ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННЫХ ПЛИТ

Полезная модель относится к устройствам для формования протяженных бетонных изделий на стендах безопалубочного формования, а именно к экструдерам для формования протяженных бетонных плит.
8
Из уровня техники известен экструдер, содержащий передвижную раму с бункером для подачи строительной смеси, неподвижное формующее основание, над которым размещена формующая плита, боковые формующие элементы в виде расположенных вдоль рамы по обе стороны продольных бортов, и шнеки с формующими кольцевыми элементами со скобами и пустотообразователями на свободных концах, размещенные между продольными бортами и совершающие возвратно-поступательные движения в осевом направлении и вращательное движение уплотнения относительно направления формования (патент ЕР 1990164, М. кл. В28В 1/08, В28В 3/22).
Недостаток такой конструкции экструдера - повышенный износ кольцевых элементов со скобами, находящихся в зоне формообразования пустотных полостей изделия, а также повышенный износ шнеков и пустотообразователей.
8
Из уровня техники известен экструдер, содержащий передвижную раму с бункером для подачи строительной смеси, неподвижное формующее основание, над которым размещена формующая плита, боковые формующие элементы в виде расположенных вдоль рамы по обе стороны продольных бортов, и шнеки с пустотообразователями на свободных концах, размещенные между продольными бортами и совершающими возвратно-поступательные движения в осевом направлении с двойной частотой продольного взаимного перемещения (патент СА №2618581, М.кл. В28В 1/093).
Недостаток такой конструкции экструдера - уплотнение бетонной смеси при помощи шнеков и пустотообразователей только в горизонтальном направлении без вертикальной составляющей уплотнения в зоне формообразования пустотных полостей изделия.
6
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является экструдер, содержащий передвижную раму с бункером для подачи строительной смеси, неподвижное формующее основание, над которым размещена формующая плита, боковые формующие элементы в виде расположенных вдоль рамы по обе стороны продольных бортов и шнеки с пустотообразователями на свободных концах, размещенные между продольными бортами и имеющими возможность перемещения в направлении формования изделия и перпендикулярно ему (патент ЕР №0677362, М. кл. В28В 1/08).
Недостатком данного технического решения является повышенный износ шнеков и пустотообразователей, так как отсутствует высокочастотная обработка бетонной смеси, позволяющая получить смазывающий слой в виде цементного молочка на границе контакта шнеков и пустотообразователей с бетонной смесью. Это является следствием того, что частота движений уплотнения шнека и пустотообразователя в вертикальном направлении равна частоте возвратно-поступательных движений в горизонтальном направлении. Кроме того, в процессе формования изделия вертикальная составляющая перемещения шнеков и пустотообразователей значительно меньше горизонтальной составляющей перемещения уплотнения. Вместе с тем, для повышения эффективности уплотнения жестких бетонных смесей необходимо наложение воздействий как с низкой частотой для обеспечения перемещений сдвига, так и с высокой частотой для более плотного взаимного размещения частиц материалов, составляющих бетонную смесь и получения смазывающего слоя на границе контакта шнеков и пустотообразователей с бетонной смесью.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание экструдера, позволяющего обеспечить повышение производительности процесса укладки бетона в изделие с улучшенной вибрационной обработкой и обеспечением более высокой плотности и прочности бетона с одновременным увеличением износостойкости шнеков и пустотообразователей.
Техническим результатом полезной модели является увеличение прочности и плотности получаемого бетонного изделия.
Указанный технический результат достигается тем, что экструдер для изготовления бетонных плит содержит передвижную раму с бункером для подачи строительной смеси, неподвижное формующее основание, над которым размещена уплотняющая плита с возможностью цикличных возвратно-поступательных движений уплотнения, боковые формующие элементы в виде расположенных вдоль рамы по обе стороны продольных бортов, по меньшей мере, один рабочий орган, состоящий из шпинделя, жестко соединенного с винтовым шнеком, свободный конец которого соединен с пустотообразователем, размещенным между продольными бортами с возможностью цикличных возвратно-поступательных движений в горизонтальном и вертикальном направлениях. Причем шпиндель, шнек и пустотообразователь расположены соосно, а рабочий орган, установленный в подшипниковый узел с возможностью вращения от привода относительно своей оси и имеющий привод горизонтального перемещения, снабжен, по крайней мере, одним дополнительным приводом цикличных возвратно-поступательных движений в вертикальном направлении.
