УСТРОЙСТВО ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ СУХИХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОНА

Полезная модель относится к области строительства, а именно к устройствам для приготовления сухих порошковых строительных смесей, например, цемента с добавками, являющихся композиционными составляющими бетона, и используемых в дозировочно-смесительных технологических линиях подачи вяжущих бетоносмесительных заводов или на строительных площадках, и может быть использована в горно-рудной, химической, черной металлургии, парфюмерной, пищевой, комбикормовой и других отраслях промышленности, где требуется подача различных порошкообразных компонентов с одновременным их дозированием и смешиванием.
Анализ технического уровня в указанной области показал, что известно устройство для подачи порошкообразных компонентов в виде цемента и летучей золы и их перемешивания, содержащее расходные бункера, сообщающиеся каждый с подающим устройством, оснащенным дозирующим средством, и выходной заслонкой, сообщающейся с приемным транспортером, выполненным в виде конвейера, взвешивающее устройство, блок управления (Патент США №5433520 А, МПК: В28С 7/04, публ. 18.07.95 г.).
Невозможность достижения указанным техническим решением результата, достигаемого заявленным устройством, обуславливается тем, что в аналоге дозирование, которое осуществляется посредством дозирующих
заслонок, и взвешивание осуществляются в процессе подачи материалов из бункеров в подающее устройство, откуда материалы уже в требуемой пропорции поступают на приемный транспортер, а взвешивание производится по объемному количеству материала также в бункере, то есть лишь в начале подачи материалов. Однако в процессе их транспортирования до выгрузки из приемного транспортера происходит потеря материала, его прилипание к стенкам устройств, через которые он проходит, что приводит к неточным соотношениям компонентов, и требует дополнительной конструктивной проработки, предусматривающей в конструкции аналога дозирующие и весовые измерения и при выгрузке готовой смеси, что приводит к недостаточному качеству выгружаемых смесей, длительной работе устройства и повышению его стоимости.
Известна бетоносмесительная установка, включающая устройство приготовления сухих смесей для производства бетона, содержащее расходный бункер сухих компонентов, сообщающийся с подающим устройством со шнековым валом, закрепленным на опорной раме, приемный транспортер, закрепленный на несущей раме и взаимодействующий со взвешивающим устройством, средство дозирования, устройство приема готовой смеси, блок дистанционного управления (Авторское свидетельство СССР №449816, МПК: В28С 7/00, публ. 15.11.1974 г.).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявленным техническим решением, обуславливается тем, что в устройстве аналога предусмотрено «грубое» дозирование основной поступающей массы цемента, но отсутствуют конструктивные элементы, предусматривающие в случае сбоя системы «точное» дозирование в малых порциях, что приводит к снижению качества приготовления смесей сухих компонентов. Введение же в конструкцию этих дополнительных элементов повышает ее стоимость.
Из известных устройств, наиболее близким к заявляемому является устройство для дозирования и смешивания, по меньшей мере, двух
компонентов, содержащее по меньшей мере, один расходный бункер сухих компонентов, сообщающийся с, по меньшей мере, двумя подающими устройствами со шнековым валом, закрепленных на опорной раме, и оснащенных каждый дозирующим средством для приемного транспортера, соединенного со взвешивающим устройством, установленного на несущей раме, и снабженного, по меньшей мере, двумя гофрированными рукавами с заслонкой, взаимодействующими каждый с соответствующим выгрузочным патрубком дозирующего средства, устройство приема готовой смеси, блок дистанционного управления. (Патент РФ №2135962 С1, МПК: G01G 19/22, публ. 13.04.1994 г.).
Невозможность достижения указанным прототипом технического результата, достигаемого заявленным устройством, обуславливается тем, что устройство аналога является дорогостоящим, так как функцию дозирования в нем полностью выполняет дорогое автоматическое оборудование, а также благодаря наличию громоздких приемных транспортеров, выполненных в виде больших контейнеров, занимающих значительные производственные объемы.
