Мобильная установка для производства бетона

Полезная модель относится к области строительных материалов и технологий, а именно к устройствам для получения смесей цемента с другими материалами, и может быть использована на строительных площадках как специализированная строительная техника для производства различных типов бетона.
До недавнего времени в России для производства бетона использовались стационарные бетонные заводы высокой производительности, расположенные вблизи крупных городов и строек государственного значения. Это позволяло осуществлять централизованную поставку бетона потребителям. В качестве средства доставки использовалось большое количество автомобильных бетоносмесителей (миксеров). Для установки таких заводов требовалось отведение больших участков земли и прокладка необходимых коммуникаций, что, естественно, отражалось на цене бетона. От потребителей бетона требовался предварительный заказ рассчитанной партии бетона для выполнения работ. Ошибки в расчетах могли приводить как к остановке работ, так и к образованию излишков бетона, что значительно увеличивало непроизводительные расходы материальных ресурсов и финансовых средств.
Активное строительство в последние годы стимулировало появление на российском рынке перемещаемых бетонных заводов на основе сборных модулей. Известен, например, мобильный бетонный завод (патент RU 99374 U1; МПК В28С 5/00; 20.11.2010), включающий смонтированные на шасси автомобиля емкость для воды, горизонтальный силос цемента с шнековым питателем, самоподъемную операторскую кабину, блок смесителя с тарельчатым планетарным смесителем и дозаторами цемента, воды, щебня и песка, конвейеры подачи щебня, песка и цемента. Шнековый питатель силоса цемента по всей длине снабжен рядом загрузочных патрубков, закрываемых шибером с отверстиями. Над входом каждого загрузочного патрубка установлена форсунка для подачи сжатого воздуха, а патрубки для подачи воды в тарельчатый планетарный смеситель снабжены кольцевыми трубопроводами, на которых радиально установлены форсунки, сопла которых направлены в различные стороны. Тарельчатый планетарный смеситель при этом установлен на роликовых салазках и имеет возможность передвигаться по ним при помощи гидроцилиндра.
Известна мобильная установка для производства изделий из легких бетонов (патент RU 94506 U1; МПК В28В 15/00, В28С 5/00; 27.05.2010) в контейнерном исполнении с функциональными узлами в виде отдельных модулей, объединенных в единую систему с централизованным управлением. Установка содержит: модуль приготовления раствора, модуль приготовления бетона, модуль формования изделий, модуль вызревания готовых изделий и модуль оператора, а также имеет в составе модуля приготовления раствора устройство подачи цемента эжекторного типа. В растворосмесителе модуля приготовления раствора применяется смеситель погружного типа, а в модуле приготовления бетона используется бетоносмеситель с горизонтальным расположением вала. В модуле формования изделий используются съемные формообразующие ячейки различных типоразмеров в сочетании с вибраторами и подъемными устройствами.
Такие заводы позволили строительным компаниям приблизить производство бетона к объектам строительства и тем самым частично решили проблему минимизации затрат. Однако в силу конструктивных особенностей таких заводов под их монтаж требуются предварительная подготовка площадей и парк автомобильных миксеров для подвоза бетона на стройплощадку. Монтажные работы по установке и наладочные работы этих заводов, как правило, составляют от одной до двух недель, что ограничивает возможность их частого перемещения с объекта на объект. Такие заводы нельзя использовать и в тех местах, где из-за удаленности от промышленной инфраструктуры или ограниченности пространства невозможна прокладка инженерных коммуникаций, обеспечивающих работу завода. Перечисленные ограничения не позволяют утверждать, что подобные заводы обладают достаточной мобильностью.
В результате появились производственные методы и технические средства, совмещающие функции бетонного завода и транспортного миксера и позволяющие своевременно в нужном месте приготовить необходимый объем бетонной смеси или строительного раствора нужного качества.
Известно, например, мобильное устройство для получения строительных растворов и смесей (патент RU 104510 U1; МПК В28С 5/00; 20.05.2011), содержащее расположенную на одноосном прицепе систему подготовки и подачи строительных смесей, включающую трубопровод подачи воды из внешнего источника, насосный агрегат с приводным двигателем, напорный трубопровод, бункеры загрузки сухих компонентов смеси с патрубками их подачи, снабженными дозирующими сопловыми устройствами, смесительное устройство и трубопровод подачи готовой смеси. Смесительное устройство выполнено в виде гидродинамического кавитационного смесителя эжекционного типа, содержащего приемную камеру, передняя и задняя стенки которой имеют форму полукруга. К недостаткам данного устройства следует отнести использование гидродинамического кавитационного смесителя эжекционного типа, что не позволяет осуществлять качественное перемешивание струйно-вихревым кавитационным способом крупноразмерных компонетов бетонной смеси, например всепенного полистирола или щебня, и, как следствие, получение однородной смеси необходимого качества.
