Устройство для непрерывной обработки бетонной смеси

 

Изобретение относится к области строительного производства и может быть использовано при обработке бетонных смесей перед укладкой в форму или опалубку при изготовлении сборных или возведении монолитных конструкций. Техническим результатом является повышение стабильности процесса обработки бетонной смеси, обеспечение точности задаваемых параметров обработки по температуре разогрева смеси, производительности и мощности, повышение равномерности разогрева по объему обрабатываемой смеси, улучшение работоспособности устройства и удобства его обслуживания. Технический результат достигается тем, что устройство для непрерывной обработки бетонной смеси перед укладкой в форму или опалубку содержит загрузочный бункер, упруго-герметично сопряженную с ним вертикально расположенную камеру разогрева круглой формы поперечного сечения, на корпусе которой снаружи закреплены вибраторы и выгрузочное устройство, состоящее из воронки, диаметр которой в верхнем уровне соответствует диаметру трубы камеры разогрева, и затвора в виде двух заслонок, расположенных под углом не более 45° к вертикальной плоскости, выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения от привода, закрепленного на выгрузочном устройстве, а внутри камеры разогрева электроизолированно размещены прямолинейные электроды, подключенные к трехфазной сети переменного тока, имеющие треугольную форму поперечного сечения и сумму внутренних углов вершин электродов, обращенных к центру, равную 360°. К нижнему обрезу воронки выгрузочного устройства через переходной вертикальный патрубок прикреплена наклонная труба, внутри которой коаксиально установлен съемный диэлектрический стержень, консольно закрепленный в зоне вертикального патрубка, на котором заподлицо размещены кольцевые электроды, подключенные к фазам сети переменного тока, независимо от подключения электродов вертикальной камеры разогрева, а корпус наклонной трубы подключен к глухозаземленной нейтрали электросети и на нем установлен механизм синхронизации открытия-закрытия заслонок затвора. При этом отношение диаметра диэлектрического стержня d к внутреннему диаметру стержня наклонной трубы D находится в пределах d:D = 1:(2,0-2,5), а площадь токосъемных электродов в наклонной трубе составляет 20-30% от площади электродов вертикальной камеры разогрева. Устройство оснащено двумя датчиками температуры, один из которых расположен в нижней зоне электродов вертикальной камеры разогрева, а другой закреплен на конце диэлектрического стержня в наклонной трубе в зоне затвора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области строительного производства и может быть использовано при обработке бетонных смесей перед укладкой в форму или опалубку при изготовлении сборных или возведении монолитных конструкций.

Известно устройство для обработки бетонных смесей, включающее корпус замкнутого поперечного сечения с вибратором, приемной воронкой и регулируемым затвором. Внутри корпуса с помощью эластичных мембран, выполняющих роль диафрагмы, установлен электродный стержень из чередующихся диэлектрических и токопроводящих кольцевых секций [1].

Недостатки данного устройства заключаются в сложности очистки и неравномерности разогрева. Неудобства и большие трудности при очистке устройства обусловлены большой длиной его корпуса и электродного стержня. Например, при производительности 3-12 м/ч и температуре разогрева 50-70°С длина устройства составляет 46 м.

Неравномерность разогрева смеси предопределена тем, что электроды, расположенные на центральном стержне, диаметр которого примерно в три раза меньше диаметра корпуса, создают в приэлектродном пространстве большую плотность тока по сравнению с плотностью тока в пристенной зоне корпуса устройства.

Недостатком устройства являются и ограниченные возможности изменения диапазона его производительности. При фиксированных параметрах электродной камеры увеличение, например, производительности приведет к уменьшению температуры разогрева.

Известно устройство для обработки бетонных смесей, содержащее загрузочный бункер и шарнирно сопряженный с ним рабочий орган, расположенный под углом к горизонтальной плоскости, оснащенный входным патрубком и заглушкой, расположенной в зоне входного патрубка, затвором, источником вибрации и выполненный по схеме "труба в трубе", причем на внутренней поверхности наружной трубы электроизолированно закреплены электродные секции, каждая из которых подключена к одной из фаз трехфазной сети переменного тока, а внутренняя труба - центральный стержень выполнен съемным, закреплен разъемными элементами на корпусе рабочего органа и подключен к нейтрали трехфазной сети, центральный стержень дополнительно заземлен, прикреплен к корпусу наружной трубы консольно на ее торцевой заглушке, расположенной в зоне входного патрубка и выполненной съемной, и дополнительно снабжен торцевой заглушкой и фиксатором ограничения его всплытия, а затвор выполнен в виде съемной заслонки, оснащенной разъемными элементами и закрепленной на каркасе с возможностью регулирования зазора между заслонкой и нижним торцом наружной трубы рабочего органа [2].

