一种用于超高性能混凝土的聚甲醛纤维分散装置的制作方法

1.本实用新型涉及超高性能混凝土的生产设备技术领域，具体地指一种用于超高性能混凝土的聚甲醛纤维分散装置。


背景技术：

2.超高性能混凝土(ultra-high performance concrete，uhpc)是基于粉体最紧密堆积理论，通过掺入一定体积含量的纤维所制成的新型水泥基复合材料，具备超高的抗渗性能和力学性能，广泛应用于桥梁、核电、军事和海洋工程中。
3.目前超高性能混凝土中普遍掺入钢纤维以提升材料的韧性，但是由于相同体积掺量下钢纤维掺入质量较高(1％体积掺量约75kg/m3)，造成超高性能混凝土的成本高昂，在一定程度上限制了该材料的推广应用。聚甲醛(polyoxymethylene，pom)纤维具有强度高、模量高、尺寸稳定、握裹力好、分散性佳和耐碱性强等优点，当其用于混凝土中作为增韧组分时，与常规有机或合成纤维相比，具有长期强度保持率高(耐碱)、综合韧性优异(断裂强度高)、使用温度范围宽(热稳定性好)以及更佳的分散性和更低的引气性。此外，聚甲醛纤维的体积掺量质量低(1％体积掺量约14kg/m3)。因此，当聚甲醛纤维替代钢纤维对超高性能混凝土进行增韧时可降低材料自重，减少纤维使用量和降低成本，对于超高性能混凝土的进一步推广应用具有重要意义。
4.但是，当聚甲醛纤维长度较大时，纤维易交连为团块状，当其直接加入混凝土浆体中时被浆体包裹的大纤维团块难以分散，从而造成新拌超高性能混凝土流动性的降低，并出现纤维部分结团的现象，导致混凝土浆体出现工作性下降和结构均匀性不足的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种可对聚甲醛纤维进行分散，使得聚甲醛纤维能均匀加入混凝土浆体中，可有效避免聚甲醛纤维在混凝土中结团的现象，提升混凝土拌合时聚甲醛纤维分散的均匀性和混凝土结构的均匀性的聚甲醛纤维分散装置。
6.为实现此目的，本实用新型所设计的用于超高性能混凝土的聚甲醛纤维分散装置，包括具有顶部投料口和底部出料口的装置壳体；所述装置壳体内的一侧设置有吹风机构，所述装置壳体内沿所述吹风机构的吹风方向间隔设置有多个用于将聚甲醛纤维团打散的分散机构；所述顶部投料口位于所述吹风方向最前端的分散机构的上方，所述底部出料口位于所述吹风方向最末端的分散机构的下方。聚甲醛纤维团由顶部投料口放入装置壳体内，由吹风机构驱动聚甲醛纤维团经过多级分散机构打散后从底部出料口出料。
7.进一步的，所述吹风机构和与其最近的一个所述分散机构之间设置有一级分隔网。通过一级分隔网的结构分隔吹风机构和分散机构，避免聚甲醛纤维进入吹风机构内。
8.进一步的，所述一级分隔网的面积覆盖所述吹风机构的吹风范围。进一步避免聚甲醛纤维进入吹风机构内。
9.进一步的，所述一级分隔网包括至少一个圆形分隔网，所述圆形分隔网沿其周向方向间隔开设有多个扇形槽。一级分隔网包括一个或多个平行布置的圆形分隔网，通过一次或多次分隔网的结构避免聚甲醛纤维进入吹风机构内。
10.进一步的，沿所述吹风方向前后布置的多个所述分散机构的高度依次降低。聚甲醛纤维团每经过一级分散机构的打散后便通过重力作用落至下一级的分散机构内，再次进行打散，高低布置的分散机构布置合理，符合聚甲醛纤维团的运动走向，进一步保障了聚甲醛纤维团的打散效果。
11.进一步的，沿所述吹风方向前后布置的相邻两个所述分散机构之间设置有二级分隔网。通过二级分隔网的结构可以避免进入下一级分散机构的聚甲醛纤维返回至上一级的分散机构，进一步保证了聚甲醛纤维团的打散方向和打散效果。
12.进一步的，沿所述吹风方向前后布置的相邻两个所述分散机构之间为聚甲醛纤维团的移动通道，所述移动通道的下部设置有所述二级分隔网。通过在移动通道的下部设置有二级分隔网，可以在保证聚甲醛纤维团移动通道畅通的前提下，保证进入下一级分散机构的聚甲醛纤维不会返回至上一级的分散机构内。
