Способ обработки и транспортирования бетонной смеси и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано при обработке и подаче бетонной смеси в форму-опалубку в процессе возведения монолитных и изготовления сборных конструкций. Техническим результатом является снижение энергозатрат и повышение эффективности процесса транспортирования и оперативного управления процессом виброактивации бетонной смеси. Способ обработки и транспортирования бетонной смеси заключается в том, что бетонную смесь подвергают вибрации в сочетании с разогревом и ударными воздействиями виброактивацией смеси до разогрева и в процессе разогрева, а разогретую смесь в бетоноводе подвергают вибрации и ударной обработке под давлением. Ударные воздействия прикладывают к бетоноводу в местах местных сопротивлений перпендикулярно общему направлению бетоновода. При этом контроль скорости движения бетонной смеси и ее вибрацию осуществляют на измерительном участке бетоновода путем вибрирования эластичной мембраны в направлении, перпендикулярном движению бетонной смеси. Измерительный участок бетоновода выполняют из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним поперечным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов. В начале и конце измерительного участка выделяют напряженности магнитного поля по периметру измерительного сечения бетоновода, связанные с электрическим зарядом бетонной смеси. Преобразуют их с помощью трансформаторов тока, охватывающих бетоновод, в электрические сигналы, пропорциональные скорости бетонной смеси до и после вибрации. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит загрузочный бункер с вибратором, греющий вибролоток, снабженный вибратором и электродами, приемный бункер бетононасосной установки и бетоновод. Измерительный участок бетоновода снабжен заземленными металлическими кольцами и эластичной мембраной, выполненной из резинокордного материала, вставленной в центральной части измерительного участка и приводимой в движение с помощью вибратора. В начале и конце измерительного участка размещены обмотки, охватывающие бетоновод. Каждая обмотка намотана на ферритовое кольцо, установленное коаксиально, размещена в экране с щелью, обращенной к измерительному участку, и подключена к измерительному блоку, состоящему из последовательно соединенных усилителя и регистратора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемые способ и устройство относятся к строительному производству и могут быть использованы при обработке и подаче бетонной смеси в форму-опалубку в процессе возведения монолитных и изготовления сборных конструкций.

Известны способы и устройства обработки и транспортирования бетонной смеси (авт. свид. СССР №№ 137044, 369234, 440262, 675157, 769074, 962544, 985226, 1201205, 1207946, 1214889, 1325155, 1392231, 1409744, 1497366, 1551793, 1576679, 1668542, 1730404, 1738976, 1795044; патенты РФ №№ 2013508, 2027833, 2048638, 2054511; патент Великобритании № 1416701; патент США № 5291718; патенты Германии (ФРГ) №№ 1456868, 3013450, 3228983, 4204332, 4206116, 4233171, 4327053; патент Франции № 2691735; патенты Японии №№ 57-17149, 645148, 4-78780, 5-2066, 5-31629; патенты РСТ (WO) №№ 93/16254, 94/08111; Ивянский Г.Б. и др. Организация и технология транспортирования бетонной смеси по трубопроводу. - М.: Стройиздат, 1969, с. 63-69, и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым является “Способ обработки и транспортирования бетонной смеси” (авт. свид. СССР № 1730404, Е 04 G 21/02, 1990) и устройство для его реализации, которые выбраны в качестве прототипов.

Однако в известном способе виброобработку бетонной смеси на прямолинейном участке бетоновода осуществляют вместе с этим участком, что требует определенных энергозатрат и вызывает технические трудности сочленения его с другими участками бетоновода. При этом снижаются эксплуатационные характеристики бетоновода (надежность, долговечность) и эффективность процесса подачи бетонной смеси по трубопроводу, а также нарушается непрерывный процесс обработки, транспортирования и укладки бетонной смеси. Кроме того, отсутствует контроль за скоростью транспортирования бетонной смеси, которая зависит от ее структурной вязкости, а следовательно, и оперативное управление процессом виброактивации бетонной смеси.

Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат и повышение эффективности процесса транспортирования и оперативного управления процессом виброактивации бетонной смеси.

Поставленная задача решается тем, что согласно способа обработки и транспортирования бетонной смеси, заключающегося в том, что бетонную смесь подвергают вибрации в сочетании с разогревом и ударными воздействиями виброактивацией смеси до разогрева и в процессе разогрева, а разогретую смесь в бетоноводе подвергают вибрации и ударной обработке под давлением, при этом ударные воздействия прикладывают к бетоноводу в зонах местных сопротивлений перпендикулярно общему направлению бетоновода.