По сравнению с описанным устройством [1] рассматриваемое устройство обеспечивает большее удобство при эксплуатации, в том числе при очистке, за счет существенного уменьшения его длины. Равномерно распределяется плотность тока по объему обрабатываемой смеси.

Однако это устройство имеет существенный недостаток: последняя порция бетонной смеси, поступающая из бункера в рабочий орган, прогревается не полностью, т.к. по мере опорожнения рабочего органа электроды его верхней части оголяются и не участвуют в разогреве смеси. Кроме того, при отсутствии подпора смеси из бункера удаление последней порции бетонной смеси за счет вибрации происходит достаточно долго.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству для непрерывной обработки бетонной смеси является устройство, содержащее загрузочный бункер, сопряженную с ним вертикально расположенную камеру разогрева с круглой формой поперечного сечения, на корпусе которой снаружи закреплены вибратор и выгрузочная течка, а внутри размещены электроды, подключенные к трехфазной сети [3].

Электроды выполнены прямолинейными, имеют треугольную форму поперечного сечения, размещены только на внутренней электроизолированной поверхности корпуса камеры разогрева, причем сумма внутренних углов вершин электродов, обращенных к центру, равна 360°. При этом смежные грани соседних электродов параллельны между собой. Камера разогрева сопряжена с загрузочным бункером упругогерметично. Выгрузочная течка, выполняющая функцию затвора, выполнена в виде круглой насадки, диаметр которой соответствует внутреннему диаметру камеры разогрева, а нижний конец ограничен двумя симметричными относительно центральной вертикальной оси плоскостями, наклоненными к вертикали под углом не более 45°, в которых расположены подвижные заслонки, перемещающиеся по направляющим, прикрепленным к корпусу выгрузочной течки, с возможностью синхронного возвратно-поступательного движения от привода, закрепленного также на корпусе выгрузочной течки.

Между треугольными электродами могут быть расположены плоские электроды, причем все электроды подключены к фазным проводам трехфазной сети переменного тока.

Подключение электродов может быть осуществлено следующим образом:

- треугольные электроды могут быть подключены к фазным проводам, а плоские - к нулевому проводу трехфазной сети переменного тока;

- плоские электроды могут быть подключены к фазным проводам, а треугольные - к нулевому проводу трехфазной сети переменного тока.

Отсутствие центральной трубы упрощает конструкцию затвора. Недостатки прототипа заключаются в следующем.

Различна скорость перемещения слоев бетонной смеси по камере разогрева: при открытии затвора слои смеси, расположенные в центральной зоне камеры разогрева, перемещаются с большей скоростью, чем слои смеси, расположенные около стенок, т.к. последним необходимо еще преодолеть путь по наклонной поверхности, образованной выгрузочной течкой. Различная скорость перемещения отдельных слоев смеси, следовательно, и различное время их разогрева приводит к недогреву одних слоев и перегреву других.

Сплошная длина продольных электродов затрудняет управление процессом разогрева смеси по признаку одновременности включения-выключения всех электродов: в каждый момент времени все электроды или включены, или выключены.

Привод затвора, выполненный, например, только в виде гидроцилиндров, не всегда обеспечивает их синхронную работу, т.к. сопротивление движению каждой из двух систем "гидроцилиндр-заслонка" на практике бывает различным.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение стабильности процесса обработки бетонной смеси, обеспечение точности задаваемых параметров обработки по температуре разогрева смеси, производительности и мощности, повышение равномерности разогрева по объему обрабатываемой смеси, улучшение работоспособности устройства и удобства его обслуживания.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для непрерывной обработки бетонной смеси перед укладкой в форму или опалубку, которое как и прототип, содержит загрузочный бункер, упругогерметично сопряженную с ним вертикально расположенную камеру разогрева круглой формы поперечного сечения, на корпусе которой снаружи закреплены вибраторы и выгрузочное устройство, состоящее из воронки, диаметр которой в верхнем уровне соответствует диаметру трубы камеры разогрева и затвора в виде двух заслонок, расположенных под углом не более 45° к вертикальной плоскости, выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения от привода, закрепленного на выгрузочном устройстве, а внутри камеры разогрева электроизолированно размещены прямолинейные электроды, подключенные к трехфазной сети переменного тока, имеющие треугольную форму поперечного сечения и сумму внутренних углов вершин электродов, обращенных к центру, равную 360°.