Кроме того, конструктивное выполнение подающего устройства не позволяет изменять в широком микро диапазоне весовые значения добавок в приемный транспортер. Одновременно конструкция аналога требует использования турбулирующих перегородок в приемном транспортере из-за недостаточно равномерного смешения поступающих в него компонентов, что сказывается как на качестве смеси, так и на увеличении стоимости устройства. Кроме того, в устройстве аналога накладываются ограничения на вид компонентов из-за имеющего место прилипания их ко внутренним поверхностям подающих устройств и приемного транспортера, обуславливаемые их формой, что также влечет за собою усложнение автоматики и приводит к удорожанию конструкции.
Кроме того, дозирование производится в подающем устройстве только одного компонента, а остальных компонентов через взвешивание, что
создает усложнение технологии приготовления смесей за счет «подсыпания» первого компонента и подачи второго компонента только малыми дозами, а также точного просчета определенных заданных промежутков времени с опережением или задержкой, что также приводит к усложнению конструкции, а, следовательно, к увеличению ее стоимости. При этом перемешивание компонентов производится единовременно только в приемном транспортере, что сказывается на качестве смесей.
При разработке заявляемой конструкции была поставлена задача снижения ее стоимости с одновременным повышением качества приготовления смеси.
При решении указанной задачи был достигнут технический результат, заключающийся в разработке устройства, позволяющего исключить в нем дорогостоящую часть системы автоматики, заменив ее на более дешевую конструкцию, несущую и дозаторную функцию и дополнительно функцию смешения компонентов, что обеспечивает одновременно и повышение качества изготавливаемых смесей. Кроме того, указанная конструкция позволила сократить занимаемые ею производственные объемы, что также привело к снижению стоимости устройства.
Одновременно заявляемая конструкция позволила производить по сравнению с прототипом запараллеливание дозирования различных компонентов, что привело к экономии времени, а следовательно, и к снижению стоимости за счет экономии ресурсов, при этом повышается производительность, а, следовательно, понижается себестоимость продукции.
Сущность заявляемого устройства приготовления смесей сухих компонентов для производства бетона заключается в том, что оно содержит, по меньшей мере, один расходный бункер сухих компонентов, сообщающийся с, по меньшей мере, двумя подающими устройствами со шнековым валом, закрепленных на опорной раме, и оснащенных каждый дозирующим средством для приемного транспортера, соединенного со
взвешивающим устройством, установленного на несущей раме и снабженного, по меньшей мере, двумя гофрированными рукавами с заслонкой, взаимодействующими каждый с соответствующим выгрузочным патрубком дозирующего средства, устройство приема готовой смеси, блок дистанционного управления
Новым в устройстве является то, что дозирующее устройство каждого подающего устройства выполнено в виде жестко присоединенной к нему со стороны выгрузки компонентов концевой вставки, внутри которой расположен конический шнековый вал, продольная ось которого выполнена совмещенной с продольной осью шнекового вала подающего устройства, диаметр меньшего основания выполнен равным диаметру смежного поперечного сечения шнекового вала, большее основание расположено со стороны выгрузочного конца концевой вставки, а шаг витков конического шнекового вала выполнен равномерно уменьшающимся к большему основанию, причем приемный транспортер снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным гофрированным рукавом, взаимодействующим с устройством приема готовой смеси.
Причем, подающие устройства могут быть выполнены с горизонтальным или наклонным расположением продольной оси, устройство приема готовой смеси может быть выполнено в виде активатора или смесителя.
Предпочтительно также, чтобы приемный транспортер был выполнен в виде горизонтально-вытянутого контейнера, содержащего приводной шнековый вал с разнонаправленными к его центру витками, и соединенный с уравновешивающей системой.
Кроме того, концевые части приемного транспортера могут быть сообщены посредством воздуховодов с источником подачи в него сжатого воздуха, а дополнительный гофрированный рукав может быть снабжен заслонкой.
