Устройство для приготовления бетонной смеси

 

Изобретение относится к приготовлению бетонных смесей с заданными свойствами и может быть использовано в промышленности сборного железобетона, например, на смесительных установках периодического действия, и позволяет повысить качество бетонной смеси за счет измерения времени уплотнения отобранной пробы смеси. Устройство содержит датчик 1 мощности электродвигателя 2 бетоносмесителя 3, первый и второй исполнительные механизмы 4 и 5, регуляторы 6 и 7 исполнительных механизмов , пробоотборник 8, виброплошадку 9 с вибровозбудителем 10, датчик 11 вибрации, первый и второй дифференциаторы 12 и 13, нуль-органы 14 и 15, преобразователи 16 и 7, элементы 18 и 19 сравнения с задатчиками 20 и 21, контакторы 22 и 23 пробоотборника и вибровозбудителя, датчик 24 мощности вибровозбудителя, экстремальный регулятор 25, усилитель-ограничитель 26, интегратор 27, ключ 28, элементы 29 и 30 памяти и задержки и командный блок 31, выполненный в виде сигнум-реле 32, ключей 33 и 34. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ф (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 28 С 7 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4627167/ЗЗ (22) 27.12.88 (46) 23.02.91. Бюл. № 7 (71) Воронежский инженерно-строительный институт (72) Л. Г. Гольденберг, В. Т. Перцев, М. Л. Подвальный и В. Г. Пыльнев (53) 666.982 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1156912, кл. В 28 С 7/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 872277, кл. В 28 С 7/02, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ (57) Изобретение относится к приготовлению бетонных смесей с заданными свойствами и может быть использовано в промышленности сборного железобетона, например, на смесительных установках периодического действия, и позволяет повысить качество бе„„SU 1629206 A 1

2 тонной смеси за счет измерения времени уплотнения отобранной пробы смеси. Устройство содержит датчик 1 мощности электродвигателя 2 бетоносмесителя 3, первый и второй исполнительные механизмы 4 и 5, регуляторы 6 и 7 исполнительных механизмов, пробоотборник 8, виброплощадку 9 с вибровозбудителем 10, датчик 11 вибрации, первый и второй дифференциаторы 12 и 13, нуль-органы 14 и 15, преобразователи 16 и 17, элементы 18 и 19 сравнения с задатчиками 20 и 21, контакторы 22 и 23 пробоотборника и вибровозбудителя, датчик 24 мощности вибровозбудителя, экстремальный регулятор 25, усилитель-ограничитель 26, интегратор 27, ключ 28, элементы 29 и 30 памяти и задержки и командный блок 31, выполненный в виде сигнум-реле 32, ключей 33 и 34. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1629206

55

Изобретение относится к приготовлению бетонных смесей с заданными свойствами и может быть использовано в промышленности сборного железобетона, например, на смесительных установках периодического действия.

Цель изобретения — повышение качества бетонной смеси за счет измерения времени уплотнения отобранной пробы смеси.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы некоторых элементов системы; на фиг. 3 — график зависимости одного из показателей формовочных свойств бетонной смеси — времени уплотнения смеси при виброформовании из нее изделий — от соотношения объем заполнителей — объем цементного теста, входящих в состав смеси.

Устройство для приготовления бетонной смеси содержит датчик 1 мощности электродвигателя 2 бетоносмесителя 3, первый 4 и второй 5 исполнительные механизмы каналов дозирования компонентов бетонной смеси, входы которых соединены с выходами соответствующих регуляторов 6 и 7, пробоотборник 8, под которым установлена виброплощадка 9 с вибровозбудителем 10, на виброплощадке установлены форма и датчик

11 вибрации.

Кроме того, устройство содержит первый

12 и второй 13 дифференциаторы, нуль-органы 14 и 15, преобразователи 16 и 17, элементы 18 и 19 сравнения с задатчиками 20 и 21, контактор 22 пробоотборника, контактор 23 вибровозбудителя, датчик

24 мощности вибровозбудителя, экстремальный регулятор 25, усилитель-ограничитель 26, интегратор 27, ключ 28, элементы 29 и 30 памяти и задержки и командный блок 31, выполненный в виде сигнум-реле 32, первого 33 и второго 34 ключей.

На фиг. 2 обозначено: U — напряжение на выходе датчика 1 мощности электродвигателя бетоносмесителя, 14 — напряжение на выходе первого нуль-органа 14, U; — напряжение на выходе датчика 24 мощности вибровозбудителя, U4 — напряжение на выходе усилителя-ограничителя 26, U;,— напряжение на выходе элемента ПАМЯТЬ 29.