13.进一步的，所述分散机构包括分散轴和沿所述分散轴的周向方向垂直固定于所述分散轴上的多个分散叶片，所述分散轴连接有用于驱动其转动的驱动机构。驱动机构驱动分散轴转动，分散轴驱动分散叶片转动并与聚甲醛纤维团接触拍打，使聚甲醛纤维团被拍散成多根聚甲醛纤维。
14.进一步的，所述分散叶片沿其长度方向间隔固定有多个与所述分散叶片垂直布置的辅助分散叶片。辅助分散叶片进一步提高了聚甲醛纤维团的分散效果。
15.更进一步的，所述分散叶片沿其长度方向间隔固定有多个与所述分散叶片垂直布置的辅助分散叶片组，每组辅助分散叶片均包括至少两块交叉布置的辅助分散叶片。通过尽可能多、且布置方向不同的辅助分散叶片进一步提高了聚甲醛纤维团的分散效果。
16.本实用新型的有益效果是：在吹风机构和多级分散机构的作用下，大的聚甲醛纤维团被分散为小的纤维团块，并最终分散为单根聚甲醛纤维，单根聚甲醛纤维在吹风机构作用下被吹至底部出料口并落入收集盒中。将完全分散的聚甲醛纤维加入均匀加入混凝土浆体中，可有效避免出现聚甲醛纤维在混凝土中的结团现象，提升了混凝土拌合时聚甲醛纤维分散的均匀性和混凝土结构的均匀性。
附图说明
17.图1为本实用新型中用于超高性能混凝土的聚甲醛纤维分散装置的示意图；
18.图2为本实用新型中分散叶片的结构示意图一；
19.图3为本实用新型中分散叶片的结构示意图二；
20.图4为本实用新型中圆形分隔网的结构示意图；
21.其中，1—顶部投料口，2—底部出料口，3—装置壳体，4—吹风机构，5—分散机构(5.1—分散轴，5.2—分散叶片，5.3—辅助分散叶片)，6—一级分隔网(6.1—圆形分隔网)，7—扇形槽，8—二级分隔网，9—移动通道，10—挡板，11—皮带，12—电机，13—底座，14—收集盒，15—皮带轮。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
23.如图1所示的用于超高性能混凝土的聚甲醛纤维分散装置，包括具有顶部投料口1和底部出料口2的装置壳体3；装置壳体3内的一侧设置有吹风机构4，吹风机构4可以但不限于是风扇。装置壳体3内沿吹风机构4的吹风方向间隔设置有多个用于将聚甲醛纤维团打散的分散机构5；顶部投料口1位于吹风方向最前端的分散机构5的上方，底部出料口2位于吹风方向最末端的分散机构5的下方。
24.吹风机构4和与其最近的一个分散机构5之间设置有一级分隔网6，一级分隔网6的面积覆盖吹风机构4的吹风范围。如图4所示，一级分隔网6包括至少一个圆形分隔网6.1，圆形分隔网6.1沿其周向方向间隔开设有多个扇形槽7。一级分隔网6可以由多个平行且错位布置的圆形分隔网6.1组成，避免聚甲醛纤维返回至吹风机构4内。
25.如图1所示，沿吹风方向前后布置的多个分散机构5的高度依次降低，沿吹风方向前后布置的相邻两个分散机构5之间设置有二级分隔网8，沿吹风方向前后布置的相邻两个分散机构5之间为聚甲醛纤维团的移动通道9，移动通道9的下部设置有二级分隔网8。通过在移动通道9的下部设置有二级分隔网8，可以在保证聚甲醛纤维团移动通道畅通的前提下，保证进入下一级分散机构的聚甲醛纤维不会返回至上一级的分散机构5内。
26.如图1所示，分散机构5包括分散轴5.1和沿分散轴5.1的周向方向垂直固定于分散轴5.1上的多个分散叶片5.2，分散轴5.1连接有用于驱动其转动的驱动机构。驱动机构可以但不限于是皮带11、皮带轮15和电机12的组合结构，凡是可以驱动分散轴5.1转动的驱动机构均可。
27.分散轴5.1上设置有辅助分散叶片5.3，辅助分散叶片5.3的布置结构可以有多种形式：
28.如图3所示，分散叶片5.2沿其长度方向间隔固定有多个与分散叶片5.2垂直布置的辅助分散叶片5.3。辅助分散叶片5.3进一步提高了聚甲醛纤维团的分散效果。
29.如图4所示，分散叶片5.2沿其长度方向间隔固定有多个与分散叶片5.2垂直布置的辅助分散叶片组，每组辅助分散叶片均包括至少两块交叉布置的辅助分散叶片5.3。通过尽可能多、且布置方向不同的辅助分散叶片5.3进一步提高了聚甲醛纤维团的分散效果。