При этом частота цикличных возвратно-поступательных движений рабочего органа в вертикальном направлении может быть больше, меньше или равна частоте его возвратно-поступательных движений в горизонтальном направлении.
При этом амплитуда цикличных возвратно-поступательных движений рабочего органа в вертикальном направлении может быть больше, меньше или равна амплитуде его возвратно-поступательных движений в горизонтальном направлении.
При этом частота цикличных возвратно-поступательных движений рабочего органа в вертикальном и/или горизонтальном направлении может быть кратна частоте вращения подающего шнека.
При этом амплитуда цикличных возвратно-поступательных движений рабочего органа в вертикальном и/или горизонтальном направлении может быть кратна величине среднего шага винтовой поверхности подающего шнека.
При этом приводы вертикального и горизонтального перемещений рабочего органа могут быть кинематически связанными или разделенными межу собой.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг.1 представлен пример выполнения экструдера в продольном разрезе;
на фиг.2 - поперечный разрез экструдера в плоскости А-А фиг.1;
на фиг.3 - пример конструкции рабочего органа экструдера с частичным разрезом при изготовлении в плитах пустот, имеющих не цилиндрическую форму.
1
1
1
1
a
a
Экструдер (фиг.1), включает в себя бункер 1, установленный на раме 2, смонтированный под бункером рабочий орган, состоящий из полого шпинделя 3, на фланце которого при помощи жесткого соединения 14 соосно закреплен полый шнек 15, на свободном конце которого при помощи тяги 16 жестко закреплен пустотообразователь 17. Рабочий орган установлен с возможностью вращения от привода 4 в подшипниковом узле 5 с кронштейном 6, закрепленным на раме 2 посредством подвесок 7 и 8 с возможностью цикличных возвратно-поступательных движений в горизонтальном и вертикальном направлении от приводов 9 и 10. Привод 9 включает кинематически связанный с ним вал 11, выполненный с возможностью вращения с частотой n и шатун 12, причем вал 11 установлен с эксцентриситетом e; одновременно с этим привод 10 включает в себя кинематически связанный с ним вал 13, установленный с эксцентриситетом e и возможностью вращения с частотой n, а также подвеску 7. Валы 11 и 13 могут быть кинематически связаны между собой при помощи, на пример, цепной передачи (на рисунке не показана). В этом случае их вращение может осуществляться от привода 9 и/или 10. Вал 11, шатун 12 и кронштейн 6 образуют кривошипно-шатунный механизм горизонтального направления, а вал 13, подвеска 7 и кронштейн 6 - кривошипно-шатунный механизм вертикального направления цикличных возвратно-поступательных движений рабочего органа. В зависимости от конкретных условий формования и состава бетонной смеси частоты вращения валов 11 и 13 могут быть различными. Чем больше эксцентриситет вращения каждого из валов 11 или 13, тем меньше должна быть частота вращения каждого вала, и, наоборот, при большей частоте вращения должен быть меньший эксцентриситет. Амплитуды  и , а также частоты ƒ и ƒ колебаний подшипникового узла 5 с установленным в нем рабочим органом как в горизонтальном направлении, так и в вертикальном могут быть различными и выбираться в зависимости от конкретных условий формования и состава бетонной смеси, причем параметры колебаний рабочего органа в вертикальном направлении могут быть выбраны независимо от его параметров цикличных возвратно-поступательных движений в горизонтальном направлении.
a
Уплотняющая плита 18, установленная на раме 2 при помощи рычагов подвески 19 и 20, выполнена с возможностью цикличных возвратно-поступательных движений от привода 21, причем кинематически связанный с ним вал 22, установленный с эксцентриситетом e' относительно собственной оси вращения образует с шатуном 23 кривошипно-шатунный механизм цикличных возвратно-поступательных движений уплотняющей плиты 18. В зависимости от конкретных условий формования и состава формовочной смеси возможен выбор оптимальных частоты и амплитуды колебаний уплотняющей плиты ƒ', '. Кроме того устройство может содержать заглаживающую плиту 24, обеспечивающую окончательную калибровку бетонной плиты по высоте формуемого изделия.
