一种混凝土晶核剂合成装置的制作方法

本发明涉及混凝土晶核剂合成，特别涉及一种混凝土晶核剂合成装置。

背景技术：

1、提高混凝土早期强度对于低温环境混凝土施工和快速生产混凝土制品具有重大意义，晶核剂作为一种新型的混凝土早强剂，因其高效和经济性优点，受到广泛研究和应用。目前应用广泛的晶核剂合成方法是溶液合成法，溶液合成法使用的合成装置通常包括反应釜、钙源储罐、硅源储罐及分散剂储罐，反应釜配置有搅拌机构，进行晶核剂合成反应时，由钙源储罐、硅源储罐分别向反应釜内部供应钙盐、硅盐，然后由搅拌机构将各种原料搅拌混合，从而将硅盐、钙盐配制成水溶液，并在分散剂存在的情况下制备成晶核剂悬浮体系。晶核剂的颗粒尺寸及其分布是影响其早强性能和稳定性的重要因素，但在溶液合成法中，极易产生晶核粒子团聚现象，造成晶核粒径粗大，从而影响晶核剂的早强性能，特别是随着晶核合成反应的进行，溶液的粘度会随着晶核粒子浓度的升高而不断变大，导致搅拌机构的搅拌分散作用下降，而目前的晶核剂合成装置无法自动补偿、控制搅拌机构搅拌转速以弥补、增强搅拌分散作用，使得晶核粒子团聚作用逐步增强，导致晶核剂粒子粒径逐步变大，无法有效控制晶核剂粒子尺寸。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种混凝土晶核剂合成装置，能够在合成反应过程中跟随反应溶液的粘度变化自动控制搅拌机构的搅拌转速，以弥补、增强搅拌分散作用，有利于控制晶核剂粒子尺寸。

2、根据本发明的实施例的一种混凝土晶核剂合成装置，包括反应釜、粘性力矩检测模块及控制系统，所述反应釜配置有搅拌机构，所述粘性力矩检测模块包括转筒、检测电机及扭矩传感器，所述检测电机与所述转筒传动连接，所述扭矩传感器用于检测所述转筒转动时受到的粘性力矩，所述控制系统与所述搅拌机构、所述检测电机及所述扭矩传感器电性连接或通信连接，其中，在所述反应釜进行合成反应过程中，所述检测电机驱使所述转筒在由所述反应釜提供的反应溶液中恒速转动，所述控制系统通过所述扭矩传感器获取所述转筒受到的实时粘性力矩mi，所述控制系统配置为能够根据实时粘性力矩mi的变化控制所述搅拌机构的搅拌转速。

3、根据本发明实施例的一种混凝土晶核剂合成装置，至少具有如下有益效果：本发明提供的混凝土晶核剂合成装置，在所述反应釜进行合成反应过程中，转筒在由反应釜提供的反应溶液中恒速转动，在此过程中，转筒在反应溶液中转动时受到的粘性力矩大小与反应溶液的粘度大小呈正比，因此，本发明提供的混凝土晶核剂合成装置，只需通过控制系统根据实时粘性力矩mi的变化控制搅拌机构的搅拌转速，即可跟随反应溶液的粘度变化自动控制、补偿搅拌机构的搅拌转速，以弥补、增强搅拌机构的搅拌分散作用，实现控制晶核剂粒子尺寸，且控制简单，方便实施。

4、根据本发明的一些实施例，所述搅拌机构在合成反应初始阶段的初始搅拌转速为v0，所述控制系统设定有转速补偿系数a，所述控制系统通过所述扭矩传感器获取所述转筒在合成反应初始阶段受到的初始粘性力矩m0，所述控制系统控制所述搅拌机构在合成反应过程中的实时搅拌转速为vi，vi满足公式1：

5、根据本发明的一些实施例，所述反应釜外部设置有检测池，所述反应釜通过输液管道向所述检测池输送反应溶液，所述检测池通过回液管道向所述反应釜返还反应溶液，所述转筒浸泡在所述检测池内的反应溶液中，且在所述反应釜进行合成反应过程中，所述转筒的转速及所述检测池内的液面高度保持稳定。

6、根据本发明的一些实施例，所述检测池的进液口靠近所述检测池的底部，所述检测池的进液口与所述输液管道对接，所述检测池的出液口靠近所述检测池的上端，所述检测池的出液口与所述回液管道对接，所述输液管道上设置有传输泵，所述传输泵与所述控制系统电性连接，在所述反应釜进行合成反应过程中，所述传输泵输送反应溶液的速度小于或等于所述回液管道回流反应溶液的最大速度。

7、根据本发明的一些实施例，所述检测池设置于所述反应釜顶部，所述输液管道连接至所述反应釜的底部，所述回液管道连接至所述反应釜的顶部。

8、根据本发明的一些实施例，所述控制系统能够收集并处理实时粘性力矩mi的数据得到粘性变化率，且所述控制系统能够判定所述粘性变化率是否处于预设范围内，若所述粘性变化率超出预设范围，所述控制系统能够发出预警信息。