30.本实用新型提供了一种具有两级分散机构的聚甲醛纤维分散装置的实施例：
31.如图1所示，装置包括底座13(用于本装置整体的固定和支撑，两级分散机构的电机12均通过螺栓固定在底座13上)、具有顶部投料口1(最窄处直径应至少为纤维长度的5倍，以保证结团的纤维能直接投入)和底部出料口2的装置壳体3。分散前，将收集盒14置于底部出料口2的正下方，随后依次开启一级分散机构(图1左侧的分散机构5)的电机12、二级分散机构(图1右侧的分散机构5)的电机12和吹风机构4，由各级电机带动各级皮带轮、各级分散轴和各级分散叶片转动，从顶部投料口1上方投入结团的聚甲醛纤维，聚甲醛纤维团经一级分散机构的分散叶片5.2的碰撞作用被分散为相对较小的结团块，并通过吹风机构4的风力作用吹入至二级分散机构，在二级分散机构的分散叶片5.2的碰撞作用下进一步分散为单根聚甲醛纤维，并经风力作用吹至底部出料口2，并落入至收集盒14中，经过两级分散作用的结团聚甲醛纤维被分散为多根聚甲醛纤维。
32.上述吹风机构4的初始风速为0.5-3m/s(风速过低会导致纤维分散的连续性不足，
影响分散效率；风速过高会导致纤维未经完全分散即被吹至出料口，影响分散效果)。
33.上述一级分散机构的分散轴5.1转速为10-30r/min(转速过低会导致一级分散的效率不足，转速过高会导致团块纤维在高速转动下进一步交连)。上述二级分散机构的分散轴5.1转速为20-60r/min(转速过低会导致纤维难以在二级分散作用下完全分散，转速过高会导致已被分散为小团块的纤维进一步交连)。上述一级分散机构的电机12和二级分散机构的电机12带动皮带轮15转动的转速均为连续可调，以保证纤维的最佳分散效果和分散效率。
34.如图2—3所示，上述分散叶片5.2上设有平行或交叉设置的辅助分散叶片5.3，用于进一步提升分散叶片5.2对纤维的分散效果。
35.上述一级分隔网6和二级分隔网8用于分割吹风机构4和分散机构5，同时防止纤维在气流回旋作用下被卷入吹风机构4的叶片中。一级分隔网6和二级分隔网8均可为插入式双层圆形分隔网结构，即包括平行布置的两张如图4所示的圆形分隔网6.1，每个圆形分隔网6.1的扇形网的圆心角为10-30
°
，根据分散纤维的长度可调整双层圆形分隔网6.1的相对位置，并将调整好的圆形分隔网6.1插入所在位置的卡槽中，通过双层圆形分隔网6.1的结构还可控制风速。如图1所示，二级分隔网8和一级分隔网6之间还可固定有挡板10，以进一步保障聚甲醛纤维从一级分散机构更多的进入二级分散机构；同样的，二级分隔网之间也可以设置挡板10，使聚甲醛纤维团更多的进入下一级的分散机构内。
36.上述收集盒14宽度和高度分别为底部出料口2宽度的1.05-1.1倍和高度的1.05-1.1倍，以保证收集盒14能完全包围底部出料口2，避免纤维散落在收集盒14外。
37.基于上述具体实施例中分散装置的操作方法是：依次启动一级分散机构的电机12、二级分散机构的电机12和吹风机构4，并设定一级分散机构的电机12转速为16r/min、二级分散机构的电机12转速为35r/min，吹风机构4的初速风速1.4m/s。随后将2kg、长度为24mm的聚甲醛纤维团块经顶部投料口1投入装置壳体1内，5min后将吹风机构4调至最大风速，10s后依次关闭一级分散机构的电机12、二级分散机构的电机12和吹风机构4。取出收集盒14。
38.本实用新型中，在吹风机构4和多级分散机构的作用下，大的聚甲醛纤维团被分散为小的纤维团块，并最终分散为单根聚甲醛纤维，单根聚甲醛纤维在吹风机构4的作用下被吹至底部出料口2并落入收集盒14中。将完全分散的聚甲醛纤维加入均匀加入混凝土浆体中，可有效避免出现聚甲醛纤维在混凝土中的结团现象，提升了混凝土拌合时聚甲醛纤维分散的均匀性和混凝土结构的均匀性。
39.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。