БУНКЕР С НАКЛОННЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗОГРЕВА БЕТОННОЙ СМЕСИ
HOPPER WITH INCLINED ELECTRODES FOR ELECTRIC HEATING OF CONCRETE MIX

Известен электроразогревающий бункер цикличного действия для электроразогрева бетонной смеси, снабженный вертикально установленными электродами [1].
Наиболее близким по технической сущности является электроразогревающий бункер цикличного действия с вертикально закрепленными электродами, в которых выполнены горизонтальные полосовые вырезы высотой 50 мм [2].
Однако недостатком указанного электроразогревающего бункера является увеличение продолжительности разогрева бетонной смеси и расхода электроэнергии. Вырезы высотой 50 мм, выполненные в электродах и служащие конденсаторами паровоздушной смеси, снижают напряженность электрического поля в зоне вырезов и напротив них, обуславливая существенный разброс температуры по разогреваемому объему.
В основу заявляемого изобретения поставлена задача повышения качества (равномерности) разогрева бетонной смеси и снижение расхода электроэнергии.
Поставленная задача решается тем, что в конструкции электроразогревающего бункера цикличного действия 1 (см. фиг.1) установлены стальные пластинчатые электроды 2 с углом наклона 70-75° (наклонные) к днищу и в них выполнены горизонтальные полосовые вырезы 3 высотой 8…10 мм, расположенные по высоте электрода через 5…6 см. Электроды прикреплены к корпусу бункера с электроизоляцией 4. Для обеспечения требований по качеству разогрева бетонной смеси, прилегающей к боковым стенкам бункера, как в существующих установках с вертикально расположенными электродами, они выполнены с требованием сохранения одинакового расстояния до крайних электродов. Это требование обеспечивается выполнением боковых стенок бункера с таким же углом наклона (70-75°), как и у электродов. Для равномерного распределения бетонной смеси между электродами, как и у аналога, к корпусу бункера прикреплен вибратор 5. Выгрузка разогретой бетонной смеси из бункера обеспечивается через затвор выгрузочного отверстия 6.
Как известно, основной причиной снижения качества разогрева является наличие на электродах окисных пленок, частиц затвердевшего бетона и цементного раствора с воздушными включениями, обуславливающими увеличение контактного сопротивления на переходе от электронной проводимости электрода к ионно-бетонной смеси. Контактное сопротивление, возникающее на поверхности электродов, способствует перегреву электродов и появлению паровоздушных пузырьков на поверхности электродов. Пузырьки под влиянием давления и собственной массы устремляются к свободной поверхности. В результате пузырьковый режим движения превращается в снарядный, при котором пар перемещается в виде своеобразных пробок, ограниченных с одной стороны поверхностью вертикально установленного электрода, а с другой бетонной смесью. Паровоздушные пузырьки, обладая большим электрическим сопротивлением, экранируют поверхность электрода, препятствуя достаточному электрическому контакту последней с бетонной смесью и повышению плотности тока в приэлектродной зоне. Образование паровоздушных пузырьков, рост температуры и повышение плотности тока в приэлектродной зоне вертикального электрода дополняют друг друга, и каждый из этих процессов способствует развитию другого. В связи с этим процесс подъема температуры как на контактной поверхности вертикального электрода, так и в объеме разогреваемой смеси, становится трудноуправляемым и бетонная смесь разогревается неравномерно.
При установке электродов в электроразогревающий бункер под углом (70…75°), к поверхности его днища паровоздушные пузырьки, образовавшиеся на поверхности электрода (над поверхностью электрода), под влиянием выталкивающей силы поднимаются вверх. Пузырьки попадают в недогретые участки бетонной смеси и конденсируются в них, передавая свое тепло, тем самым способствуя выравниванию температур по толщине разогрева. При определении угла наклона электродов 70…75° к поверхности днища учтены следующие обстоятельства:
- создание условия, при котором паровоздушные пузырьки (появившиеся на поверхности электродов), перемещающиеся вверх, охватывали наибольший объем смеси, расположенный в отсеке между смежными электродами;
- достижение рекомендуемой плотности тока на электродах, оптимальный с точки зрения максимального коэффициента использования электроэнергии;
- предотвращение смятия и деформации наклонных электродов при выгрузке бетонной смеси из автотранспортного средства в разогревающее устройство. Для снижения экранирования под поверхностью электрода паровоздушными пузырьками и с целью обеспечения равномерности разогрева бетонной смеси в наклонных электродах выполнены горизонтальные полосовые вырезы, расположенные по высоте в шахматном порядке. Высота горизонтального полосового выреза в электроде величиной 8…10 мм принята из условия расчета максимального диаметра паровоздушного пузырька и обеспечения его свободного прохода на противоположную сторону электрода. Поскольку в существующих бункерах электроразогрева бетонной смеси установлено, что пузырьковый режим движения преобразуется в снарядный, начиная с 5…6 см от нижней грани электродов, то вырезы выполнены с делением токопроводящей поверхности на участки такой же высоты. В этом случае паровоздушные пузырьки, образовавшиеся при разогреве смеси под электродами, проходят через полосовые вырезы на противоположную сторону электрода и конденсируется в недогретых участках бетонной смеси.
Для экспериментальной проверки привязана конструкция электроразогревающего бункера с наклонными электродами (см. фиг.1).
Применение заявленной установки позволяет повысить равномерность разогрева бетонной смеси, сократить расход электроэнергии и продолжительность разогрева.
Литература
1. Зильберберг С.Д, и др. Предварительный электроразогрев бетонной смеси при бетонировании в зимних условиях. - М., Стройиздат, 1974, 220 с.
2. Гныря Л.П., Злодеев Л.В., Рачковский Ю.П., Шешуков А.П. Остывание и набор прочности бетона из разогретой смеси. Томск: Издательство Томск. ун-та, 1984. - 232 с.