УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБРЫЗГА БЕТОНА Российский патент 1998 года по МПК E21D11/10 

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству и может быть использовано при креплении горных выработок набрызг бетоном.

Известно устройство для набрызга бетона, содержащее питатель, трубопровод, узел затворения, камеру смешивания с винтовыми направляющими на ее стенках и сопло (а.с. N 771338 кл. E 21 D 11/100). Недостатками этого устройства являются малая эффективность затворения смеси водой, сравнительно высокое пылеобразование на выходе из сопла, что можно пояснить следующим.

В узле затворения поток сухой бетонной смеси орошается струями воды. Но, обладая малой площадью своей поверхности, струи воды при контакте с потоком не обеспечивают достаточно эффективного затворения смеси. Затем, в камере смешивания поток бетонной смеси посредством винтовых направляющих закручивается. Однако закрученный вокруг продольной оси камеры поток, прижимаясь центробежными силами к стенкам камеры, заполняет плотной массой углубления в ее стенках, отчего турбулентность потока ослабевает, а работоспособность смесителя падает. И далее на выходе из сопла сохранивший вращение поток с остатками несмоченных частиц центробежные силы превращают в пылящий факел.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для набрызга бетона, включающее питатель, трубопровод, узел затворения, корпус камеры смешивания, стержни для смешивания, концы которых вмонтированы диаметрально противоположно в стенки корпуса, и сопло (см. ав.св. N 810979, кл. E 21 D 11/100).

Однако конструктивное решение известного устройства создает условия повышенному износу стенок корпуса камеры и стержней, пересекающих ее канал. При работе такого устройства скоростной поток смеси, ударяясь непосредственно о стержень, разделяется на два потока, направленных на стенки корпуса, при этом кинетическая энергия твердых частиц в значительной мере расходуется на истирание стержней и стенок, ускоряя износ деталей, снижая технический ресурс и повышая затраты труды на ремонт.

Использование в камере смешивания стержней, пересекающих ее канал, приемлемо при подаче смеси из песка и цемента. Но добавление в состав крупной фракции (щебня или гравия диаметром до 20 - 25 мм) резко повышает сопротивление трубопровода с последующим пробкообразованием, так как при осевом соударении крупных частиц со стержнем их продвижение стопорится. Выполнение операции по ликвидации пробок влечет дополнительные затраты труда.

Нужно отметить и другой фактор, обуславливающий в известном устройстве пробкообразование. Так как конструктивно в данном устройстве камера затворения достаточно удалена от сопла, то при его работе осуществляется в едином протяженном трубопроводе два различных процесса транспортирования - это пневмотранспортирование сыпучей массы (от питателя до узла затворения) и пневмотранспортирование вязкой массы (от узла затворения до сопла). Но поскольку оптимальные режимы этих двух процессов довольно различны и мало совместимы, то их одновременное осуществление в одном трубопроводе приводит к пробкообразованию на пути движения вязкой массы (см., например, Атаев С.С. Технология индустриального строительства из монолитного бетона. М.: Стройиздат, 1989, с. 160 - 161). Таким образом, чем большая протяженность участка трубопровода в данном устройстве от узла затворения до сопла, тем больше вероятность проявления отмеченного фактора, тем больше затраты труда на устранение последствий.

Целью изобретения является увеличение технического ресурса и повышение эффективности использования устройства за счет предотвращения пробкообразования.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для набрызга бетона, включающем питатель, трубопровод, узел затворения, корпус камеры смешивания, стержни для смешивания, концы которых вмонтированы диаметрально противоположно в стенки корпуса, и сопло, стержни установлены на внешней поверхности корпуса с возможностью радиального их перемещения и размещены в направляющих втулках жестко закрепленных на корпусе, при этом каждый стержень выполнен со скосом на конце и выдвинут в камеру на величину скоса. Стержни выполнены прямоугольными в сечении и размещены по крайней мере в плоскости одного поперечного сечения корпуса камеры смешивания.

Новым в техническом решении является то, что стержни установлены на внешней поверхности корпуса с возможностью радиального их перемещения и размещены в направляющих втулках жестко закрепленных на корпусе, при этом каждый стержень выполнен со скосом на конце и выдвинут в камеру на величину скоса. Стержни выполнены прямоугольными в сечении и размещены по крайней мере в плоскости одного поперечного сечения корпуса камеры смешивания.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 ступенчатый разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 и фиг. 5 представлены соответственно поперечное и продольное сечения корпуса камеры смешивания, где стрелками обозначены направления движения частиц после их столкновения с наклонными плоскостями скосов.

Устройство для набрызга бетона включает питатель 1, трубопровод 2, узел затворения 3 с патрубком 4 для подвода воды, корпус 5 камеры смешивания 6, жестко закрепленные на корпусе 5, направляющие втулки 7, стержни 8, размещенные в направляющих втулках 7, и сопло 9. Стержни 8 установлены с возможностью радиального перемещения в направляющих втулках 7. Стержни 8 выполнены прямоугольными в сечении. На конце каждого стержня 8 выполнены скосы 10. Концы стержней 8 со скосом 10 вмонтированы диаметрально противоположными парами в стенки корпуса 5 и пропущены сквозь его стенку в камеру смешивания 6 на величину скоса 10. Наклонная плоскость скосов 10 обращена навстречу движению смеси, поступающей из узла затворения 3. Исходя из этих условий и в самой камере 6 скосы 10 размещены парами один против другого диаметрально. Наружный конец стержня 8 соединен винтом 11 с регулировочной гайкой 12, которая вкручена внутрь направляющей втулки 7. В уширения донной части втулок 7 вмонтированы уплотнения 13. Корпус 5 камеры смешивания 6 соединен непосредственно с узлом затворения 3 и соплом 9.