На фиг. 3 обозначено: t> . — время уплотнения пробы смеси, находящейся в форме, Ь . . — заданное время уплотнения пробы смеси, находящейся в форме, V>— объем заполнителей, входящих в смесь, V — объем цементного теста, входящего в смесь.

Устройство работает следующим образом.

При подключении элементов устройства к источникам питания (не показаны) первый 4 и второй 5 исполнительные механизмы каналов дозирования компонентов бетонной смеси, например заполнителей и цементно10

40 го теста, подают компоненты смеси в смеситель 3, приводимый в движение электродвигателем 2. Объем (или масса) компонентов смеси задаются заранее и определяются формовочными свойствами смеси, которыми она должна обладать после приготовленияи я.

Однако из-за влияния неконтролируемых возмущений (переменного гранулометрического состава заполнителей, влажности заполнителей, технического состояния смесителя и т. д.) получение заданных формовочных свойств смеси не обеспечивается.

Характерной особенностью системы является введение обратной связи по важнейшему показателю формовочных свойств смеси — по времени уплотнения смеси при виброформовании из нее изделий. С учетом этого алгоритм работы системы состоит в измерении времени уплотнения полученной смеси при виброформовании из нее изделий, сравнении измеренного времени уплотнения с его заданным значением и изменении состава смеси в случае, если время уплотнения полученной смеси не соответствует заданному значению.

Для измерения времени уплотнения полученной смеси при виброформовании из нее изделий осуществляется отбор пробы смеси из смесителя 3, для чего в систему введен пробоотборник 8.

Отбор пробы полученной смеси производится, когда смесь приобретает однородную структуру. Получение в смеси однородной структуры оценивается по зависимости мощности, потребляемой электродвигателем 2 смесителя 3, от времени. Эта мощность по мере перемешивания компонентов смеси уменьшается, стремясь к некоторому установившемуся значению (фиг. 2, кривая U>). Уменьшение мощности, потребляемой электродвигателем 2, обусловлено снижением вязкости получаемой смеси по мере приближения ее к однородной структуре, причем технологические исследования показывают, что формирование однородной структуры смеси в основном завершается к моменту времени t (фиг. 2, кривая Ui), начиная с которого мощность перестает изменяться и, следовательно, скорость ее изменения становится равной нулю.

Эта особенность процесса перемешивания используется . в устройстве для получения сигнала, разрешающего отбор пробы из смесителя.

Формирование сигнала, разрешающего отбор пробы из смесителя, осуществляется следующим образом. Датчик мощности измеряет мощность, потребляемую электродвигателем 2 смесителя 3. Первый дифференциатор 12 определяет скорость изменения выходного сигнала датчика 1 мощности.

При равенстве выходного сигнала первого дифференциатора 12 нулю срабатывает

1629206 первый нуль-орган 14, который включает контактор 22. Последний подает напряжение на элементы пробоотборника 7, который через люк в днище смесителя 1 отбирает пробу полученной бетонной смеси и загружает ее в форму, установленную на виброплощадке 9.

Продолжительность работы пробоотборника 8 определяется настройкой элемента 29 задержки. Сигнал на вход элемента 29 поступает с выхода первого нуль-органа 14 одновременно с сигналом, поступающим на первый вход контактора 22. Выходной сигнал элемента 29 задержки, появляющийся в момент времени tz (фиг. 2, кривая 14), поступает на второй вход контактора 22 и отключает его. Работа пробоотборника 8 прекращается.

Выходной сигнал элемента 29 задержки одновременно с отключением первого контактора 22 включает контактор 23, который отключает элементы 1, 12 и 14 и подключает к установленному на измерительной виброплощадке 9 источнику колебаний электромагнитному возбудителю 10 колебаний — элементы 11, 16, 17, 19, 21 и 25. При подключении их к возбудителю 10 колебаний виброплощадка 9 и форма с содержащей в ней пробой бетонной смеси начинают совершать периодические колебания, приводящие к уплотнению бетонной смеси.

Технологические исследования показывают, что если колебания системы, виброплощадка — форма — бетонная смесь происходят на резонансной частоте этой системы при постоянном значении виброскорости. то мощность, потребляемая электромагнитным возбудителем 10 колебаний, затрачивается полностью на преодоление сил вязкого сопротивления в бетонной смеси. При этом по мере уплотнения смеси мощность, потребляемая возбудителем 10 колебаний, снижается и, начиная с некоторого момента времени, перестает изменяться. Этот момент времени соответствует достижению максимальной степени уплотнения бетонной смеси, т. е. интервал времени от момента включения измерительной виброплощадки 9 в работу до момента времени, когда мощность, потребляемая возбудителем 10 колебаний, перестает изменяться, представляет собой длительность процесса виброуплотнения пробы бетонной смеси, находящейся в форме.