Рама 2 имеет катковые опоры: переднюю 25 и заднюю 26 для перемещения экструдера во время работы вдоль неподвижного основания 27. Для регулировки степени уплотнения бетонной смеси в процессе формования изделия и для перемещения экструдера вдоль полотна неподвижного основания 27 (например, для установки в исходное положение перед началом формовки или при извлечении пустотообразователей 17 из тела отформованного изделия после окончания формования) на раме 2 может быть установлен привод 28, который при помощи, например, цепной передачи 29 и звездочек 30 и 31 передает крутящий момент на переднюю катковую опору 25. Таким образом, экструдер имеет возможность перемещения в ту или иную сторону вдоль полотна неподвижного основания 27 в зависимости от направления вращения выходного вала привода 28.
На фиг.2 показана схема поперечного разреза экструдера в плоскости «А-А» фиг.1. Заданное сечение формуемой плиты обеспечивается прохождением бетонной смеси через ограниченное поперечное сечение, образованное неподвижным основанием 27, над которым на расстоянии толщины изделия расположена уплотняющая плита 18, продольными бортами 32 и фаскообразователями 33, причем по мере изготовления изделия это поперечное сечение перемещается вдоль неподвижного основания 27. Боковые поверхности изделия оформляются при помощи боковых формообразующих элементов - бортов 32 и направляющих - фаскообразователей 33, причем фаскообразователи 33 закреплены на неподвижном основании 27 и могут являться одновременно направляющими планками для перемещения экструдера на Катковых опорах 25 и 26. Боковые формообразующие элементы - борта 32 установлены на раме 2 при помощи кронштейна 34, роликов 35 и амортизирующих связей 36 с возможностью цикличных возвратно-поступательных движений вдоль оси формования изделия. Между неподвижным основанием 27 и подающими шнеками 15 может быть установлен лоток 37, служащий для обеспечения стабильной подачи бетонной смеси в зону формования.
Пустотные полости в теле изделия образуются при помощи пустотообразователей 17, которые в случае необходимости могут иметь форму в поперечном разрезе, отличную от круглой. На фиг.3 представлен пример конструкции рабочего органа экструдера при изготовлении в плитах пустот, имеющих не цилиндрическую форму. Данная конструкция включает в себя установленный с возможностью вращения в подшипниковом узле 5 полый шпиндель 3, на фланце которого при помощи жесткого соединения 14 соосно закреплен полый шнек 15, на свободном конце которого при помощи тяги 16 жестко закреплена втулка 39. Втулка 39 посредством подшипниковых опор 40 шарнирно соединена с проставкой 41, к которой, в свою очередь, при помощи жесткого соединения 42, соосно закреплен пустотообразователь 17, имеющий штангу 43. Свободный конец штанги 43, установленной соосно полому шнеку 15 и шпинделю 3, закреплен на кронштейне 6 при помощи зажимов 44. При работе экструдера и вращении шпинделя 3 вместе с полым шнеком 15 пустотообразователь 17 вместе с проставкой 41, удерживаемый от поворота штангой 43, остается неподвижным относительно вращающегося полого шнека 15 и, таким образом, обеспечивает образование в формуемом изделии пустотной полости некруглого сечения.
