью узких роликов, между которыми движется брус 11, ток проходит через электролит /воду раствора/, нагревает его и испаряет. Пары воды выходят из бруса с образованием пор. Последовательное расположение роликов с током по длине бруса из глиняного теста, обеспечивает продолжительное парообразование в тесте и поризацию, подобную поризации газообразованием, с помощью ввода порошка алюминия в цементный раствор. Генератор электрических импульсов прежний - поз.22, 23, 24. Глиняное или цементное тесто приготовляется с избытком воды затворения.Electrophysical methods of porosity. Clay dough water is a weak electrolyte. When passing current through the bar 11 using narrow rollers between which the bar 11 moves, the current passes through the electrolyte / solution water /, heats it and evaporates. Water vapor leaves the timber with the formation of pores. The sequential arrangement of the rollers with current along the length of the clay dough beam ensures continuous vaporization in the dough and a porization similar to gas generation by introducing aluminum powder into the cement mortar. The electric pulse generator is the same - pos.22, 23, 24. Clay or cement dough is prepared with an excess of mixing water.

Протекание электрического тока через электролиты /воду затворения/ в глиняном или цементном тесте используется также в четвертом предлагаемом методе поризации за счет использования магнитогидродинамического метода /МГД-генератор/ получения электроэнергии. Движущийся брус 11 проходит через магнитные силовые линии, создаваемые внешним магнитом, а через электроды-щетки или ролики, прижатые к брусу 11, отводится электрический ток на внешнюю нагрузку. За счет протекания тока через воду затворения /электролит/, она нагревается и мгновенно испаряется, с образованием пор в брусе. В этом способе поризации необходима высокая скорость движения бруса 11, например, при изготовлении цементных гранул, когда из мундштука 12 выходит цилиндрическая непрерывная струя раствора, которая разделяется на поризованные гранулы с помощью работы ножа 34, см. В.И.Крутов Техническая термодинамика. Высшая школа, М., 1971 г., стр.447-448 /5/.The flow of electric current through electrolytes / mixing water / in clay or cement dough is also used in the fourth proposed method of porization through the use of the magnetohydrodynamic method / MHD generator / generation of electricity. The moving beam 11 passes through magnetic lines of force created by an external magnet, and electric current is diverted to the external load through the brush electrodes or rollers pressed to the beam 11. Due to the flow of current through the mixing water (electrolyte), it heats up and instantly evaporates, with the formation of pores in the beam. In this method of porosity, a high speed of movement of the beam 11 is necessary, for example, in the manufacture of cement granules, when a cylindrical continuous stream of mortar leaves the mouthpiece 12, which is divided into porous granules using the knife 34, see V.I. Krutov Technical Thermodynamics. Higher School, M., 1971, pp. 447-448 / 5 /.

Итак предложено четыре метода поризации материалов к трем уже известным: газообразованием, пенообразованием и аэрированием, см. И.Х.Наназашвили Строительные материалы, изделия и конструкции, М.: Высшая школа, 1990 г., стр.140 /6/.So, four methods of porizing materials to the three already known are proposed: gas formation, foaming and aeration, see I.Kh. Nanazashvili Building materials, products and structures, Moscow: Vysshaya Shkola, 1990, p. 140/6 /.

Изготовление поризованных гранул вместо керамзита.Production of porous granules instead of expanded clay.

1. Изготовляются на описанной выше установке, а брусы 11 выходят размерами 20×20 и длиной 30 мм, или 30×30, 40×40 мм и более.1. They are made on the installation described above, and the beams 11 come out in sizes of 20 × 20 and a length of 30 mm, or 30 × 30, 40 × 40 mm or more.

2. Пористый щебень получают дроблением пористых керамического, силикатного, цементного кирпичей или блоков, изготовляемых на установке по фиг.1-3.2. Porous crushed stone is obtained by crushing porous ceramic, silicate, cement bricks or blocks manufactured in the installation of FIGS. 1-3.