Контроль скорости движения бетонной смеси и ее вибрацию осуществляют на измерительном участке бетоновода путем вибрирования эластичной мембраны, вставленной в стенку бетоновода, в направлении, перпендикулярном движению бетонной смеси, причем эластичную мембрану выполняют из резинокордного материала, а измерительный участок - из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, и снабжают его металлическим заземлением, обеспечивая тем самым высокую степень поляризации движущейся бетонной смеси, выделяют в начале и конце измерительного участка бетоновода напряженности магнитного поля по периметру измерительного сечения бетоновода, связанные с электрическим зарядом бетонной смеси, преобразуют их с помощью трансформаторов тока, охватывающих бетоновод, в электрические сигналы, пропорциональные скорости бетонной смеси до и после вибрации.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве обработки и транспортирования бетонной смеси, содержащем последовательно соединенные загрузочный бункер, снабженный вибратором, греющий вибролоток, снабженный вибратором и электродами, приемный бункер бетононасосной установки и бетоновод, измерительный участок бетоновода, вставленный в него на прямолинейном отрезке, выполнен из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, снабжен заземленными металлическими кольцами и эластичной мембраной, выполненной из резинокордного материала, вставленной в стенку бетоновода в центральной части измерительного участка и приводимой в движение с помощью вибратора в направлении, перпендикулярном движению бетонной смеси, причем в начале и конце измерительного участка размещены обмотки, охватывающие бетоновод, каждая из которых намотана на ферритовое кольцо, установленное коаксиально, размещена в экране с щелью, обращенной к измерительному участку, и подключена к измерительному блоку, состоящему из последовательно соединенных усилителя и регистратора.

Структурная схема устройства обработки и транспортирования бетонной смеси, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Разрез измерительного участка бетоновода изображен на фиг.2.

Устройство содержит последовательно соединенные загрузочный бункер 1, снабженный вибратором 2, греющий вибролоток 3, снабженный вибратором 4 и электродами 5, приемный бункер 6 бетононасосной установки и бетоновод 7. Измерительный участок 8 бетоновода, вставленный в него на прямолинейном отрезке, выполнен из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, снабжен заземленными металлическими кольцами 23 и эластичной мембраной 19, выполненной из резинокордного материала, вставленной в стенку бетоновода в центральной части измерительного участка 8 и приводимой в движение с помощью вибратора 9 в направлении, перпендикулярном движению бетонной смеси. Кроме того, введены следующие обозначения:

17 - фланцевые крепления;

18 - фланцы;

20 - крышка;

21 - шток;

22 - опора.

В начале и конце измерительного участка 8 размещены обмотки 10, охватывающие бетоновод. Каждая обмотка намотана на ферритовое кольцо 11, установленное коаксиально, размещена в экране 12 с щелью 13, обращенной к измерительному участку 8, и подключена к измерительному блоку 14, состоящему из последовательно соединенных усилителя 15 и регистратора 16.

Принцип контроля скорости V движения бетонной смеси основан на использовании трибоэлектрического эффекта и электромагнитного явления. Трибоэлектрический эффект заключается в том, что при трении бетонной смеси о внутреннюю поверхность измерительного участка бетоновода, выполненного из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью, протекающая бетонная смесь заряжается отрицательно, а измерительный участок положительно. Для усиления трибоэлектрического эффекта внутреннее сечение измерительного участка выполняется переменным, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся концов. В качестве полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью могут быть использованы нейлон, политетрофтороэтилен и другие полимеры. Однако образующиеся положительные заряды нейтрализуют некоторые отрицательные заряды бетонной смеси в соответствии с законом Кулона, что значительно снижает степень поляризации движущейся бетонной смеси. Для нейтрализации положительных зарядов измерительный участок бетоновода снабжен заземленными металлическими кольцами 23.

Следовательно, движущаяся бетонная смесь представляет собой систему движущихся отрицательных зарядов и является током (конвективным), вокруг которого образуется магнитное поле, величина напряженности которого пропорциональна скорости V (расходу) бетонной смеси.

Устройство работает следующим образом.

Виброактивация бетонной смеси осуществляется в загрузочном бункере 1 с помощью вибратора 2, выполняющего функции вибропитателя и виброактиватора и предотвращающего расслоение смеси. Из загрузочного бункера 1 смесь непрерывно поступает в греющий вибролоток 3 каскадного типа, оборудованного электродами 5, и разогревается до 70°С. Разогрев сопровождается виброобработкой смеси с помощью вибратора 4.

Виброактивация смеси в холодном состоянии и в процессе разогрева осуществляется с помощью серийных вибраторов, обеспечивающих частоту вибрации 50-100 Гц и амплитуду 0,1-0,5 мм. При этом вибрация используется не только в качестве способа активации смеси, но и как средство ее перемещения, например, из загрузочного бункера 1 при активации смеси до разогрева и в греющем устройстве, например в греющем вибролотке 3. Разогретая смесь поступает в приемный бункер 6 бетононасосной установки непрерывного действия, с помощью которой под давлением подается в бетоновод 7. Транспортирование смеси осуществляется, например, по стальному бетоноводу диаметром 100 мм под давлением 0,7 МПа. На прямолинейном отрезке бетоновода 7 вставлен измерительный участок 8, выполненный из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью. В центральной части измерительного участка установлена в спинке бетоновода эластичная мембрана 19, которая выполнена из резинокордного материала, вставлена в центральной части измерительного участка и соединена с опорой 22. Последняя в свою очередь через шток 21 соединена с вибратором 9, который обеспечивает вибрацию бетонной смеси в направлении, перпендикулярном ее движению.

