用於測定游離水泥含量的系統的製作方法

2023-09-21 10:48:30

專利名稱：用於測定游離水泥含量的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及測定或估算混凝土拌攪設備廢水中游離或可利用水泥含量的方法，還涉及一實現測量特定容積廢水中游離水泥含量方法的系統。
背景技術：
在我們的澳大利亞專利申請No 10247/92中，已說明了用於回收利用混凝土拌攪設備廢水的系統。這個系統包括一中央高壓泵，該泵通過一系列的裝置，吸入汙水，並且向其中注射常壓的空氣。然後，通過位於地面附近的噴嘴，使充滿空氣的水回到凹坑中。由這些噴嘴產生的推力使水繞著凹坑轉動，這樣的運動使半水合的水泥顆粒封閉在空氣泡沫中。根據浮力原理，這些顆粒膨脹並朝著表面上升，水的旋轉自然地將它們引向中央泵。這為它們通過該系統再循環創造了條件，或為它們通過分批配水系統分引開來創造了條件。來自攪拌凹坑的水也能用於衝洗攪拌車的攪拌桶(truck agitator barrels)，然後再通過一水泥團和黃沙收集箱，將充滿水泥的水回收到攪拌器坑中。
在任何時候，存在於凹坑中的水泥量都與它的重量容積無關，但取決於「活動因素」。例如，當周未後沒有設備生產，凹坑的活動率很低，相對於水的容積，水泥顆粒是較多的。
因此，為了從上述攪拌系統中得到最大的收益，一種測定特定容積廢水中游離水泥容量的方法是最有利的。
本發明的目的和技術方案本發明的目的是提供一種採用簡單、但準確的方式，來測定或估算混凝土拌攪設備廢水中游離水泥含量的方法，它也能在使用廢水的特定分批配料中，測定水泥的減少量，而仍然能生產一具有充分強度的混凝土產品。
因此本發明提供了一種測定混凝土拌攪設備廢水中游離水泥含量的方法，包括將廢水存儲在一凹坑或儲水池內，攪拌廢水以使廢水中的固體基本上處於懸浮狀態，測量所述凹坑中廢水的溫度，測量參考凹坑或儲水池中水的溫度，確定所測量溫度間的差值，並利用溫差計算出所述廢水中游離水泥的估計值。
已經發現以千克計的、水泥節約量R可根據下面的公式計算出來的R=4.18V2T300]]>其中，V是所討論的廢水容積，ΔT是指前述的溫差，v是每批混凝土配料中每立方米混凝土中水容積的公升數。
若有必要，可對攪拌凹坑中溫度的升高有一修正值，這個溫度升高是由於抽吸活動而引起的，這個特定凹坑和泵結合的數值從上述公式中的溫差中減去。修正後的公式為R=4.18V2T-T300]]>通過測定廢水中的游離水泥含量，使得準備使用部分或全部廢水的一批混凝土配料中所用的水泥量能夠以精確的方式相應地減少，而不會有損於混凝土產品的強度，同時也降低了成本。
在參考凹坑內的水可以是清潔的水，也可以是汙水，但它必須不含大量的水泥性質的材料，否則，它提供正確參考的能力多少要受到一定的影響。
在另一方面，本發明提供了一種用於測定混凝土拌攪設備廢水中游離水泥含量的系統，包括用於存儲含水泥材料的混凝土廢水的凹坑或儲水池；在所述凹坑或儲水池中用於攪拌廢水的裝置；一存儲水的參考凹坑或儲水池，該參考凹坑中水所處的周圍環境與廢水凹坑或儲水池中的水相似；在每個凹坑或儲水池中的溫度監測裝置；用於測定被監測溫度之差的裝置；以及，利用溫差來計算所述廢水中游離水泥估算值的方法。
在本發明的一較佳實施例中，在上述公式中利用溫差可計算出使用含水泥材料的廢水而節約的水泥量。
附圖
簡介唯一的附圖是具體說明本發明混凝土拌攪設備廢水回收利用系統的示意圖。
較佳實施例的描述參閱附圖，本發明的回收利用系統，包括一廢水存儲和攪拌凹坑P，一浸沒式攪拌器泵1(例如一在水線下無軸承或密封裝置的懸臂泵)，它向一高壓岐管2提供高壓水泥漿，在岐管2處，通過由操作人員的控制面板(圖中未示)控制的電控閥門A、B、C、D和E來實現各種服務功能。經過一過濾器F，岐管2與已知的輻輪岐管3相連，在凹坑P內的預定的位置上，每個輻輪上都收尾於一噴嘴4。任一結構合適的一充氣機5，如已知的文氏管裝置，可與岐管2相連，以將空氣泡沫引入再循環水中。通過在凹坑中適當地布置噴嘴4，凹坑P中的廢水可適當地攪拌，這樣基本防止或減小在凹坑P中形成沉澱物的可能性。據信，在再循環廢水中的空氣泡沫是用來減少廢水中水泥顆粒表面的凝膠層，以激活如混凝土分批配料過程中可得到的水泥之類的顆粒。