В отличие от прототипа заслонки затвора размещены не непосредственно под вертикальным корпусом камеры разогрева, а на наклонной трубе, которая прикреплена к нижнему обрезу воронки через вертикальный переходной патрубок.

Внутрь наклонной трубы коаксиально установлен диэлектрический стержень, на котором заподлицо размещены кольцевые секции электродов, которые независимо от подключения электродов вертикальной камеры разогрева подключены к фазам сети переменного тока. Корпус наклонной трубы подключен к глухозаземленной нейтрали электросети. Коаксиально установленный диэлектрический стержень съемный, закреплен консольно быстроразъемным соединением, например клиновым, к торцу наклонной трубы в зоне вертикального патрубка. Соотношение диаметров центрального диэлектрического стержня d к внутреннему диаметру стержня наклонной трубы D должно быть в пределах 1:(2,0-2,5). Суммарная площадь токосъемных электродов наклонной трубы составляет 20-30% от площади электродов вертикальной камеры разогрева.

Кроме того, в отличие от прототипа устройство оснащено двумя датчиками температуры, один из которых расположен в нижней зоне электродов вертикальной камеры разогрева, а другой закреплен, например, на конце диэлектрического стержня в зоне затвора устройства.

Корпус наклонной трубы подключен к глухозаземленной нейтрали электросети и на нем установлен механизм синхронизации открытия-закрытия заслонок.

Наличие наклонной трубы в выгрузочном устройстве позволяет свести к минимуму неравномерность перемещения слоев бетонной смеси в вертикальной камере разогрева. Если в прототипе основным фактором, влияющим на характер истечения бетонной смеси из вертикальной камеры разогрева, была гравитационная составляющая, то в предлагаемом устройстве гравитационная составляющая гасится в наклонной трубе, а характер истечения бетонной смеси из устройства определяется интенсивностью его вибрации, которая назначается по известным зависимостям.

Независимое подключение электродов в вертикальной камере разогрева и в наклонной трубе в сочетании с наличием температурных датчиков в каждой из них дает возможность плавной регулировки и управления режимом разогрева бетонной смеси.

Перенесение части процесса разогрева в выгрузочное устройство позволяет уменьшить габариты вертикальной камеры разогрева и этим самым улучшить условия ее очистки. Например, при производительности устройства 6 м/ч длина вертикальной камеры разогрева не превышает 0,9 м.

Разогрев бетонной смеси в наклонной трубе выгрузочного устройства носит вспомогательный характер, т.к. основной разогрев смеси (75% и более в зависимости от задаваемой температуры на выходе) осуществляется в вертикальной камере разогрева. Из этого следует, что длина наклонной трубы минимальна. Она принимается в основном по конструктивным соображениям размещения электродных секций и находится в пределах 0,7-0,9 м. Это в сочетании с возможностью удаления центрального электродного стержня создает благоприятные условия для ее очистки.

С позиций электроразогрева бетонной смеси наклонная труба работает по схеме "труба в трубе", как аналог [1], и в ней имеет место неравномерность распределения плотности тока.

Однако по сравнению с аналогом [1] последствия неравномерности плотности тока в предлагаемом устройстве сведены к минимуму. Действительно, от общего количества электроэнергии, превращаемой в тепловую, на долю наклонной трубы приходится порядка 25%. Кроме того, нашими исследованиями установлено, что при соотношении диаметра центрального стержня 1:(2,0-2,5) коэффициент общей температурной неоднородности составляет 0,45-0,30, а при соотношении диаметров 1:3, что имеет место в аналоге [1], этот критерий составляет 0,85-0,95. Температурная неоднородность смеси, догреваемой в наклонной трубе, в два с лишним раза меньше, чем в аналоге [1].

Наличие синхронизирующего устройства, установленного на корпусе наклонной трубы и взаимодействующего с заслонками затвора, гарантированно обеспечивает синхронное открытие-закрытие обеих заслонок затвора.

Таким образом, новое сочетание известных признаков и их совокупность с отличительными существенными признаками изобретения позволяет достичь новый положительный результат от применения предлагаемого устройства для обработки бетонной смеси.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства.