При движении бетонной смеси по измерительному участку 8 бетоновода 7 образуется переменное магнитное поле. Величина напряженности магнитного поля в начале H₁ и конце Н₂ измерительного участка равны

где J₁, J₂ величины конвективного тока в начале и конце измерительного участка;

- расстояние от поверхности бетоновода до его оси.

Магнитное поле создает в обмотках 10, намотанных на ферритовые кольца 11, ЭДС. Электрические сигналы с выходов обмоток 10 поступают на входы измерительных блоков 14, в которых эти сигналы усиливаются в усилителях 15 и фиксируются регистраторами 16. Величины электрических сигналов пропорциональны скоростям (расходу) бетонной смеси в начале V₁ и конце V₂ измерительного участка. По указанным скоростям можно оперативно управлять процессом обработки и транспортирования бетонной смеси, своевременно включая и выключая вибратор 9.

Количество измерительных участков определяется характером и протяженностью бетоновода. Корпус 12 с щелью 13 обеспечивает экранирование обмотки от внешних магнитных полей.

В зонах местных сопротивлений (на поворотных коленах) бетонная смесь подвергается ударным воздействиям с частотой 1-10 Гц и амплитудой 1-5 мм. На заключительном этапе бетонную смесь вибрируют в процессе укладки в форму-опалубку. Время вибрации зависит от подвижности смеси и составляет 0,5-1,5 мин. Параметры вибрации могут быть приняты такими: частота 100 200 Гц, амплитуда 0,05-0,15 мм.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями обеспечивают снижение энергозатрат и повышение эффективности процесса транспортирования и оперативного управления процессом виброактивации бетонной смеси. Это достигается локальной вибрацией только бетонной смеси на измерительном участке бетоновода при его статическом положении. Оперативное управление процессом виброактивации бетонной смеси достигается выполнением измерительного участка бетоновода из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и его металлическим заземлением, обеспечивающим высокую степень поляризации бетонной смеси.

Формула изобретения

1. Способ обработки и транспортирования бетонной смеси, заключающийся в том, что бетонную смесь подвергают вибрации в сочетании с разогревом и ударными воздействиями виброактивацией смеси до разогрева и в процессе разогрева, а разогретую смесь в бетоноводе подвергают вибрации и ударной обработке под давлением, при этом ударные воздействия прикладывают к бетоноводу в зонах местных сопротивлений перпендикулярно общему направлению бетоновода, отличающийся тем, что контроль скорости движения бетонной смеси и ее вибрацию осуществляют на измерительном участке бетоновода путем вибрирования эластичной мембраны, вставленной в стенку бетоновода, в направлении, перпендикулярном движению бетонной смеси, причем эластичную мембрану выполняют из резинокордного материала, а измерительный участок бетоновода - из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, и снабжают его металлическим заземлением, обеспечивая тем самым высокую степень поляризации движущейся бетонной смеси, выделяют в начале и конце измерительного участка бетоновода напряженности магнитного поля по периметру измерительного сечения бетоновода, связанные с электрическим зарядом бетонной смеси, преобразуют их с помощью трансформаторов тока, охватывающих бетоновод, в электрические сигналы, пропорциональные скорости бетонной смеси до и после вибрации.

2. Устройство обработки и транспортирования бетонной смеси, содержащее последовательно соединенные загрузочный бункер, снабженный вибратором, греющий вибролоток, снабженный вибратором и электродами, приемный бункер бетононасосной установки и бетоновод, отличающийся тем, что измерительный участок бетоновода, вставленный в него на прямолинейном отрезке, выполнен из полимерного материала с высокой трибоэлектрической способностью и внутренним переменным сечением, имеющим форму последовательно соединенных сужающихся и расширяющихся конусов, снабжен заземленными металлическими кольцами и эластичной мембраной, выполненной из резинокордного материала, вставленной в стенку бетоновода в центральной части измерительного участка и приводимой в движение с помощью вибратора в направлении, перпендикулярном движению бетонной смеси, причем в начале и конце измерительного участка размещены обмотки, охватывающие бетоновод, каждая из которых намотана на ферритовое кольцо, установленное коаксиально, размещена в экране с щелью, обращенной к измерительному участку, и подключена к измерительному блоку, состоящему из последовательно соединенных усилителя и регистратора.

РИСУНКИ