УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕТИКИ КАРБОНИЗАЦИИ БЕТОНА С БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области оборудования для проведения исследований физико-химических свойств бетона в условиях воздействия на образец углекислого газа с постоянной концентрацией и заданных температурно-влажностных условиях.
Из Ас. №388227 известна установка для определения кинетики карбонизации бетона, содержащая герметичную камеру, с установленными внутри вентилятором и емкостью с раствором для поддержания постоянной влажности, трубопровод, соединяющий герметичную камеру с источником углекислого газа, автоматическое устройство поддержания концентрации углекислого газа, выполненное с электромагнитным клапаном, установленным на трубопроводе, и автоматический газоанализатор с побудителем расхода газа.
Недостатками данной установки являются, то что имеется проводное соединение между регистрирующим прибором, газоанализатором и электромагнитными клапанами, в результате чего отсутствует возможность управления установкой на значительном удалении, использование только одной углекислого газа, отсутствует в схеме непрерывная система автоматического контроля концентрации газа внутри камеры и подача требуемого количества газа в камеру, нет возможности подключения к ЭВМ, нет возможности бесперебойной подачи газа в систему.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному устройству является выбранная в качестве прототипа установка для определения кинетики карбонизации бетона (заявка на изобретение 2012128440/15), содержащая не менее 2-х герметичных камер с заполненной водой U-образной трубкой для сброса избыточного давления в камере, впускным и выпускным газовыми распределительными коллекторами, фильтрами для очистки забираемой из камер газо-воздушной среды и с установленными внутри каждой камеры вентилятором и ванной с насыщенным раствором соли для создания и постоянного поддержания заданной относительной влажности воздуха внутри камеры, подсоединенный к герметичным камерам через впускной газораспределительный коллектор и установленные на трубопроводах электромагнитные клапаны источник углекислого газа, автоматический газоанализатор с побудителем расхода газа, газовый распределительный коммутатор для попеременного забора пробы из камер и передачи ее в газоанализатор через побудитель расхода газа, кроме того газоанализатор соединен с ЭВМ для автоматизации контроля за концентрацией газа в герметичных камерах и подачей в них газа через электромагнитные клапаны.
Недостатками данной установки являются: отсутствие замеров температурно-влажностных условий и давления внутри каждой камеры, невозможность постоянной подачи газа, наличие проводного соединения между ЭВМ, газоанализатором и электромагнитными клапанами.
Задачей полезной модели является создание установки для получения экспериментальных результатов по кинетике карбонизации бетона при различной концентрации углекислого газа и сокращение сроков проведения эксперимента по кинетике карбонизации бетона, с возможностью непрерывной подачи углекислого газа в камеры, замера температурно-влажностных условий, замера давления и беспроводной системой управления.
Указанная задача достигается тем, что установка для определения кинетики карбонизации бетона, содержащая не менее 2-х герметичных камер с заполненной водой U-образной трубкой для сброса избыточного давления в камере, впускным и выпускным газовыми распределительными коллекторами, фильтрами для очистки забираемой из камер газо-воздушной среды и с установленными внутри каждой камеры вентилятором и ванной с насыщенным раствором соли для создания и постоянного поддержания заданной относительной влажности воздуха внутри камеры, подсоединенный к герметичным камерам через впускной газораспределительный коллектор и установленные на трубопроводах электромагнитные клапаны источник углекислого газа, автоматический газоанализатор с побудителем расхода газа, соединенный с ЭВМ для автоматизации контроля за концентрацией газа в герметичных камерах и подачей в них газа через электромагнитные клапаны, газовый распределительный коммутатор для попеременного забора пробы из камер и передачи ее в газоанализатор через побудитель расхода газа, отличающаяся тем, что внутри каждой герметичной камеры установлен комплексный датчик измерения давления, влажности и температуры среды, для обеспечения бесперебойной подачи газа установка содержит резервный источник газа с расходомером, связанный через установленные на трубопроводах электромагнитные клапаны с впускным газораспределительным коллектором; кроме того, установка содержит беспроводную систему передачи данных между измерительными устройствами и ЭВМ, состоящую из приемно-передающих антенн со встроенным блоком питания либо присоединенных к общей электрической сети, подключенных к комплексным датчикам измерения давления, влажности и температуры среды, газоанализатору, расходомерам, электромагнитным клапанам, газовому распределительному коммутатору, и сетевого устройства, имеющего проводное соединение с ЭВМ и беспроводное многоканальное соединение между приемно-передающими антеннами.
Полезная модель поясняется на фигуре в виде принципиальной схемы предложенной установки.
Установка состоит из: герметичных камер 1 с установленными в них вентиляторами 2, ванны 3 с насыщенным раствором соли, датчика 4 измерения давления, влажности и температуры среды со встроенной приемно-передающей антенной, на каждой камере установлены U-образные трубки 5 заполненные водой; и системы автоматического контроля концентрации газа в камерах, которая состоит из впускного 6 и выпускного 7 газовых распределительных коллекторов, электромагнитных клапанов 8; фильтров 9 для очистки воздушно-газовой среды; газового распределительного коммутатора 10, побудителя расхода газа 11, автоматического газоанализатора 12, источника 13 углекислого газа, резервного источника 14 углекислого газа, расходомера 15, трубопроводов 16 соединяющие вышеперечисленные элементы, приемно-передающих антенн 17 для обмена данных между сетевым устройством 18, подключенным к электронно-вычислительной машине (ЭВМ) 19 с помощью проводного соединения.