Устройство для непрерывной обработки бетонной смеси содержит загрузочный бункер 1, упругогерметично сопряженную с ним вертикально расположенную камеру разогрева 2 круглой формы поперечного сечения, на корпусе которой сбоку закреплены вибраторы 3, а снизу - выгрузочное устройство, включающее воронку 4, переходной вертикальный патрубок 5, наклонную трубу 6 и затвор 7 с приводом 8.

На внутренней поверхности вертикальной камеры разогрева 2 электроизолированно закреплены электроды 9, имеющие треугольную форму поперечного сечения, подключенные к фазам сети переменного тока. Для охвата электрическим полем центральной части камеры разогрева 2 электроды 9 через один оснащены пластинами 10. В нижней части вертикальной камеры разогрева 2 размещен датчик температуры 11, расположенный, например, на штанге 12.

Внутри наклонной трубы 6 коаксиально расположен диэлектрический стержень 13, на котором заподлицо закреплены кольцевые электроды 14, а на конце стержня - датчик температуры 15. Каждый из электродов 14 независимо от подключения электродов вертикальной камеры разогрева подключен к одной из фаз сети переменного тока, а наклонная труба 6 подключена к глухозаземленной нейтрали электросети.

На нижнем конце наклонной трубы 6 размещен затвор 7, выполненный в виде двух подвижных заслонок 16, расположенных под углом не более 45° к вертикальной плоскости, причем линия сопряжения заслонок 16 при закрытом положении затвора 7 лежит в вертикальной плоскости и перпендикулярна продольной оси наклонной трубы 6. Для обеспечения возвратно-поступательного движения заслонки 16 снабжены зубчатыми рейками 17. Привод 8 затвора 7 выполнен, например, в виде двух гидроцилиндров и насосной станции (на чертеже не показано). Согласованность перемещения заслонок обеспечивается синхронизирующим механизмом 18, установленным на корпусе наклонной трубы 6 и выполненным в виде пары цилиндрических шестерен, взаимодействующих с рейками 17.

Воронка 4, вертикальный патрубок 5 и наклонная труба 6 соединены между собой жестко, например электросваркой. В рабочем положении воронка 4 выгрузочного устройства прикреплена к нижнему торцу корпуса вертикальной камеры разогрева 2 с помощью быстроразъемного соединения 19, например, клиновым креплением. Таким же соединением 20 диэлектрический стержень 13 прикреплен к наклонной трубе в зоне вертикального переходного патрубка.

На время очистки предусмотрено крепление выгрузочного устройства на консоли 21 подъемно-опускного устройства, состоящего из штанги 22, которая перемещается в направляющих 23, закрепленных в корпусе 24. Подъем и опускание выгрузочного устройства осуществляется с помощью привода 25.

Камера разогрева 2 посредством тяг 26 подвешена к бункеру 1. Для обеспечения виброизоляции бункера 1 от камеры разогрева 2 предусмотрены амортизаторы 27, а герметичность сопряжения камеры разогрева 2 с бункером 1 обеспечивается упругими прокладками 28. Герметичность между камерой разогрева 2 и воронкой 4 обеспечивается прокладкой 29, а между фланцем центрального диэлектрического стержня 13 и наклонной трубы 6 - прокладкой 30.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении устройства воронка 4 жестко сопряжена клиновым креплением с камерой разогрева 2, заслонки 16 затвора закрыты, установлена штанга 12 с датчиком 11, диэлектрический стержень 13 установлен в проектное положение. Токосъемные электроды и датчики температуры 15 подключены к шкафу управления (на чертеже не показан). Корпус устройства подключен к глухозаземленной нейтрали электросети и повторно заземлен.

Бетонная смесь, приготовленная и доставленная к месту укладки по традиционной технологии, загружается в бункер 1. После подачи напряжения на электроды 9 и 14 включается вибратор 3 на 5-7 с. Под воздействием сил гравитации и вибрации бетонная смесь поступает в камеру разогрева 2 и наклонную трубу 6. Через бетонную смесь проходит электрический ток, разогревая ее до заданной температуры. Включается вибратор 3, на определенную величину в зависимости от необходимой производительности открываются заслонки 16 затвора 7. Площадь электродов 9 рассчитана таким образом, что 75 -80% требуемой температуры разогрева смеси обеспечивается постоянным включением электродов 9. Электроды 14 включаются и выключаются по мере необходимости с учетом показаний приборов (на чертеже не показаны), работающих от датчиков температуры 15. Предусмотрено управление процессом разогрева в ручном и автоматическом режимах.