Экструдер работает следующим образом. Из бункера 1 под действием силы тяжести бетонная смесь подается на шнеки 15, которые при вращении равномерно распределяют массу бетона по ширине формуемой плиты. Одновременно с этим подающими шнеками 15 за счет их наружной винтовой поверхности, имеющей переменный шаг и глубину винтовой канавки, сообщают бетонной массе давление для уплотнения. Далее бетонную массу перемещают через ограниченное поперечное сечение, образованное неподвижным основанием 27 с фаскообразователями 33, уплотняющей плитой 18, продольными бортами 32 и пустотообразователями 17, обеспечивающими формирование пустотных полостей в изделии. При этом производят дополнительное уплотнение бетонной смеси при цикличных возвратно-поступательных движениях уплотняющей плиты 18. Дальнейшая подача бетонной смеси вызывает перемещение экструдера вдоль неподвижного основания 27 на катковых опорах 25 и 26, установленных на фаскообразователях 33, за счет возникающей при вращении подающих шнеков 15 реактивной силы. Уплотненную массу отформованного бетона с образовавшимися пустотами при реактивном движении экструдера подают под заглаживающую плиту 24, где осуществляется окончательная калибровка отформованного изделия по высоте. Кроме того, заглаживающая плита 24 может быть снабжена приводом, например, круговых движений (на рисунке не показан). Степень уплотнения бетонной смеси регулируют за счет привода 28, который через цепную передачу 29 и звездочки 30 и 31 обеспечивает вращение передней катковой опоры 25 в ту или иную сторону. При недостаточной степени уплотнения осуществляют включение привода 28, обеспечивающего перемещение экструдера в сторону противоположную направлению формования.
a
a
1
1
1
1
Для повышения эффективности уплотнения бетонной смеси рабочему органу экструдера, включающему в себя установленные соосно шпиндель 3, подающий шнек 15 с пустотообразователем 17, сообщают цикличные возвратно-поступательные движения. При этом возвратно-поступательные движения в горизонтальном направлении осуществляют вращением вала 11 с эксцентриситетом e и частотой вращения n, что вызывает возвратно-поступательные движения, передающиеся через шатун 12, кронштейн 6 и подшипниковый узел 5 на рабочий орган с амплитудой  и частотой ƒ. Одновременно с этим осуществляют возвратно-поступательные движения рабочего органа в вертикальном направлении, что обеспечивается вращением вала 13 с эксцентриситетом e и частотой вращения n, вызывающее возвратно-поступательные движения в вертикальном направлении, передающиеся через подвеску 7, кронштейн 6 и подшипниковый узел 5 с амплитудой  и частотой ƒ, причем возможны различные варианты соотношения указанных параметров амплитудных и частотных характеристик в зависимости от конкретных условий формования и состава бетонной смеси. При этом амплитудные и частотные характеристики возвратно-поступательных движений рабочего органа в вертикальном направлении можно устанавливать независимо от его цикличных возвратно-поступательных движений в направлении формования изделия. Высокочастотное воздействие на бетонную смесь обеспечивают эксцентриситетом какого либо из валов 11 или 13 в пределах 0,1…2,5 мм. и, соответственно, амплитуде колебаний рабочего органа в пределах 0,2…5,0 мм. при частоте возвратно-поступательных движений - 10,0…50 Гц. Для обеспечения перемещения сдвига накладывают воздействие на бетонную смесь с низкой частотой в пределах 0,5…10,0 Гц. В этом случае эксцентриситет какого либо из валов 11 или 13 выбирают из диапазона 2,5…25,0 мм. для обеспечения амплитуды колебаний рабочего органа в пределах 5,0…50,0 мм.
Таким образом, для повышения эффективности уплотнения бетонной смеси при формовании бетонных плит на протяженных стендах безопалубочного формования предлагается экструдер для изготовления бетонных плит, который осуществляет независимые друг от друга возвратно-поступательные уплотняющие движения рабочего органа одновременно в горизонтальном и вертикальном направлениях. При этом параметры амплитудно-частотных характеристик цикличных возвратно-поступательных движений рабочего органа экструдера в горизонтальном направлении и вертикальном направлении могут быть различными и выбираться независимо друг от друга, исходя из конкретных условий формования и состава бетонной смеси.