Поиск и поддержание резонансного режима колебаний системы виброплощадка— форма — бетонная смесь осуществляет экстремальный регулятор 25, первый вход которого через первый преобразователь 16 сигнала обратной связи соединен с датчиком 11 вибрации, контролирующим величину виброперемещения измерительной виброплощадки 9. Первый преобразователь 16 сигнала обратной связи усиливает сигнал, поступающий с датчика 11 вибрации, по мощности и осуществляет его выпрямление, что

55 необходимо для работы экстремального регулятора 25.

Для стабилизации величины виброскорости выходной сигнал датчика 11 вибрации во втором преобразователе 17 сигнала обратной связи дифференцируется и усиливается по мощности, после чего выпрямляется с выделением постоянной составляющей, которая во втором элементе 19 сравнения сравнивается с сигналом, поступающим с второго задатчика 21 и определяющим величину виброскорости. Если текущее значение виброскорости не соответствует заданному, то сигнал рассогласования, поступающий на второй вход экстремального регулятора 25, изменяет выходной сигнал регулятора в сторону восстановления заданного значения виброскорости. Поскольку виброплошадка 9 является измерительной и мощность, потребляемая возбудителем IO колебаний, невелика, экстремальный регулятор 25 одновременно выполняет функцию усилителя мощности.

Для измерения продолжительности уплотнения пробы бетонной смеси в форме используются элементы 24, 13, !5 и 26

28, на выходе элемента 27 формируется сигнал в виде электрического напряжения, пропорционального интервалу времени, в течение которого осуществляется уплотнения пробы бетонной смеси.

Для формирования сигнала, пропорционального интервалу времени, в течение которого осуществляется уплотнение пробы бетонной смеси, датчиком 24 мощности измеряется мощность, потребляемая электромагнитным возбудителем 10 колебаний. На выходе датчика 24 мощности после включения в работу измерительной виброплошадки 9 появляется сигнал в виде электрического напряжения Uz (фиг. 2), которое изменяется по закону изменения мощности, потребляемой возбудителем 10 колебаний.

Напряжение U поступает на усилитель-ограничитель 26, на выходе которого, начиная с момента включения измерительной виброплощадки 9, т. е. с момента времени (фиг. 2) формируется постоянное по уровню напряжение U4 (фиг. 2).

Напряжение U< поступает на интегратор 27, на выходе которого напряжение изменяется по линейному закону, причем величина выходного напряжения интегратора 27 линейно зависит от времени. Когда проба бетонной смеси в форме уплотняется, т. е. в момент времени t3 (фиг. 2), мощность, потребляемая возбудителем 10 колебаний, перестает изменяться. Сигнал на выходе второго дифференциатора 13, подключенного к выходу датчика 24 мощности, обращается в нуль, срабатывает второй нульорган 15, который открывает ключ 28, охватывающий интегратор 27. Напряжение на выходе интегратора 27 снижается до нулевого уровня.

1629206

Формула изобретения

Поскольку выходное напряжение интегратора 27 подается на элемент 30 памяти, на выходе этого элемента появляется напряжение 14 (фиг. 2), уровень которого пропорционален интервалу времени от

=4 до t=t3 (фиг. 2), т. е. пропорционален продолжительности времени уплотнения пробы бетонной смеси. в форме.

В первом элементе 18 сравнения напряжение U> сравнивается с напряжением, поступающим с первого задатчика 20 и определяющим заданное значение времени уплотнения пробы бетонной смеси в форме, т. е. определяющим необходимые формовочные свойства бетонной смеси.

Дал ьнейшая работа устройства определяется знаком и величиной сигнала рассогласования на выходе первого элемента 18 сравнения и базируется на особенностях смесителя 3 и свойствах бетонной смеси.

Поскольку смеситель 3 является устройством периодического действия, уменьшить дозы компонентов бетонной смеси после загрузки смесителя не представляется возможным. Поэтому для получения бетонной смеси с заданными формовочными свойствами необходимо добавлять в смеситель соответствующие компоненты бетонной смеси.

Технологические исследования показывают, что время уплотнения бетонной смеси зависит от отношения V /V, где Уз — объем заполнителей в смеси; Vu.- — объем цементного теста в смеси (фиг. 3), причем для широко применяемых в промышленности смесей эта зависимость близка к линейной. Обосновывается зависимость на фиг. 3 тем, что с увеличением объема заполнителей или с уменьшением объема цементного теста жесткость бетонной смеси возрастает. Соответственно увеличивается время ее уплотнения.