Равномерность перемещения бетонной смеси по всей площади поперечного сечения обеспечена за счет сведения к минимуму роли гравитационной составляющей, т.к. по наклонной трубе 6 смесь перемещается в основном за счет вибрации. Кроме того, выравнивание скорости движения смеси происходит в воронке 4, в которой осуществляется дополнительная гомогенизация за счет переформирования потока смеси по мере ее прохождения по воронке, имеющей переменное поперечное сечение.

Разогрев смеси сопровождается одновременным воздействием на смесь вибрации и избыточного давления. Последнее неизбежно имеет место, т.к. разогрев смеси приводит к резкому увеличению объема паровоздушной среды, что в замкнутом объеме вызывает появление избыточного давления. Совместное воздействие на бетонную смесь температуры, вибрации и избыточного давления активирует бетонную смесь, способствует увеличению ее гелевой составляющей, что в последующем повышает прочность бетона.

После достижения бетонной смесью требуемой температуры производится синхронное открытие заслонок 16 на величину, обеспечивающую требуемую производительность.

В случае аварийной остановки, например при отключении электроэнергии и при длительных перерывах, заслонки 16 отводятся в верхнее крайнее положение, удаляется центральный диэлектрический стержень 13, чем обеспечивается свободный доступ к внутренним поверхностям наклонной трубы 6 для удаления из нее остатков бетонной смеси и для ее очистки. Выгрузочное устройство, включая воронку 4, патрубок 5 и наклонную трубу 6 с затвором 7, с помощью привода 25 опускается вниз и отводится в сторону, чем обеспечивается свободный доступ к внутренним поверхностям вертикальной камеры разогрева 2.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить стабильность процесса обработки бетонной смеси, обеспечить равномерность разогрева и уменьшить диапазон отклонений температуры от задаваемых значений, улучшить работоспособность устройства и удобство его обслуживания, в том числе очистки от остатков бетонной смеси.

Источники информации

1. А.С.Арбеньев. Теория и технология виброэлектробетонирования //Форсированный разогрев бетонной смеси. Материалы расширенного заседания-семинара. Владимир, 1989, с. 10-17.

2. Патент РФ № 2132771, В 28 В 17/02, 1999.

3. Патент РФ № 2132917, В 28 В 17/02, 1999, прототип.

Формула изобретения

1. Устройство для непрерывной обработки бетонной смеси перед укладкой в форму или опалубку, содержащее загрузочный бункер, упругогерметично сопряженную с ним вертикально расположенную камеру разогрева круглой формы поперечного сечения, на корпусе которой снаружи закреплены вибраторы и выгрузочное устройство, состоящее из воронки, диаметр которой в верхнем уровне соответствует диаметру трубы камеры разогрева, и затвора в виде двух заслонок, расположенных под углом не более 45° к вертикальной плоскости, выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения от привода, закрепленного на выгрузочном устройстве, а внутри камеры разогрева электроизолированно размещены прямолинейные электроды, подключенные к трехфазной сети переменного тока, имеющие треугольную форму поперечного сечения и сумму внутренних углов вершин электродов, обращенных к центру, равную 360°, отличающееся тем, что к нижнему обрезу воронки выгрузочного устройства через переходной вертикальный патрубок прикреплена наклонная труба, внутри которой коаксиально установлен съемный диэлектрический стержень, консольно закрепленный в зоне вертикального патрубка, на котором заподлицо размещены кольцевые электроды, подключенные к фазам сети переменного тока независимо от подключения электродов вертикальной камеры разогрева, а корпус наклонной трубы подключен к глухозаземленной нейтрали электросети и на нем установлен механизм синхронизации открытия-закрытия заслонок затвора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение диаметра диэлектрического стержня d к внутреннему диаметру стержня наклонной трубы D находится в пределах d:D=1:2,0÷1:2,5, а площадь токосъемных электродов в наклонной трубе составляет 20-30% от площади электродов вертикальной камеры разогрева.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно оснащено двумя датчиками температуры, один из которых расположен в нижней зоне электродов вертикальной камеры разогрева, а другой закреплен на конце диэлектрического стержня в наклонной трубе в зоне затвора.

РИСУНКИ

Рисунок 1