Известен самоходный бетоносмеситель «FIORI DB 110» компании «FioriGroupS.P.A» (http://texnova.ru/sms/db110/), в котором на полноприводном самоуправляемом шасси установлены смесительный барабан гравитационного типа с системой четырехзаходных винтовых замешивающих лопаток с инвертором, ковшовый механизм загрузки инертных компонентов смеси, механизм выгрузки готовой смеси с удлинительным лотком, системы хранения и дозированной подачи воды и химических добавок. Управление рабочими процессами осуществляется оператором-водителем посредством органов электрогидравлического управления. Изготовленные из высокопрочных сортов стали шасси, гравитационный смеситель, загрузочный ковш и кабина водителя, несмотря на явные достоинства данного устройства, являются причиной его удорожания, что, как следствие, приводит к повышению издержек строительства объектов.
Известны также устанавливаемые на шасси автомобилей различные модификации мобильных бетонных заводов компании Reimer Alliance International Inc. (Канада) (htpp://mixbeton.net/index.php/dopinfo/68-mobilnyj-betonnuj-zavod-reimer), базовый вариант которых включает: бункеры для щебня и песка с дозирующими заслонками, бункер для цемента с дозатором, водяной бак, баки для жидких добавок, конвейер с транспортерной лентой, смесительный шнек с разгрузочным лотком, панель управления мобильным заводом.
Загрузка емкостей для щебня и песка происходит сверху, для этого можно использовать фронтальный погрузчик или силосные бункеры. Водяной бак имеет подключение к центральному водоснабжению и может заполняться также через верхний люк бака. Баки для жидких добавок заполняются сверху через открытую горловину каждого бака. Песок и щебень из бункеров с помощью транспортерной ленты конвейера, проходя через дозирующие заслонки, поступают в камеру смесительного шнека. При помощи цементного дозатора из бункера подается точное количество цемента в смесительный шнек. Одновременно согласно рецепту приготовления из водяного бака и баков для жидких добавок в необходимых пропорциях поступают вода и добавки. Все ингредиенты смешиваются в камере смесительного шнека, и готовая бетонная смесь поступает на разгрузочный лоток шнека. Управление и контроль за процессом подготовки бетонной смеси осуществляется оператором с помощью панели управления.
В одной из моделей мобильного бетонного завода (версия Reimer R12) предусмотрены более вместительные бункеры для таких заполнителей низкой плотности, как переработанные продукты, используемые при изготовлении пенобетона.
Каждый из модельных рядов мобильных заводов Reimer предусматривает модификацию, устанавливаемую на прицепе или полуприцепе.
К недостаткам данного мобильного завода следует отнести: необходимость использования для загрузки бункеров песка, щебня и цемента фронтальных загрузчиков или силосных бункеров, необходимость проведения очистки шнека после выгрузки готовой бетонной смеси, для чего используется специальный водонапорный пистолет, а также сложность конструкции устройства, что негативно отражается на стоимости устройства.
Известна выбранная в качестве прототипа мобильная установка для производства бетона (патент РФ №161837; МПК: В28С 9/04, 10.05.2016), смонтированная на несущей раме, установленной на шасси автомобильного прицепа, и включающая бункер-смеситель с выгрузным окном с затвором и бункер-распределитель, к выходу которого подсоединяется бетонопровод. Корпус бункера-смесителя выполнен в виде горизонтально ориентированного полуцилиндра с расположенным на его верхней плоской горизонтальной стороне отверстием с откидывающимися крышками для загрузки компонентов бетонной смеси, с расположенным в нижней цилиндрической части корпуса выгрузным окном с затвором. В верхней части корпуса расположен трубопроводом с отверстиями для подачи в бункер-смеситель воды через расположенный на внешней поверхности корпуса патрубок, служащий для подключения к внешней системе водоснабжения. В цилиндрической части корпуса бункера-смесителя установлены два горизонтальных смесительных вала со сменными смесительными лопатками из износостойкого материала с приводом каждого вала от электродвигателя через трансмиссию, которые обеспечивают синхронное вращение смесительных валов в противоположных направлениях. Смесительные лопатки закреплены на распределенных по всей длине вала радиальных лопастях, закрепленных на валу одна за одной на равных расстояниях друг от друга и с углом поворота 90 градусов между соседними лопастями. На внутренней поверхности корпуса бункера-смесителя закреплены сменные пластины ячеистой бронезащиты из износостойкого материала. Затвор выгрузного окна бункера-смесителя снабжен пневмоприводом. К цилиндрическому днищу бункера-смесителя под выгрузным окном примыкает бункер-распределитель, в нижней части которого установлен шнековый выталкиватель, к выходу которого подсоединяется бетонопровод. Загрузка компонентов бетонной смеси в бункер-смеситель осуществляется с помощью съемного цилиндрического шнекового питателя с загрузочным бункером, который во время транспортировки установки закрепляется на ее раме. Управление установкой осуществляется блоком управления, снабженным пультом оператора установки.