在攪拌車衝洗點上的控制開關啟動閥門E和D，使它們向攪拌車提供衝洗用水。這些閥門是通過一預先設定的、提供2-3分鐘衝洗水的時間開關來操作的。當啟動閥門E或D時，閥門A處於關閉位置，以在衝洗時可在分批配料系統中使用水泥漿。當啟動攪拌車衝洗閥E或D，或者兩個閥門E、D都被啟動時，在10-15分鐘的時間內，從一地上儲水池(圖中未示)中補充的水，將不會進入攪拌凹坑P。這使得衝洗水有足夠的時間回到攪拌凹坑P內以保持水位不變。在完成它的規定時間裡，一補充水閥門G是無效的。閥門H控制向凹坑P內提供的廢水，以維持由一凹坑浮子(圖中未示)決定的水位。
通過一啟動閥門C的配料計算機(圖中未示)來控制向配料設備B提供水泥漿。一流動計量器6來測量配料過程中提供的水容積。閥門A和B都處於關閉位置以產生一高配料水流速率。配料設備B可包括有如澳大利亞專利申請No 20924/88中所說明的熱水混凝土配料設備，或是任何其他可以使用廢水的設備。
由計算機啟動一衝洗系統，並且必須在完成每天混凝土生產後，由操作人員選擇，以防止在配料傳送管中形成泥漿。閥門F自動向傳送管提供充分的水以把所有的水泥漿從配料供水管中衝洗出去。
攪拌系統獨立於衝洗系統，並且當衝洗時不需操作。這種雙重供應使得，萬一中央系統失靈時，可把衝洗系統作為替代的配料源使用。
另外，當啟動衝洗閥門F時，它自動操作熱水混合閥到冷卻位置，便於將泥漿從混合水系統中除去。
在位於攪拌凹坑底部附近的噴嘴處，閥門A和B設計用於提供水或者帶空氣的水。預先設定循環時間，以便於對特定的凹坑尺寸和形狀提供最佳的運動。
溫度傳感器T1，諸如一合適的熱電偶或基等效裝置，被設置在岐管2的分路上，並傳送進入閥門A和B，一相似的傳感器T2設置在一參考儲水池或包含有一參考水體積的凹坑R1內，它可能是乾淨水，也可能是汙水，但參考水不含有大量的水泥性質的材料。由於在岐管2中的傳感器T1是暴露於高速廢水之中的，所以不大會受汙染。參考凹坑R1存儲與廢水凹坑容積基本相同的水，參考凹坑內的水與廢水凹坑內的水有相同的周圍環境，以便在測定由於水泥的水合作用而引起的凹坑P中廢水溫度升高時作為參考。監測在廢水凹坑P和參考儲水池R1內的相應容積的水溫，並且測定出一個溫度差ΔT，最方便的方法是將一個微處理器M與混凝土配料設備B相連。
微處理器M被設置成利用溫差AT來計算出與使用廢水凹坑P中存儲的廢水相關的水泥節約量。微處理器被設計用於每個混凝土的配料處，以計算存儲在凹坑P內的廢水容積以及下面將進一步討論的其他因素。若有需要，運算法則可以包括一在廢水中由於岐管2內的高流速而產生的動態溫度升高的小量的修正值。
由於廢水凹坑存儲量大約為14000公升，由於水泥的水合作用而引起的溫度升高如下式Q＝4.18×V×103×AT其中Q＝水泥水合作用的熱量＝300×C×1000焦耳C＝等量的水泥公斤數V＝凹坑的容積(公升)×103克從而Q＝4.18×V×103×ΔT＝300×C×103

C＝在14000公升凹坑中的195.07ΔT千克的等量水泥假設一混凝土配料包括使用大約每立方米100公升的混凝土，每次裝載的游離水泥或等量水泥R=C(10014000)]]>R=C140]]>C＝140R以它替換C，代入上述給出的方程式140R＝195.07ΔT因此，R=195.07T140]]>R＝1.393ΔT由於攪拌凹坑P中泵的動作而引起溫度升高的修正值，可以通過如下公式計算出假設-11千瓦的泵，它的熱輸出量是每小時29.5MJ，由於泵引起的溫度升高為T=Q4.18V103]]>=29.51064.1814000103]]>因此，ΔTρ＝0.5℃因此，R＝1.393(ΔT-0.5)每個熱電偶T的輸出量是毫伏，因此ΔT可被表示為T=mV50]]>因此，R＝0.0279×mV-0.5按這種方法，從各相應的熱電偶輸出的不同電壓，可被直接用於確定一每次裝載的游離水泥或等量水泥的量值，它可被控制配料操作的微處理器M直接用來控制準備利用凹坑P中廢水的混凝土配料中所用的的水泥量，而所產生的混凝土沒有任何材料強度上的損失。