9、根据本发明的一些实施例，所述控制系统能够通过显示屏展示实时粘性力矩mi随时间变化的图像及所述粘性变化率随时间变化的图像。

10、根据本发明的一些实施例，所述搅拌机构包括搅拌电机、旋转轴及安装在所述旋转轴上的多个剪切搅拌器，所述搅拌电机安装于所述反应釜并与所述控制系统电性连接，所述旋转轴转动安装于所述反应釜内，多个所述剪切搅拌器沿所述旋转轴的轴线间隔布置，所述搅拌电机能够驱使所述旋转轴带动所有的所述剪切搅拌器转动。

11、根据本发明的一些实施例，所述搅拌机构的搅拌转速范围为5000～20000r/min。

12、根据本发明的一些实施例，所述反应釜内设置有沿所述旋转轴的轴线延伸的第一导液管，所述第一导液管位于所述旋转轴的一侧，所述第一导液管与钙源供应装置连通，所述第一导液管沿所述旋转轴的轴线间隔设置有多个第一出液口。

13、根据本发明的一些实施例，所述反应釜内设置有沿所述旋转轴的轴线延伸的第二导液管，所述第二导液管位于所述旋转轴的一侧，所述第二导液管与硅源供应装置连通，所述第二导液管沿所述旋转轴的轴线间隔设置有多个第二出液口。

14、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，包括反应釜(100)、粘性力矩检测模块(200)及控制系统(300)，所述反应釜(100)配置有搅拌机构(400)，所述粘性力矩检测模块(200)包括转筒(210)、检测电机(220)及扭矩传感器(230)，所述检测电机(220)与所述转筒(210)传动连接，所述扭矩传感器(230)用于检测所述转筒(210)转动时受到的粘性力矩，所述控制系统(300)与所述搅拌机构(400)、所述检测电机(220)及所述扭矩传感器(230)电性连接或通信连接，其中，在所述反应釜(100)进行合成反应过程中，所述检测电机(220)驱使所述转筒(210)在由所述反应釜(100)提供的反应溶液中恒速转动，所述控制系统(300)通过所述扭矩传感器(230)获取所述转筒(210)受到的实时粘性力矩mi，所述控制系统(300)配置为能够根据实时粘性力矩mi的变化控制所述搅拌机构(400)的搅拌转速。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述搅拌机构(400)在合成反应初始阶段的初始搅拌转速为v0，所述控制系统(300)设定有转速补偿系数a，所述控制系统(300)通过所述扭矩传感器(230)获取所述转筒(210)在合成反应初始阶段受到的初始粘性力矩m0，所述控制系统(300)控制所述搅拌机构(400)在合成反应过程中的实时搅拌转速为vi，vi满足公式1：

3.根据权利要求1所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述反应釜(100)外部设置有检测池(510)，所述反应釜(100)通过输液管道(520)向所述检测池(510)输送反应溶液，所述检测池(510)通过回液管道(530)向所述反应釜(100)返还反应溶液，所述转筒(210)浸泡在所述检测池(510)内的反应溶液中。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述检测池(510)的进液口靠近所述检测池(510)的底部，所述检测池(510)的进液口与所述输液管道(520)对接，所述检测池(510)的出液口靠近所述检测池(510)的上端，所述检测池(510)的出液口与所述回液管道(530)对接，所述输液管道(520)上设置有传输泵(540)，所述传输泵(540)与所述控制系统(300)电性连接，在所述反应釜(100)进行合成反应过程中，所述传输泵(540)输送反应溶液的速度小于或等于所述回液管道(530)回流反应溶液的最大速度。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述检测池(510)设置于所述反应釜(100)顶部，所述输液管道(520)连接至所述反应釜(100)的底部，所述回液管道(530)连接至所述反应釜(100)的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述控制系统(300)能够收集并处理实时粘性力矩mi的数据得到粘性变化率，且所述控制系统(300)能够判定所述粘性变化率是否处于预设范围内，若所述粘性变化率超出预设范围，所述控制系统(300)能够发出预警信息。

7.根据权利要求6所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述控制系统(300)能够通过显示屏(310)展示实时粘性力矩mi随时间变化的图像及所述粘性变化率随时间变化的图像。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述搅拌机构(400)包括搅拌电机(410)、旋转轴(420)及安装在所述旋转轴(420)上的多个剪切搅拌器(430)，所述搅拌电机(410)安装于所述反应釜(100)并与所述控制系统(300)电性连接，所述旋转轴(420)转动安装于所述反应釜(100)内，多个所述剪切搅拌器(430)沿所述旋转轴(420)的轴线间隔布置，所述搅拌电机(410)能够驱使所述旋转轴(420)带动所有的所述剪切搅拌器(430)转动。

9.根据权利要求8所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述反应釜(100)内设置有沿所述旋转轴(420)的轴线延伸的第一导液管(610)，所述第一导液管(610)位于所述旋转轴(420)的一侧，所述第一导液管(610)与钙源供应装置(710)连通，所述第一导液管(610)沿所述旋转轴(420)的轴线间隔设置有多个第一出液口(611)。

10.根据权利要求8所述的一种混凝土晶核剂合成装置，其特征在于，所述反应釜(100)内设置有沿所述旋转轴(420)的轴线延伸的第二导液管(620)，所述第二导液管(620)位于所述旋转轴(420)的一侧，所述第二导液管(620)与硅源供应装置(720)连通，所述第二导液管(620)沿所述旋转轴(420)的轴线间隔设置有多个第二出液口(621)。