Установка отличается простотой конструкции и позволяет своевременно и в нужном месте приготовить необходимый объем бетонной смеси или строительного раствора необходимого качества. Однако необходимость подключения установки к внешним системам электро- и водоснабжения существенно ограничивает возможности ее использования в условиях отсутствия инженерной инфраструктуры и ухудшает тем самым ее эксплуатационные характеристики.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в обеспечении возможности работы установки в условиях отсутствия на стройплощадке внешних инженерных систем электро- и водоснабжения.
Технический результат достигается тем, что мобильная установка для производства бетона смонтирована на несущей раме, установленной на шасси автомобильного прицепа, и включает бункер-смеситель с выгрузным окном с затвором и бункер-распределитель, к выходу которого подсоединяется бетонопровод. Корпус бункера-смесителя выполнен в виде горизонтально ориентированного полуцилиндра с расположенным на его верхней плоской горизонтальной стороне отверстием с откидывающимися крышками для загрузки компонентов бетонной смеси, с расположенным в нижней цилиндрической части корпуса выгрузным окном с затвором, с расположенным в верхней части корпуса трубопроводом с отверстиями для подачи в бункер-смеситель воды через расположенный на внешней поверхности корпуса патрубок, служащий для подключения к системе водоснабжения. В цилиндрической части корпуса бункера-смесителя установлены два горизонтальных смесительных вала со сменными смесительными лопатками из износостойкого материала с приводом каждого вала от электродвигателя через трансмиссию, которые обеспечивают синхронное вращение смесительных валов в противоположных направлениях. Смесительные лопатки закреплены на распределенных по всей длине вала радиальных лопастях, закрепленных на валу одна за одной на равных расстояниях друг от друга и с углом поворота 90 градусов между соседними лопастями. На внутренней поверхности корпуса бункера-смесителя закреплены сменные пластины ячеистой бронезащиты из износостойкого материала. Затвор выгрузного окна бункера-смесителя снабжен пневмоприводом. К цилиндрическому днищу бункера-смесителя под выгрузным окном примыкает бункер-распределитель, в нижней части которого установлен шнековый выталкиватель, к выходу которого подсоединяется бетонопровод. Загрузка компонентов бетонной смеси в бункер-смеситель осуществляется с помощью съемного цилиндрического шнекового питателя с загрузочным бункером, который во время транспортировки установки закрепляется на ее раме. Управление установкой осуществляется блоком управления, снабженным пультом оператора установки.
Установка отличается тем, что содержит электрический генератор автономного электроснабжения и насосную станцию водоснабжения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлена упрощенная функциональная схема мобильной установки для производства бетона, включающей бункер-смеситель 1, бункер-распределитель 2 и шнековый выталкиватель 3, к выходу которого подсоединяется бетонопровод 22. Корпус бункера-смесителя выполнен в виде горизонтально ориентированного полуцилиндра с расположенным в нижней цилиндрической части корпуса выгрузным окном 4 с затвором 5. В верхней части корпуса бункера-смесителя установлен трубопровод 6 с отверстиями 7 для подачи в бункер-смеситель воды через расположенный на внешней поверхности его корпуса патрубок 8, служащий для подключения к насосной станции водоснабжения. В цилиндрической части корпуса бункера-смесителя установлены два горизонтальных и вращающихся в противоположных направлениях смесительных вала 9 со сменными лопатками 10. Загрузка компонентов бетонной смеси в бункер-смеситель осуществляется с помощью съемного цилиндрического шнекового питателя 11 с загрузочным бункером 12.