Особо отметим. Высота мундштука 12 выполняется меньше, чем высота ребер 28 на ленте конвеера 15, так чтобы поверхность 57 находилась ниже верха ребер 28. Свободный зазор обеспечивает при импульсном извлечении частиц /дроби/ из теста бруса 11 увеличение высоты получаемого кирпича-сырца за счет эффекта "вспенивания" теста извлекаемыми из него частицами /дробью/. Сопутствующий процессу образования сквозных каналов эффект вспенивания дает дополнительную поризацию брусу, с заполнением пор воздухом из формуемой массы, что в еще большей степени снижает теплопроводность готового изделия. Итак способ извлечения металлической дроби из формовочной массы импульсными магнитными полями с образованием многочисленных каналов с одновременным вспучиванием сырцового бруса и сырцовых изделий позволяет получать поризованные изделия без применения газо- и пенообразователей, что резко снижает стоимость готовой продукции, обеспечивает индустриализацию изготовления ячеистых керамических и бетонных изделий, позволяет во много раз увеличить производство керамзита на основе обычных глин и вяжущих материалов.Of particular note. The height of the mouthpiece 12 is less than the height of the ribs 28 on the conveyor belt 15, so that the surface 57 is below the top of the ribs 28. When pulsed to remove particles / fraction / from the dough 11, the free gap increases the height of the resulting raw brick due to the foaming effect "test extracted particles from it / fraction /. The foaming effect associated with the formation of through channels gives an additional porosity to the beam, with filling the pores with air from the moldable mass, which further reduces the thermal conductivity of the finished product. So, the method of extracting metal fractions from the molding material by pulsed magnetic fields with the formation of numerous channels with the simultaneous expansion of raw beams and raw products allows you to get porous products without the use of gas and foaming agents, which dramatically reduces the cost of the finished product, provides industrialization of the manufacture of cellular ceramic and concrete products, It allows many times to increase the production of expanded clay based on conventional clays and binders.

Применение вакуумной камеры с организацией в ней поста для затирки и герметизации сырцовых изделий /валики 38/ обеспечивает еще большее уменьшение теплопроводности готовых изделий. Комплексная технология поризации с применением вакуумирования изделий в настоящее время является жизненно-необходимым процессом, так как применение материалов и изделий, полученных по новому методу, обеспечивает строительство энергоэкономичных зданий. Суперусиленная теплоизоляция зданий позволяет снизить потери тепла через стены на 68% и более, см. В.В.Алексеев. Экология и экономика энергетики, М., 6/90, Физика, Знание, стр.21 /7/.The use of a vacuum chamber with the organization of a post in it for grouting and sealing raw products / rollers 38 / provides an even greater reduction in the thermal conductivity of finished products. The complex technology of porization using vacuumization of products is currently a vital process, since the use of materials and products obtained by the new method ensures the construction of energy-efficient buildings. Super-reinforced thermal insulation of buildings can reduce heat loss through walls by 68% or more, see V.V. Alekseev. Ecology and Economics of Energy, Moscow, 6/90, Physics, Knowledge, p. 21/7 /.

Физика процесса магнитного извлечения металлической дроби и поризации изделияPhysics of the process of magnetic extraction of metal fractions and product porosity

Механизм извлечения металлической дроби из пластичного диэлектрического материала импульсными магнитными полями состоит в последовательном притяжении дроби к якорям электромагнитов 16. При этом каждая частица /дробь/ при действии магнитных полей становится небольшим магнитом, притягивающая следующим такие же частицы-магниты. Поэтому процесс извлечения дроби из теста идет по всему сечению сырцового бруса под электромагнитами 16 с постепенным сбросом их в лоток 27. Чем больше концентрация дроби в формовочной массе, тем меньше мощность разрядного тока Р=J²R_экв, поступающего на катушки 20 электромагнитов. От мощности разрядного тока зависит также толщина /высота/ изготовляемого изделия.The mechanism for extracting a metal fraction from a plastic dielectric material by pulsed magnetic fields consists in sequentially attracting the fraction to the anchors of the electromagnets 16. Moreover, each particle / fraction / becomes a small magnet under the action of magnetic fields, attracting the following magnet particles as follows. Therefore, the process of extracting the shot from the dough goes over the entire cross section of the raw beam under the electromagnets 16 with their gradual discharge into the tray 27. The higher the concentration of the shot in the molding mass, the lower the discharge current power P = J ² R _eq supplied to the coils 20 of the electromagnets. The thickness / height / of the manufactured product also depends on the power of the discharge current.