Следовательно, если в процессе испытания бетонной смеси продолжительность времени ее уплотнения больше заданного значения, то в смеситель 1 необходимо дополнительно загрузить цементное тесто. Если продолжительность времени уплотнения меньше заданного значения, то в смеситель необходимо добавить заполнители. При равенстве полученного времени уплотнения пробы .бетонной смеси его заданному значению корректирование состава бетонной смеси не требуется.

Для корректирования состава бетонной смеси, обеспечивающего получение смеси с заданными формовочными свойствами, в устройстве применены командный блок 31, первый 6 и второй 7 регуляторы.

Сигнал с выхода первого элемента 18 сравнения поступает на содержащееся в командном блоке 31 сигнум-реле 32, якорь которого может находиться в трех положениях. При равенстве времени уплотнения

35 пробы бетонной смеси его заданному значению якорь сигнум-реле 32 находится в нейтральном положении и корректирование состава бетонной смеси не производится. Если сигнал рассогласования на выходе первого элемента 18 сравнения больше нуля, то якорь сигнум-реле отклоняется в одну сторону, если же сигнал рассогласования меньше нуля, то якорь сигнум-реле 32 отклоняется в другую сторону. При этом замыкаются соответствующие контакты (на фиг. 1 не показаны, так как фиг. 1 является функциональной схемой) и напряжение источника питания поступает либо на первый управляющий ключ 33, либо на второй управляющий ключ 34. Соответствующий ключ открывается и сигнал рассогласования с выхода первого элемента 18 сравнения поступает либо на первый регулятор 6, либо на второй регулятор 7, которые воздействуют либо на первый исполнительный механизм 4, либо на второй исполнительный механизм 5 каналов дозирования компонентов бетонной смеси. Исполнительные механизмы добавляют в смеситель 3 либо заполнители, либо цементное тесто, причем величина дополнительной дозы зависит от величины сигнала рассогласования на выходе первого элемента 18 сравнения.

Дополнительные дозы компонентов смеси, поступившие в работающий смеситель, вовлекаются в ранее полученную бетонную смесь, обеспечивая получение смеси с заданными формовочными свойствами.

Устройство прекращает работу после отключения его от источников питания. Необходимая продолжительность работы устройства определяется экспериментальным путем с учетом времени, необходимого для перемешивания дополнительных доз компо нентов с ранее полученной смесью.

Данное устройство позволяет повысить прочностные характеристики изделий, полученных из бетонной смеси.

Экспериментальная проверка показывает, что за счет повышения прочностных характеристик изделий, полученных из бетонных смесей с заданными формовочными свойствами, возможно в среднем на 12Я снизить количество цемента, используемого для приготовления бетонных смесей.

1. Устройство для приготовления бетонной смеси, содержащее датчик мощности электродвигателя бетоносмесителя, первый элемент сравнения с задатчиком, элемент памяти, командный блок и два регулятора соответствующих исполнительных механизмов, отличающееся тем, что, с целью повышения качества бетонной смеси за счет измерения времени уплотнения отобранной пробы смеси, оно снабжено пробоотборником, вибровозбудителем виброплощадки, 1629206

10 установленной под пробоотборником, датчиком мощности вибровозбудителя, двумя дифференциаторами, нуль-органами и преобразователями, контактором пробоотборника, контактором вибровозбудителя, вторым элементом сравнения с задатчиком, датчиком вибрации, размещенным на виброплощадке усилителем-ограничителем, экстремальным регулятором, интегратором, ключом и элементом задержки, причем датчик мощности бетоносмесителя через последовательно соединенные первые дифференциатор и нульорган подключен к первому входу первого контактора и входу элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго контактора и вторым входом первого контактора, датчик вибрации подключен к входам преобразователя, выход первого преобразователя подключен к первому входу экстремального регулятора, выход второго преобразователя подключен к входу второго элемента сравнения, выход которого соединен с вторым входом экстремального регулятора, выход которого подключен к второму входу второго контактора, датчик мощности вибровозбудителя подключен к входу усилителя-ограничителя и входу второго дифференциатора, выход которого через

5 второй нуль-орган подключен к одному входу ключа, выход усилителя-ограничителя подключен к входу интегратора и другому входу ключа, выход которого и выход интегратора соединены с входом элемента памяти, выход которого подключен к входу первого элемента сравнения, выход которого подключен к входу командного блока, первый и второй выходы которых соединены с входами соответствующих регуляторов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что командный блок выполнен в виде сигнум-реле и двух ключей, причем вход сигнум-реле и первые входы ключей являются входом командного блока, выходы сигнум-реле подключены соответственно к вторым входам ключей, выходы которых являются выходами командного блока.

1629206

Составитель И. Плотникова

Редактор H. Лазаренко Техрец А. Кравчук Корректор М. Кучерявая

Заказ 404 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/з.

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101