Ни фиг. 2 представлена упрощенная кинематическая схема установки, где установленные в бункере-смесители два горизонтальных вращающихся в противоположных направлениях смесительных вала приводятся в движение электродвигателями M1 и М2 через трансмиссии 15. Загрузка компонентов бетонной смеси в бункер-смеситель осуществляется с помощью шнекового питателя 11 с приводом от электродвигателя М4 через трансмиссию 17. Подача воды из источника 30 водоснабжения осуществляется насосной станцией 29 водоснабжения в трубопровод 6 бункера-смесителя через управляемую задвижку 13. Выгрузка бетонной смеси из бункера-смесителя осуществляется через выгрузное окно открытием затвора 5 пневмоприводом 19 с компрессором 18. Выгрузка бетонной смеси из бункера-распределителя осуществляется шнековым выталкивателем 3 с приводом от электродвигателя М3 через трансмиссию 16. Управление работой установки осуществляется блоком управления с пультом оператора 14. Снабжение установки электроэнергией осуществляется электрическим генератором 28.
На фиг. 3 представлен вид слева мобильной установки для производства бетона, которая смонтирована на раме 21, установленной на шасси 20 автомобильного прицепа, и содержит бункер-смеситель 1 и бункер-распределитель 2. На раме во время транспортировки установки закрепляется шнековый питатель 11 с загрузочным бункером 12. На раме 21 установлена насосная станция 29 водоснабжения.
На фиг. 4 представлен вид справа мобильной установки для производства бетона, где 14 - блок управления с пультом оператора установки, 28 - электрический генератор автономного электроснабжения.
На фиг. 5 представлен вид спереди мобильной установки для производства бетона, где: M1 и М2 - приводные электродвигатели смесительных валов, установленных в бункере-смесителе.
На фиг. 6 представлен вид сверху установки, где: 26 - загрузочное окно бункера-смесителя для загрузки компонентов бетонной смеси, закрытое крышками 27; 28 - электрический генератор автономного электроснабжения; 29 - насосная станция водоснабжения.
На фиг. 7 представлен участок внутренней поверхности стенки корпуса бункера-смесителя с пластинами 23 ячеистой бронезащиты, закрепленными на стенке корпуса с помощью резьбовых соединений 24.
На фиг. 8 представлен участок смесительного вала 9 установки со сменными смесительными лопатками 10, закрепленными на радиальных лопастях 25 резьбовыми соединениями 24.
На фиг. 9 схематично представлено распределение по длине смесительного вала радиальных лопастей 25 с закрепленными на них сменными смесительными лопатками 10 с равным расстоянием Н между соседними лопастями.
На фиг. 10 схематично представлено расположение на смесительном валу радиальных лопастей 25 с закрепленными на них сменными смесительными лопатками 10 с углом поворота 90 градусов между соседними лопастями.
На фиг. 11 представлена временная диаграмма работы отдельных узлов установки.
Мобильная установка для производства бетона смонтирована на несущей раме 21, установленной на шасси 20 автомобильного прицепа. Установка содержит: бункер-смеситель 1; бункер-распределитель 2, к выходу которого подсоединяется бетонопровод 22; электрический генератор 28 автономного электроснабжения; насосную станцию 29 водоснабжения. Корпус бункера-смесителя выполнен в виде горизонтально ориентированного полуцилиндра с расположенным на его верхней плоской горизонтальной стороне отверстием 26 с откидывающимися крышками 27 для загрузки компонентов бетонной смеси. В нижней цилиндрической части корпуса расположено выгрузное окно 4 с затвором 5. В верхней части корпуса установлен также трубопровод 6 с отверстиями 7 для подачи в бункер-смеситель воды через расположенный на внешней поверхности корпуса патрубок 8, служащий для подключения установки к насосной станции 29 через управляемую задвижку 13. Забор воды осуществляется из источника водоснабжения 30, в качестве которого может быть использован как естественный (или искусственный) водоем, так и резервуар с водой. В цилиндрической части корпуса бункера-смесителя установлены два горизонтальных смесительных вала 9 со сменными смесительными лопатками 10 из износостойкого материала. Валы приводятся в движение электродвигателями M1 и М2 через трансмиссии 15, которые обеспечивают синхронное вращение смесительных валов в противоположных направлениях. Смесительные лопатки 10 закреплены на распределенных по всей длине смесительного вала радиальных лопастях 25, закрепленных на валу одна за одной на равных расстояниях друг от друга и с углом поворота 90 градусов между соседними лопастями. На внутренней поверхности корпуса бункера-смесителя закреплены сменные пластины 23 ячеистой бронезащиты из износостойкого материала. Затвор 5 выгрузного окна 4 бункера-смесителя приводится в движение пневмоприводом 19 с компрессором 18. К цилиндрическому днищу бункера-смесителя под выгрузным окном примыкает бункер-распределитель 2, в нижней части которого установлен 3, к выходу которого подсоединяется бетонопровод 22. Шнековый выталкиватель приводится в движение электродвигателем М3 через трансмиссию 16. Загрузка компонентов бетонной смеси в бункер-смеситель осуществляется с помощью приводимого в движение через трансмиссию 17 электродвигателем М4 съемного цилиндрического шнекового питателя 11 с загрузочным бункером 12, который во время транспортировки установки закрепляется на ее раме. Электропитание установки обеспечивается электрическим генератором 28 автономного электроснабжения. Управление установкой осуществляется блоком управления 14, снабженным пультом оператора.