Эффект "вспенивания" сырцового бруса 11 зависит от частоты магнитных полей, возникающих в брусе при его движении, что обеспечивается применением того или иного генератора электрических импульсов /ГИ/. С увеличением частоты магнитных полей увеличивается высота сырцового бруса и пористость готовых изделий, при этом частицы /дробь/ заметно нагреваются.The effect of "foaming" of raw timber 11 depends on the frequency of magnetic fields that occur in the timber during its movement, which is ensured by the use of one or another generator of electric pulses / GI /. With increasing frequency of magnetic fields, the height of the raw beam and the porosity of the finished products increase, while the particles / fraction / noticeably heat up.

Вместе с тем пористость зависит от концентрации в сырцовой массе металлической дроби. С увеличением концентрации растет пористость изделия и повышаются его теплотехнические свойства. Концентрация дроби в сырцовой массе зависит также от эффективности «вспенивания» и увеличения высоты сырцового бруса и изделия. Чем больше вспенивание массы и увеличение высоты, тем меньше концентрация или количество дроби в массе. Начальная концентрация по объему от 10% и окончательно устанавливается экспериментальным путем.However, the porosity depends on the concentration in the raw mass of metal fractions. With increasing concentration, the porosity of the product increases and its thermotechnical properties increase. The concentration of the fraction in the raw mass also depends on the effectiveness of "foaming" and increasing the height of the raw beam and product. The greater the foaming of the mass and the increase in height, the lower the concentration or amount of fraction in the mass. The initial concentration by volume is from 10% and is finally established experimentally.

Технико-экономическая часть.Technical and economic part.

Как известно стеновые ячеистобетонные блоки на основе газосиликатов по всем показателям являются наиболее эффективным стеновым материалом, по сравнению с эффективным кирпичом и керамзитобетонными панелями /см.6, стр.150-151/.As you know, wall cellular concrete blocks based on gas silicates in all respects are the most effective wall material in comparison with effective brick and expanded clay concrete panels / see 6, p. 150-151 /.

Однако известные методы поризации газообразованием, пенообразованием аэрированием массы или комплексная поризация имеют ограниченную область применения. Кроме того, для осуществления процессов поризации необходимо применение дефицитных пенообразователей и дорогих газообразующих веществ, например алюминиевой пудры, в количестве до 20 кг на кубометр исходного материала.However, the known methods of porosity by gas formation, foaming by aeration of the mass or complex porosity have a limited scope. In addition, for the implementation of the processes of porosity it is necessary to use scarce blowing agents and expensive gas-forming substances, for example aluminum powder, in an amount of up to 20 kg per cubic meter of source material.

Основными преимуществами нового метода поризации материалов является следующее.The main advantages of the new method of porous materials are the following.

1. Существенное расширение области применения, обеспечивающее изготовление следующих материалов и изделий:1. Significant expansion of the scope, ensuring the manufacture of the following materials and products:

- кирпича керамического и силикатного разм. 250×120×65/88/ мм.- brick ceramic and silicate size. 250 × 120 × 65/88 / mm.

- блоков стеновых разм. 600×250×200 /Н/, 400×200×200, 250×120×138 мм.- wall blocks 600 × 250 × 200 / N /, 400 × 200 × 200, 250 × 120 × 138 mm.

- пористых панелей наружных и внутренних стен размером на одну-две комнаты, на основе вяжущих - цемента или цемента плюс известь.- porous panels of the outer and inner walls of one or two rooms in size, on the basis of binders - cement or cement plus lime.

- пористых гипсобетонных перегородок на комнату, плит разм. 800×400×80.- porous gypsum concrete partitions per room, slabs size. 800 × 400 × 80.

-пористых гранул керамических /керамзит/, гранул на основе цемента, гипса и извести.- porous ceramic granules / expanded clay /, granules based on cement, gypsum and lime.

- пористых черепицы, облицовочных плит и многих других изделий.- porous tiles, tiles and many other products.