Кроме того, возможно предусмотреть, что взвешивающее устройство выполнено в виде тяг, соединенных с датчиками веса.
Устройство приготовления смесей сухих компонентов для производства бетона представлено на чертежах, где изображены на:
Фиг.1 - общий вид установки для производства бетона;
Фиг.2 - общий вид устройства приготовления сухих компонентов для производства бетона, вид А на Фиг.1;
Фиг.3 - Разрез Б-Б на Фиг.2;
Фиг.4 - схема работы устройства.
Устройство приготовления смесей сухих компонентов для производства бетона является функционально самостоятельным технологическим оборудованием общей установки производства бетонных смесей, представляющей направление оборудования для получения смесей из сухих порошкообразных компонентов, таких как цемент, различные добавки и т.п., включающего возможность их подачи, смешения и дозирования, наряду и с другими имеющими место в установке производства бетона самостоятельными видами оборудования: для подачи, дозирования и смешения заполнителей, для аналогичной подачи химдобавок, воды и т.д. Все эти виды оборудования объединяются в производство для приготовления бетона (Фиг.1).
Заявляемое устройство для приготовления смесей сухих компонентов содержит два расходных бункера 1 для, например, цемента и добавки. Возможно заполнение бункеров различными сухими материалами. В качестве материалов могут использоваться твердые материалы в порошкообразном состоянии, в форме мелких кусочков, гранул, зернистого материала и т.п. Бункеров может быть несколько в зависимости от объема производства. Известны конструкции бункеров, имеющих монолитную конструкцию из нескольких отсеков для различных материалов с соответствующими выгрузочными патрубками и т.п. В предлагаемом устройстве предпочтительно выбрана конструкция выполнения устройства с двумя расходными бункерами, каждый с воронкообразной нижней частью с выгрузочным патрубком, присоединяемым каждый к
соответствующему загрузочному отверстию 2 подающего устройства, выполненного в виде наклонного питателя, например, цилиндрического корпуса 3, внутри которого расположен приводной шнековый вал 4 с постоянной площадью сечения, и продольные оси которых 0-0 совпадают. Витки шнека выполнены, например, с одинаковым шагом.
Количество загрузочных отверстий в корпусе 3 может быть различно в зависимости от видов компонентов, если в подающее устройство поступает более одного вида компонентов, то оно выполняет одновременно и функцию смешения, возможна подача из разных бункеров одного компонента, например, цемента разной зернистости, возможна подача и одного компонента, но в любом случае в подающем устройстве производится перемешивание либо разных компонентов, либо разных потоков одного компонента, либо частей одного компонента. Причем, чем дольше производится смешение, тем выше качество смеси.
Подающее устройство 3 может быть выполнено наклонным, если возникает опасность значительного прилипания компонентов к внутренней стенке в зависимости от их вида, либо горизонтальным, если порошкообразные компоненты не подлежат залипанию.
Со стороны выгрузки к подающему устройству 3 жестко присоединено дозирующее средство, выполненное в виде концевой вставки 5, представляющей собой корпус, предпочтительно по форме повторяющий форму корпуса подающего устройства, внутри которого расположен конический приводной шнековый вал 6, продольная ось которого расположена совпадающей с осями вала 4 и подающего устройства 3-0-0-0. Концевая вставка монтируется таким образом, чтобы меньшее основание 7 конического вала 6 взаимодействовало со смежным поперечным сечением 8 ближнего края вала 4 и валы при этом работали от одного привода. При этом диаметр площади меньшего основания 7 и диаметр площади сечения 8 должны быть равными, а сами площади совпадать и примыкать друг к другу. Большее основание 9 конического шнекового вала 6 расположено со стороны
var
выгрузочного конца концевой вставки 5, а шаг h навивки витков 10 выполнен равномерно уменьшающимся к большему основанию 9. При этом, чем меньше шаг витков (от 150 мм - до 50 мм) и больше угол подъема (10°-30°) образующей плоскости конуса, тем точнее работает дозатор и шире диапазон дозирования.