Герметичная камера 1 выполняет в установке функцию «реактора», т.е. в нее помещаются бетонные образцы, которые необходимо подвергнуть процессу карбонизации, затем создаются температурно-влажностные условия и заданная концентрация углекислого газа, в результате физико-химических процессов образцы видоизменяются во времени. Вентиляторы 2 необходимы для перемешивания газо-воздушной среды и создания одинаковой концентрации газа во всем объеме камеры 1. Ванна 3 с насыщенным раствором соли требуется для создания и постоянного поддержания заданной относительной влажности внутри камеры 1. Контроль температурных влажностных условий и давления внутри камер замеряется с помощью датчика 4 измерения давления, влажности и температуры среды данные с которого с помощью беспроводной сети передаются на ЭВМ 19. U-трубка 5 необходима для сброса избыточного давления в камере 1. Впускной 6 и выпускной 7 газовые распределительные коллекторы необходимы для одновременного забора и подачи газа. Фильтры 9 для очистки газо-воздушной среды необходимы для защиты газоанализатора 12 от воздействия попутных газов, образующихся в результате взаимодействия раствора соли с газом. Газовый распределительный коммутатор 10 служит для попеременного забора пробы из камер и передачи ее в газоанализатор 12. Газоанализатор 12 служит для анализа концентрации газа в камерах. Приемно-передающие антенны 17 и сетевое устройство 18 необходимы для создания беспроводной системы передачи данных между измерительными устройствами и ЭВМ 19, а так же для передачи командных операций от ЭВМ 19 к исполнительным устройствам установки. ЭВМ 19 с записанной командно-контролирующей программой осуществляет автоматизацию контроля за концентрацией газа в камерах 1 и подачей газа в камеры 1 при необходимости, позволяет одновременно получать электронные графические и цифровые данные с автоматического газоанализатора 12, переключает подачу газа в систему от источника 13 углекислого газа (в случае его истощения) и резервного источника 14 углекислого газа.
Беспроводная связь между ЭВМ 19 с записанной командно-контролирующей программой и контрольно-измерительными устройствами, устройствами, регулирующими подачу углекислого газа в системе осуществляется с помощью сетевого устройства 18, имеющего проводное соединение с ЭВМ 19 и беспроводное многоканальное соединение между приемно-передающими антеннами 17, присоединенными к датчикам 4 измерения давления, влажности и температуры среды, установленным внутри герметичных камер 1, электромагнитным клапанам 8, газовому распределительному коммутатору 10, газоанализатору 12, расходомерам 15.
Для возможности подачи требуемого объема газа с целью поддержания постоянной концентрации углекислого газа в камерах 1, на каждом патрубке, присоединенном к герметичной камере, устанавливается электромагнитный клапан 8. Для осуществления бесперебойной подачи газа в герметичные камеры 1, электромагнитные клапана 8 устанавливаются на газопроводы между источником 13 углекислого газа, резервным источником 14 углекислого газа и впускным коллектором 6. Открывание и закрывание электромагнитных клапанов регулируется с помощью беспроводной сети ЭВМ.
Газо-воздушная смесь забирается поочередно из каждой герметичной камеры 1 с помощью побудителя расхода газа 11, через фильтр 9 очистки воздушно-газовой среды и газового распределительного коммутатора 10. Взятая смесь поступает в автоматический газоанализатор 12. Затем смесь поступает в выпускной газовый коллектор 7 и по трубопроводу 16 возвращается в ту же камеру 1, где был произведен забор газовой смеси. Следующий забор осуществляется уже из камеры с другой концентрацией. Контроль за очередностью забора проб в газовом распределительном коммутаторе 10 выполняется с помощью программы, записанной на ЭВМ 19. Связь коммутатора 10 и ЭВМ 19 осуществляется через приемно-передаюшую антенну 17, присоединенную к коммутатору 10, и сетевого устройства 18, присоединенного к ЭВМ 19.
Результаты анализа газо-воздушной среды от автоматического газоанализатора 12 передаются через беспроводную связь на ЭВМ 19, где с помощью записанной командно-контролирующей программы принимаются командные решения, в соответствии с заданными исходными данными, и передаются на электромагнитные клапаны 8 через беспроводную сеть. При понижении требуемой концентрации в герметичной камере 1 электромагнитный клапан 8 открывается, и углекислый газ поступает из источника 12 через впускной газовый распределительный коллектор 6 и электромагнитный клапан 8 в герметичную камеру 1.
Таким образом, установка для определения кинетики карбонизации бетона позволят проводить исследования физико-химических свойств образцов из бетона при воздействии на них различной концентрации углекислого газа, в условиях бесперебойной подачи углекислого газа, значительной удаленности ЭВМ, получить данные о колебаниях температуры, влажности и давления.