2. Изготовление материалов и изделий производится без применения дефицитных пено- и газообразователей, что существенно снижает стоимость готовой продукции.2. The manufacture of materials and products is carried out without the use of scarce foaming and blowing agents, which significantly reduces the cost of finished products.

3. Технология производства нового вида керамзита не связана с запасами природного нерудного материала, какими являются коричневые /шоколадные/ глины с большим содержанием органических веществ или запасов слабовспучивающих глин. Новый керамзит изготовляется из обычных глин, которые применяются для производства керамического кирпича, что сильно снижает стоимость изготовления готовой продукции и обеспечивает существенное расширение производства керамзита.3. The production technology of a new type of expanded clay is not related to the reserves of natural non-metallic material, such as brown / chocolate / clay with a high content of organic substances or reserves of low-expansion clay. The new expanded clay is made from ordinary clays, which are used for the production of ceramic bricks, which greatly reduces the cost of manufacturing finished products and provides a significant expansion of expanded clay production.

4. Обеспечивается изготовление легких бетонов с помощью новой технологии более простым методом поризации без применения дорогого керамзита, изготовляемого по старым технологиям, что существенно снижает стоимость изделий и конструкций из нового вида легких бетонов. Применение нового метода поризации обеспечивает существенное расширение и увеличение темпов строительства и снижение стоимости одного квадратного метра жилой площади.4. The production of lightweight concrete using the new technology is ensured by a simpler method of porization without the use of expensive expanded clay manufactured using old technologies, which significantly reduces the cost of products and structures from a new type of lightweight concrete. The use of the new method of porization provides a significant expansion and increase in the pace of construction and a decrease in the cost of one square meter of living space.

Claims

1. A method of obtaining porous materials, products and structures, including mixing the starting components of the material and the metal fraction, additional mechanical mixing of the molding material with the introduction of compressed air into it, the mass entering the screw press and squeezing the raw timber from the molding channel-mouthpiece with subsequent extraction of the fraction , cutting the beam into individual elements to obtain raw products, evacuating them and heat treatment, characterized in that the extraction of the fraction is carried out by a pulsed magnet fields during the movement of the raw beam with a frequency of 100 Hz or more, and the fraction is kept on the surface of the electromagnets by the action of a constant magnetic field with the removal of the fraction due to the continuous movement of the electromagnets and its discharge into the cleaning and reuse system of the fraction with the formation of a multitude in the timber and raw products channels with a diameter of 0.5-2 mm and swelling them.

2. The method according to claim 1, characterized in that the swelling of the raw mass with the shot and the formation of many channels in it is carried out due to the reciprocating movements of the metal shot under the action of alternating pulsed magnetic fields with a frequency of 100 Hz or more and simultaneous vertical movement of the pulsed magnetic field with the extraction of fractions from the raw product.

3. The method according to claim 1, characterized in that the expansion of the moving raw timber is carried out by vaporization of the mixing water while passing through it a pulsed discharge current with a frequency of 100 Hz or more.

4. The device for implementing the method according to claim 1, containing a mixer with a funnel for receiving the initial components of the material and metal fractions, connected to the hopper of a high-speed mixer containing a container with a nozzle for the entrance of compressed air in communication with the perforated bottom of the mixer for entering air into it, a high-speed mixer is connected to the hopper of a screw press containing a mouthpiece for extruding onto a conveyor belt with ribs of a raw beam with metal shot perpendicular to the conveyor at a given At a height, endless tapes with electromagnet links, an electric pulse generator and a cutting knife are placed parallel to each other, the conveyor communicates with a lock and vacuum chamber, the vacuum chamber contains a post for grouting and sealing the surface of raw products and a second lock with trolleys for receiving raw products and moving them to a heat treatment chamber, characterized in that the tapes with links of the electromagnets are placed at a given height from the edges of the conveyor belt and move at a given speed with the formation of Incoming and fractions at the surface of the electromagnets and reset it when disconnecting them in a predetermined amount into the tray disposed parallel conveyor.

5. The device according to claim 4, characterized in that the electromagnets contain cores and anchors interconnected through gaskets of electrical insulation material, the cores are equipped with coils with wire, one of which is connected to a switch and a direct current source, and the other to an electric generator pulses containing a spark gap.