Таким образом, указанная конструкция позволяет совместить объединенными 4 и 6 шнековыми валами функции и транспортера, и дозатора, а также смешения. При этом концевая вставка 5 выполнена с возможностью отсоединения от подающего устройства 3 в случае, например, необходимости ремонта.
Выгрузочный конец вставки выполнен с выгрузочным патрубком 11, взаимодействующим с гофрированным рукавом 12 из упругого материала, который выполнен с возможностью перекрывания потока перегружаемой массы компонентов посредством заслонки 13 (Фиг.3), управляемой, например, пневмоцилиндром 14.
Нижний конец рукава 12 соединен с соответствующим загрузочным приспособлением в виде отверстия 15 приемного транспортера, выполненного в виде горизонтально-вытянутого цилиндрического контейнера 16, в корпусе которого расположен шнековый вал 17, витки которого выполнены разнонаправленными, например, симметрично к его центру с образованием в центре полости 18 смешивания компонентов и выдавливания полученной смеси через выгрузочное окно 19 и дополнительный, по меньшей мере, один гофрированный рукав 20, также снабженный аналогично описанному выше заслонкой от пневмоцилиндра (на чертеже не показаны).
Количество гофрированных рукавов 12, а следовательно, поступающих в приемный транспортер 16 потоков компонентов, проходящих через загрузочные отверстия 15, должно быть не менее двух и они, могут, располагаться симметрично относительно его центра.
Для очистки внутренней поверхности транспортера 16 устройство приготовления смесей содержит систему подачи в транспортер сжатого воздуха, содержащую источник подачи сжатого воздуха 21, например, вентилятор с воздуховодами 22, сообщающимися с его полостью через концевые части, а также уравновешивающую вес системы подачи сжатого воздуха систему, выполненную, например, в виде двигателя привода 23, соединенного с валом 17. Возможно использование иной конструкции для удаления остатков компонентов, либо она не используется, если не происходит их залипания.
Если источник подачи сжатого воздуха не смонтирован на той же несущей раме, что и приемный транспортер, то вводить уравновешивающую его вес систему 23 в состав устройства не потребуется, но при этом необходимо использовать гибкие воздуховоды 22 и провести конструктивную проработку соответствующего прикрепления к приемному транспортеру.
Приемный транспортер 16 жестко закреплен на несущей раме 24 посредством взвешивающего устройства в виде исполнительного механизма, представляющего собой тяги 25, на которых установлены датчики веса 26.
Подающие устройства 3 также жестко закреплены на опорной раме 27, вследствие чего они имеют степень свободы относительно приемного транспортера 16, закрепленного на другой несущей конструкции рамы 24.
Посредством нижнего конца дополнительного гофрированного рукава 20 приемный транспортер 16 взаимодействует с устройством приема готовой продукции 28, установленном на опорной конструкции (на чертеже не показана), и выполненным, например, в виде активатора с задвижкой 29, выдающего поток смеси в дальнейшем в бетоносмеситель 30. Возможно не использовать активатор и подавать смесь сразу в бетоносмеситель.
Для согласования работы всех элементов, составляющих конструкцию, в устройстве приготовления смеси предусмотрен блок дистанционного управления, располагаемый в кабине оператора 31, и согласовывающий
операции загрузки, транспортирования, дозирования, смешения, выгрузки и т.д.
Описанное выше устройство может работать и автономно на мобильных средствах.
Устройство работает следующим образом.
Через загрузочное устройство (на чертеже не показано) сухой порошкообразный компонент (ы) подается в соответствующий расходный бункер 1, откуда он попадает через загрузочное (ые) отверстие (я) 2 в корпусах подающих устройств 3 в их внутреннюю полость.
