УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 1999 года по МПК B28B17/02 

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 диафрагм, 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 достаточно большой длиной его корпуса и электродного стержня (например, при производительности 3-12 м³/час и температуре разогрева 50-70^oC длина устройства составляет 4-6 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.

Известно устройство для непрерывного разогрева бетонной смеси /2/, содержащее приемный (загрузочный) бункер и рабочий орган, в котором происходит непосредственный разогрев бетонной смеси. На внутренней поверхности корпуса рабочего органа, выполненного в виде трубы, электроизолированно размещены кольцевые фазные электроды, разделенные диэлектрическими участками. Внутри корпуса размещен шнек, металлический вал которого занулен.

Бетонная смесь из загрузочного бункера с помощью винтового шнека перемещается внутри устройства, разогреваясь до требуемой температуры, и выходит через выгрузочное отверстие.

Недостатки данного устройства: винтовой шнек сложен в изготовлении, т.к. его лопасти должны быть диэлектрическими (во избежание короткого замыкания между лопастями и электродами), а вал - металлическим, т.к. выполняет функцию нулевого стержня. Устройство в эксплуатации ненадежно из-за перемещения смеси шнеком: между корпусом и шнеком попадает крупный заполнитель, происходит заклинивание шнека. Неизбежен повышенный износ рабочих поверхностей устройства, в том числе электродов. Надежность работы уменьшается из-за наличия механического привода.

При перерывах в работе есть опасность обрастания рабочих поверхностей бетоном, т. к. оперативная очистка устройства затруднена. Длина корпуса устройства велика и составляет 6 м. Удалять шестиметровый шнек из корпуса и устанавливать его на место - операция трудоемкая. Особенно сложно ее выполнять в случае аварийной остановки (например, при отключении электроэнергии), когда корпус заполнен разогретой бетонной смесью, сроки схватывания цемента в которой при повышенных температурах резко сокращаются. Кроме того, перемещение смеси шнеком в меньшей степени, чем ее вибротранспорт (виброобработка) способствует повышению прочности бетона. Крупность заполнителя смеси ограничена наличием вращающегося винтового шнека. Из соображения обеспечения надежности и минимума износа область применения устройства ограничена и распространяется преимущественно на мелкозернистые смеси (цементно-песчаные растворы).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для обработки бетонных смесей /3/, которое содержит загрузочный бункер, сообщенный с ним рабочий орган, имеющий корпус с входными патрубком и выгрузочным отверстием, выполненный по схеме "труба в струбе", на внутренней поверхности которой электроизолированно закреплены разделенные диэлектрическими участками электродные секции, каждая из которых подключена к одной из фаз трехфазной сети переменного тока; а внутренняя труба - центральный стержень, выполненный съемным, закреплен разъемными элементами на корпусе рабочего органа и подключен к нейтрали трехфазной сети.

Рабочий орган снабжен вибратором, расположен под углом к горизонтальной плоскости и шарнирно прикреплен к бункеру.

Кроме того, рабочий орган оснащен входным патрубком, заглушкой, расположенной в зоне входного патрубка и затвором, выполненным в виде установочной диафрагмы, размещенной на центральном стержне.

Электродные секции могут быть выполнены кольцевыми, спиральными или в виде продольных полос.

Недостатки описанного прототипа заключаются в следующем.

Как показала практика, оказалось неудачным предложенное крепление центрального стержня (внутренней трубы) в нижней (по ходу движения смеси) части рабочего органа и использование установочной диафрагмы, выполняющей функцию затвора, т.к. перемещение внутри наружной трубы затруднено из-за заклинивания диафрагмы зернами крупного заполнителя бетонной смеси.

Наличие выгрузочного отверстия в корпусе рабочего органа (наружной трубе) увеличивает длину рабочего органа на величину, равную длине этого отверстия плюс толщина установочной диафрагмы, что ухудшает условия очистки.

Под воздействием вибрации бетонная смесь приобретает свойство жидкости и заполняет пустотелый центральный стержень. Он становится тяжелым, что неудобно в работе. Установка торцовой заглушки на центральном стержне привела к тому, что он стал всплывать (по закону Архимеда), это вызывает нарушение расстояния между электродами и центральным стержнем, что вызывает неравномерный разогрев бетонной смеси.

Неравномерная загрузка бетонной смесью кольцевого сечения рабочего органа, что неизбежно имеет в начале и конце работы устройства, приводит к перекосу фаз, в результате чего на центральном стержне, подключенному к нейтрали трехфазной сети, а следовательно, и на корпусе рабочего органа появляется выравнивающий электрический потенциал, что нарушает электробезопасность.