Работа установки поясняется временной диаграммой работы ее отдельных узлов, представленной на фиг. 11.
Установка транспортируется на строительную площадку, где на подготовительном этапе осуществляют подключение насосной станции 29 установки к источнику водоснабжения 30, а также установку в рабочее положение шнекового питателя 11 с загрузочным бункером 12. Затем, после запуска электрического генератора 28, по команде, поступающей из блока управления с пультом оператора 14, включается насосная станция системы водоснабжения.
В первом цикле рабочего этапа по команде, поступающей из блока управления, запускаются электродвигатели M1 и М2, которые через трансмиссии 15 обеспечивают синхронное вращение в противоположных направлениях смесительных валов 9 бункера-смесителя 1.
По сигналу из блока управления запускается электродвигатель М4 шнекового питателя 11 с загрузочным бункером 12, в который компоненты бетонной смеси загружаются и через открытое загрузочное окно 25 бункера-смесителя подаются в бункер-смеситель, где происходит перемешивание компонентов бетонной смеси. По команде из блока управления, поступающей в управляемую задвижку 13, вода из насосной станции системы водоснабжения через патрубок 8 поступает в трубопровод 6 с отверстиями 7.
После истечения заданного с помощью блока управления промежутка времени, необходимого для подготовки бетонной смеси с заданными характеристиками, по команде с блока управления, поступающей в пневмопривод 19 с компрессором 18, открывается затвор 5 выгрузного окна 4 бункера-смесителя и готовая порция бетонной смеси выгружается в бункер-распределитель 2. По командам с блока управления затвор выгрузного окна бункера-смесителя закрывается, а бетонная смесь выгружается шнековым выталкивателем 3 из бункера-распределителя через подсоединенный к его выходу бетонопровод 22.
При этом после выгрузки порции готовой смеси из бункера-смесителя и закрывания выгрузного окна в бункер-смеситель подаются компоненты бетонной смеси для следующей порции. Таким образом, осуществляется совмещение во времени этапов перемешивания компонентов смеси в бункере-смесителе последующих циклов работы установки с выгрузкой бетонной смеси предыдущих циклов.
Во время последнего рабочего цикла по команде с блока управления выключается насосная станция и последняя порция готовой бетонной смеси выгружается из бункера-распределителя.
На завершающем этапе осуществляют остановку электрогенератора 28 и отключение насосной станции 29 установки от источника водоснабжения. Шнековый питатель 11 с загрузочным бункером 12 закрепляются на несущей раме установки, после чего установку можно перемещать на новую строительную площадку.
Наличие в составе установки электрогенератора автономного электроснабжения позволяет эффективно эксплуатировать установку при отсутствии на строительной площадке системы внешнего электроснабжения, а также сократить время подготовки установки к работе за счет исключения технологических операций подключения установки к внешней электросети.
В качестве электрического генератора автономного электроснабжения может быть использован как дизельный, так и бензиновый электрический генератор, например портативный дизель-генератор типа GMGen GML11000TELX (http://www.grandmotors.ru/gm_gml11000telx.php) или бензо-генератор GMGen GMH15000TS (http://www.grandmotors.ru/gm_gmh15000ts.php) компании GMGen Power Systems (Италия).
Наличие в составе установки насосной станции системы водоснабжения позволяет эффективно эксплуатировать установку при отсутствии на строительной площадке системы внешнего водоснабжения, при этом источником водоснабжения может быть водоем (естественный или искусственный) или (при отсутствии рядом со стройплощадкой водоема) резервуар с водой. При этом понятно, что резервуар с водой может быть доставлен на любую стройплощадку вместе с установкой.
В качестве насосной станции может быть использована, например, автоматическая насосная станция Leader 80-24 компании «ПТФ Акватехника» (Россия) (http://water18.ru/stantsii-vodosnabjeniya/avtomaticheskaya-nasosnaya-stantsiya---leader--80-24-ooo-%C2%ABptf-akvatehnika%C2%BB--rossiya-451).