將一合適的光電測量裝置浸入凹坑P中的廢水中，用來連續測量凹坑P中的固體混凝土或廢水中的固體比率。這個測量數據傳送到微處理器M，並被用於自動控制每次配料中的水量，以補償由廢水引入的固體。
廢水的pH值也由一已知的pH計量器Y來監測，以確保具有不能令人滿意的高pH值(超過11)之低品質的廢水不會被用在配料設備B中。
通過使用上述本發明的方法和系統，可以取得明顯的節約。測試結果已顯示，每立方米混凝土產物中可以回收大約10公斤的水泥。由於可在廢水凹坑P內得到相對準確的游離水泥量，結果配料混凝土的強度指標沒有受到影響，所以，可保持這樣的節約。實際上，獨立的測試已顯示，與使用乾淨的配料用水的混凝土相比，使用凹坑P中廢水的混凝土配料在28天後有一更好的強度。
可以理解，可使用不同的、計算廢水中游離水泥等量物的公式或運算法則，可得到與上述相似的結果。類似地，可分別計算用於每批水泥配料的等量的水泥，並且廢水的提供和配料設備的操作可人為地改變，以減少使用於配料中的水泥量。
權利要求
1.一種測定混凝土拌攪設備廢水中游離水泥含量的方法，包括將廢水存儲在一凹坑或儲水池內，攪拌廢水以使廢水中的固體基本上處於懸浮狀態，測量所述凹坑中廢水的溫度，測量參考凹坑或儲水池中水的溫度，確定所測溫度間的差值，利用溫差計算出所述廢水中游離水泥的估算值。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，溫差被應用到下面的公式中R=4.18V2T300]]>其中，V是所討論的廢水容積，ΔT是指前述的溫差，v是每批混凝土配料中每立方米混凝土中水容積的公升數。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，節約的水泥量R是通過下面的公式計算出來的R=4.18V2T-T300]]>
4.一用於測定混凝土拌攪設備廢水中游離水泥含量的系統，包括用於存儲含粘結材料的混凝土廢水的凹坑或儲水池；在所述凹坑或儲水池中用於攪拌廢水的裝置；一存儲水的參考凹坑或儲水池，該參考凹坑中水所處的周圍環境與廢水凹坑或儲水池中的水相似；在每個凹坑或儲水池中的溫度監測裝置；用於測定被監測溫度之差的裝置；以及，利用溫差來計算所述廢水中游離水泥估算值的方法。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，溫差被應用到下面的公式中R=4.18V2T300]]>其中，V是所討論的廢水容積，ΔT是指前述的溫差，v是每批混凝土配料中每立方米混凝土中水容積的公升數。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，節約的水泥量R是通過下面的公式計算出來的R=4.18V2T-T300]]>
7.如權利要求1至3中任一權項所述的方法，還包括監測所述凹坑中廢水固體含量，和使用這個數據來控制在混凝土拌攪設備內準備的混凝土中的水含量。
8.如權利要求4至6中任一權項所述的設備系統，還包括用於監測所述凹坑中廢水固體含量的裝置，和使用這個數據來控制在混凝土拌攪設備內準備的混凝土中的水含量的裝置。
9.基本上如前面結合附圖進行說明的權利要求1、2或3所述的方法。
10.基本上如前面結合附圖進行說明的一用於測定混凝土拌攪設備廢水中游離水泥含量的系統。
全文摘要
一種測定存儲於一凹坑或儲水池中的混凝土拌攪設備廢水中游離水泥含量的方法和系統,其中由熱電偶T
文檔編號G01N25/48GK1177400SQ96192106
公開日1998年3月25日 申請日期1996年2月22日 優先權日1995年2月24日
發明者羅伯特·戴維·諾曼 申請人:薩墨克裡特有限公司