Если в применяемом для набрызга сыпучем компаненте повышенное содержание фракции тонкого и мелкого помола, то для повышения степени смешивания стержни 8 устанавливают в нескольких плоскостях поперечного сечения корпуса 5. В зависимости от гранулометрического состава минерального заполнителя угол скоса α (см. фиг. 5) составляет 15 - 25^o. При профилактическом обслуживании и контроле состояния скосов 10 стержни 8 могут быть извлечены из втулок 7 путем вращения гайки 12, для чего в ней имеется углубление 14 "под ключ". Периодичность контроля устанавливается опытным путем.

Работает устройство следующим образом.

Из питателя 1 сухая бетонная смесь сжатым воздухом транспортируется по трубопроводу 2 к узлу затворения 3, куда через патрубок 4 подается вода. В узле затворения 3 сухая бетонная смесь смачивается радиальными потоками диспергированной воды. Затворенная смесь из узла 3 поступает непосредственно в камеру смешивания 6, где осуществляется процесс перемешивания, далее готовая смесь из камеры 6 непосредственно поступает в сопло 9 и наносится на покрываемую поверхность.

Работу камеры смешивания 6 и функциональные особенности ее конструктивных элементов описываем более подробно.

Механизм процесса смешивания поясняется графически. На фиг. 4 и фиг. 5 дана схема изменения траектории частиц смеси после их столкновения с наклонными плоскостями скосов 10.

Затворенная бетонная смесь поступает в камеру смешивания 6 потоком со скоростью 20 - 30 м/с (см., например, Стрельцов У.В. и др. Крепление горных выработок угольных шахт набрызгбетоном. М.: Недра, 1978 г., с. 149 - 150). На участке расположения стержней со скосами общий скоростной поток смеси разделяется на следующие разнонаправленные потоки. Это продольный поток, - поток минувший участок без столкновения с телами стержней и сохранивший направление вдоль камеры. И косые потоки - это скоростные потоки, возникшие от попадания на наклонные плоскости 10 скосов частей общего потока и получившие при этом траекторию полета с направлением в сторону оси камеры 6. Процесс формирования косых потоков имеет свою особенность. Поскольку после затворения поток смеси состоит из частиц с различной структурой, обладающими неодинаковыми физико-механическими свойствмаи, то при ударе о наклонную плоскость 10 скосов они отскакивают и отражаются от плоскости под разными углами и с различной скоростью. В итоге от всей наклонной площадки скоса исходит в сторону оси камеры скоростной поток частиц.

Как поясняет схема (см. фиг. 4 и фиг. 5), диаметрально противоположенные скосы обеспечивают образование взаимонаправленных косых потоков, траектории частиц которых пересекаются в центральной обширной зоне. Однако, устремляясь к центральной зоне, косые потоки прежде активно взаимодействуют на продольный поток центральной зоны камеры и, пронизывая его, взаимодействуют между собой. Следует отметить, что косые потоки взаимодействуют между собой за счет более крупных частиц, кинетической энергии у которых достаточно на преодоление сопротивления продольного потока.

Анализ работы камеры смешивания показывает: - возникающие в ней потоки частиц взаимодействуют между собой и ненаправлены на стенки корпуса, что существенно снижает их истирание и увеличивает технический ресурс корпуса. Динамическое и абразивное воздействие потоков воспринимают в камере смешивания плоскости скосов 10, но обеспечение стержням 8 возможности радиального перемещения во втулках 7 позволяет периодически по мере истирания выдвигать стержни в камеру до полного износа рабочей их длины. Поскольку длина рабочей части стержня на порядок превышает толщину стенки корпуса, то можно считать, что технический ресурс устройства повысится в несколько раз. А использование стержней со скосами освобождает от препятствий осевую часть камеры смешивания, снижая при этом сопротивление трубопровода и исключая стопорение крупных частиц, снижает вероятность пробкообразования. Более того, размещение узла затворения и камеры смешивания на конце трубопровода непосредственно рядом с соплом делает пробкообразование маловероятным.

Таким образом, отличительные признаки устройства для набрызга бетона обуславливают и предопределяют интенсивное смешивание компонентов затворенной массы, а также устраняют факторы вызывающие повышенный износ деталей камеры смешивания и пробкообразования, что повышает эффективности использования устройства и увеличивает его технический ресурс.

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству и может быть использовано при креплении горных выработок набрызг бетоном. Устройство для набрызга бетона включает питатель, трубопровод, узел затворения, корпус камеры смешивания, стержни для смешивания, концы которых вмонтированы диаметрально противоположно в стенке корпуса, и сопло. При этом стержни установлены на внешней поверхности корпуса с возможностью радиального их перемещения и размещены в направляющих втулках, жестко закрепленных на корпусе. Каждый стержень выполнен со скосом на конце и выдвинут в камеру на величину скоса. Стержни выполнены прямоугольными в сечении и размещены по крайней мере в плоскости одного поперечного сечения корпуса камеры смешивания. Устройство позволяет интенсивно смешивать компоненты затворенной массы и устраняет факторы, вызывающие повышенный износ деталей камеры смешения и пробкообразование. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для набрызга бетона, включающее питатель, трубопровод, узел затворения, корпус камеры смешивания, стержни для смешивания, концы которых вмонтированы диаметрально противоположно в стенки корпуса, и сопло, отличающееся тем, что стержни установлены на внешней поверхности корпуса с возможностью радиального их перемещения и размещены в направляющих втулках, жестко закрепленных на корпусе, при этом каждый стержень выполнен со скосом на конце и выдвинут в камеру на величину скоса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стержни выполнены прямоугольными и размещены по крайней мере в плоскости одного поперечного сечения корпуса камеры смешивания.