Недостатком прототипа является так же ограниченные возможности регулирования производительности и электрической мощности устройства в пределах диапазонов этих параметров, присущих каждому типоразмеру устройства. Необходимость в таком регулировании обусловлена конкретными производственными условиями использования устройств (требуемые на данный момент времени производительность и температура разогрева смеси, имеющаяся в наличие установленная электрическая мощность, электропроводность бетонной смеси и др.).

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение технологичности, надежности и безопасности устройства.

Для решения поставленной задачи предложено устройство для обработки бетонных смесей, которое, как и прототип, содержит загрузочный бункер и шарнирно сопряженный с ним рабочий орган, расположенный под углом к горизонтальной плоскости, оснащенный входным патрубком, 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, выполненный съемным, закреплен разъемными элементами на корпусе рабочего органа и подключен к нейтрали трехфазной сети.

В отличие от прототипа, в предложенном устройстве центральный стержень дополнительно заземлен, прикреплен к корпусу наружной трубы консольно на ее торцовой заглушке, расположенной в зоне входного патрубка и выполненной съемной, кроме того, он дополнительно снабжен торцовой 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.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что консольное закрепление центрального стержня на торцевой заглушке наружной трубы в зоне входного патрубка позволило отказаться от выгрузочного отверстия в нижней части наружной трубы и тем самым сократить ее длину, что существенно упрощает ее очистку. Кроме того, отказавшись от установочной диафрагмы-затвора, появляется возможность упростить конструкцию затвора, повысить его надежность и удобство в эксплуатации. Наличие быстроразъемных элементов, с помощью которых заслонка затвора прикреплена к его каркасу, в сочетании с такими же быстроразъемными элементами, с помощью которых торцевая заглушка с центральным стержнем прикреплена к корпусу рабочего органа, обеспечивает возможность оперативного доступа к его внутренним поверхностям для их очистки.

Наличие торцевой заглушки на центральном стержне предотвращает его заполнение бетонной смесью, следовательно, утяжеление, что облегчает его установку и съем. Наличие фиксатора предотвращает всплытие консольной части пустотелого центрального стержня, что способствует обеспечению равномерной плотности тока, а следовательно и температуры, по объему обрабатываемой смеси.

Заземление центрального стержня предотвращает вынос электрического потенциала на корпус при перекосе фаз, что повышает электробезопасность работ.

Из изложенного видно, что в заявляемом устройстве сохранены положительные существенные признаки прототипа, устранены его недостатки. Новая совокупность признаков позволила получить технический результат, выраженный в повышении эксплуатационной технологичности устройства, его надежности и безопасности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - схема рабочего органа - продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Устройство для обработки бетонных смесей содержит загрузочный бункер 1, термовиброорган (рабочий орган) 2, оснащенный входным патрубком 3, затвором 4, вибратором 5 и центральным стержнем 6. На внутренней поверхности рабочего органа 2 электроизолированно закреплены секции 7, каждая из которых подключена к одной из фаз трехфазной сети переменного тока. Электродные секции выполнены в виде колец, полос или спиралей. Центральный стержень 6 жестко прикреплен к торцевой заглушке 8, расположенной в зоне входного патрубка 3, которая с помощью быстроразъемных элементов 9 (например, клиновых) прикреплена к торцу наружной трубы термовиброоргана. Для обеспечения герметичности между заглушкой 8 и торцом рабочего органа 2 предусмотрена резиновая прокладка 10. Центральный стержень 6 подключен к нейтрали трехфазной сети переменного тока и дополнительно заземлен. Нижний конец (по ходу движения смеси) центрального стержня 6 заглушен дополнительной торцевой заглушкой 11, к которой жестко прикреплен фиксатор 12, предотвращающий всплытие пустотелого центрального стержня в бетонной смеси, разжиженной вибрацией в направлении длины термовиброоргана расстояние между торцом электродной секции и фиксатором должно быть не меньше где D - внутренний диаметр наружной трубы; d - наружный диаметр наибольшего центрального стержня.