Включается привод шнековых валов 4 и 6, открываются заслонки 13 и масса компонентов перемещается и перемешивается витками как шнека с одинаковым шагом 4 так и шнека вставки 6 по направлению к выгрузочному патрубку 11, откуда она через гофрированный(е) рукав(а) 12 и загрузочные отверстия 15 попадает в полость приемного транспортера 16. При этом качество смеси за счет ее двойного перемешивания в том числе витками вплоть до малого шага повышается. Включается привод шнекового вала 17 и масса начинает перемещаться к концам корпуса приемного транспортера 16, равномерно распределяясь и заполняя объем его внутренней полости.
Так как приемный транспортер свободно подвешен на тягах 25 и на его вес из-за наличия гофрированных рукавов, позволяющих исключить передачу каких-либо воздействующих сил, не могут влиять другие элементы устройства, то, нагружаясь массой компонентов, на циферблате датчиков веса 26 отражается фактический вес смеси. После заполнения полости приемного транспортера 16, что отмечается по показаниям датчиков 26, до номинального значения веса (приблизительно 90% от установленного количества) по сигналу с пульта управления 31 начинается пошагово порционный довес оставшихся 10% витками с уменьшающимся шагом, при этом объем подающего устройства в месте нахождения вала 4 заполнен полностью. Причем, в зависимости от требования заказчиков, видов компонентов эта величина довеса может колебаться.
Выдача порций осуществляется по показаниям датчика и по сигналу с блока дистанционного управления, то есть периодическое дозирование производится в зависимости от веса сыпучего материала в приемном транспортере. При этом для поступления порций в приемный транспортер 3 заслонки 13 открыты. В процессе вышеупомянутых операций нижние задвижки рукава 20 остаются постоянно закрытыми.
После набора требуемой весовой дозы, по сигналу с пульта управления срабатывают пневмоцилиндры 14, задвигая верхние заслонки 13, привод вала 17 приемного транспортера начинает вращаться в противоположную сторону, создавая противоточные встречно направленные к центральной части потоки, перемешивая их, и постепенно уплотняя в полости 18. Открывается по сигналу с пульта управления заслонка дополнительного гофрированного рукава 20 и поток смешанных компонентов выгружается через него в устройство приема готовой продукции 28.
Включается источник сжатого воздуха 21, направляемого через воздуховоды 22 в полость приемного транспортера 16, которая продувается, удаляя остатки компонентов, а далее цикл повторяется, при этом из кабины оператора осуществляется постоянный контроль измеренных значений.
Изменение веса, как подающих устройств, так и приемного транспортера осуществляется изменением числа оборотов вала подающего устройства и с помощью датчиков веса. При этом в соответствии с желаемым составом компонентов смеси номинальные значения весов также меняются. В качестве контрольно-мониторного средства, которому передаются измеренные значения, возможно использовать микроконтроллер или фиксированный программируемый блок.
Таким образом, указанная конструкция сконструирована так, что подающее устройство с концевой вставкой выполнено с возможностью выполнения функции дозирования для приемного транспортера, но без использования автоматики, как это имеет место в прототипе, выполняющей
эту функцию. При этом величину дозы возможно регулировать, изменяя угол наклона, размеры конического вала 6 и величину шага витков на нем.
Наличие гофрированных рукавов и соответствующие раздельные закрепления на самостоятельных опорах как подающих устройств так и приемного транспортера позволяет исключить весовое влияние их друг на друга, тем самым предотвращая появление ошибок в измерении их веса. При этом длина гофрированных рукавов выбрана, исходя из допустимого допуска ошибки взвешивания дозы смеси. Наличие витков изменяемого шага позволяет произвести дополнительное перемешивание с измельчением после перемешивания в приемном устройстве, что повышает качество изготавливаемой смеси.
Возможность осуществления заявляемой полезной модели подтверждается использованием в ней известных элементов, а также материалов, обладающих оптимальными эксплуатационными характеристиками, используемых в строительной области, в том числе используемых на уровне функционального обобщения, с достижением технического результата, заключающегося в снижении стоимости устройства с одновременным повышением качества изготавливаемой смеси компонентов и расширении диапазона дозирования смесей.