Центральный стержень может быть выполнен различного диаметра d, поэтому обычно в комплект устройства входит несколько (обычно 2 - 3) сменных стержней различных диаметров d. Затвор 4 состоит из каркаса 13 со вспомогательными элементами, привод 14, например, ручного, и заслонки 15, которая прикреплена к каркасу 13 с помощью быстроразъемного (например, клинового) крепления 16. Для обеспечения герметичности между заслонкой 15 и торцом рабочего органа 2 по периметру последнего предусмотрено резиновое обрамление 17. Для стабильной подачи бетонной смеси из бункера 1 в термовиброорган 2 в зоне течки бункера установлен вибратор. Электроэнергия к токосъемным электродам 7 и вибраторам 5 подводится через силовой шкаф 18, в который вмонтирован пульт управления. Рабочий орган оснащен датчиком температуры 19.

Работает устройство следующим образом.

Бетонная смесь, приготовленная и доставленная к месту укладки по традиционной технологии, загружается в бункер 1. При этом затвор 4 закрыт, т.е. заслонка 15 плотно прижата к торцу рабочего органа 2. После подачи напряжения на электродные секции 7 включаются вибраторы 5. Под воздействием вибрации и сил гравитации бетонная смесь поступает в рабочий орган 2, заполняя его кольцевое сечение. В рабочем органе 2 через бетонную смесь, как через проводник с определенным электрическим сопротивлением, проходит электрический ток между каждой из фаз, подключенных к электродным секциям 7, и нулем (стержень 6) и между соседними фазами. В соответствии с законом Джоуля-Ленца бетонная смесь разогревается при одновременном воздействии на нее вибрации и избыточного давления. Разогрев смеси сопровождается резким увеличением объема паровоздушной среды, что в замкнутом пространстве (в кольцевом сечении) неизбежно приводит к появлению избыточного давления.

После достижения бетонной смесью требуемой температуры, которая определяется по термометру, датчик 19 которого установлен в нижней части (по ходу движения смеси) рабочего органа 2, заслонка 15 затвора 4 приоткрывается с помощью привода 14 и процесс обработки смеси идет в установившемся режиме. Обработанная смесь укладывается в бетонируемую конструкцию.

В случае аварийной остановки устройства, например, при внезапном отключении электроэнергии, удаление разогретой бетонной смеси из рабочего органа 2 осуществляется следующим образом. Выбив клинья быстроразъемных креплений 9 и 16, удаляют, соответственно центральный стержень 6 с торцевой заглушкой 8 и заслонку 15 затвора 4. Этим самым в течение 1-2 минут обеспечивается свободный доступ с обоих торцов к внутренним поверхностям рабочего органа 2. Смесь удаляется и рабочий орган очищается с помощью скребка, банника и других специальных приспособлений, входящих в комплект устройства. Очистка устройства по окончанию работы или перед длительным перерывом производится таким же образом.

Источники информации
1. А. С.Арбеньев От электротермоса к синэргобетонированию. Владимирский гос.техн. ун-т, Владимир, 1996, с. 149, 272.

2. Авторское свидетельство СССР N 1678629, М.кл. В 28 В 17/02, 1991 г.

3. Заявка Российской Федерации N 93-034098/33 от 06.07.93 г., М.кл. B 28 B 17/02, E 02 C 21/02, B 28 B 13/02, опубл. 10.11.1995 - прототип.

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано при обработке бетонных смесей перед укладкой в форму или опалубку при изготовлении сборных или возведении монолитных конструкций. Задача - повышение технологичности, надежности и безопасности устройства. Поставленная задача решается тем, что в устройстве, содержащем загрузочный бункер и шарнирно сопряженный с ним рабочий орган, расположенный под углом к горизонтальной плоскости, оснащенный входным патрубком, заглушкой, расположенной в зоне входного патрубка, затвором, источником вибрации, и выполненный по схеме "труба в трубе", причем на внутренней поверхности наружной трубы электроизолировано 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 торцовой заглушке, расположенной в зоне входного патрубка и выполненной съемной, и дополнительно снабжен торцовой 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. 3 ил.

Устройство для обработки бетонных смесей, содержащее загрузочный бункер и шарнирно сопряженный с ним рабочий орган, расположенный под углом к горизонтальной плоскости, оснащенный входным патрубком, 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, выполненный съемным, закреплен разъемными элементами на корпусе рабочего органа и подключен к нейтрали трехфазной сети, отличающееся тем, что центральный стержень дополнительно заземлен, прикреплен к корпусу наружной трубы консольно на ее торцовой заглушке, расположенной в зоне входного патрубка и выполненной съемной, и дополнительно снабжен торцовой заглушкой и фиксатором ограничения его всплытия, а зазор 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.