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 известна установка для приготовления грунто-цементной смеси, содержащая установленные в технологической последовательности расходный бункер сухих компонентов, сообщающийся с подающим устройством, оснащенным дозирующим средством, выходной смесительно-дозирующий транспортер, содержащий корпус, концевая часть которого выполнена с отверстием для подвода воздухопровода, соединенного с системой подачи сжатого воздуха, и горизонтальный шнековый вал с витками, расположенный по продольной оси корпуса, и выполненный с выгрузочном отверстием, взаимодействующим с устройством приема готовой смеси, блок дистанционного управления (Изобретение, патент WO №2007052930 А1, МПК: В28С 5/14, публ. 10.05.2007 г.).
Невозможность достижения указанным техническим решением результата, достигаемого заявленным устройством, обуславливается тем, что в конструкции аналога при перемещении смеси в выходном смесительно-дозирующем транспортере налипшие частицы смеси удаляются только с внутренней поверхности наружного корпуса посредством скребка на одной из лопаток, а также посредством сжатого воздуха на концевой части вблизи выходного отверстия, что приводит к погрешности соотношений компонентов смеси, и, следовательно, к снижению ее качественных характеристик. Соскребание с поверхности корпуса комков смеси приводит к его недостаточной износоустойчивости и небольшому сроку эксплуатации.
Известно устройство для непрерывного затворения сыпучего или строительного материала, содержащее установленные в технологической последовательности, расходный бункер сухих компонентов, сообщающийся с подающим устройством, оснащенным дозирующим средством, выходной смесительно-дозирующий транспортер, содержащий цилиндрический герметичный корпус, концевая часть которого выполнена с возможностью подвода очистительного распыляющего комки средства и горизонтальный шнековый вал, расположенный по продольной оси корпуса, и выполненный с выгрузочным отверстием, взаимодействующим с устройством приема готовой смеси, блок дистанционного управления (Изобретение, патент DE №19710067, МПК: В28С 5/14, публ. 03.12.1998 г., Бюллетень ИСМ, выпуск 23, №12/1999 г., стр.2).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявленным техническим решением, обуславливается тем, что в устройстве аналога предусмотрено предотвращение комкования смеси посредством продолжения дозирующего средства, заходящего в смесительно-дозирующий транспортер, и подачи в него жидкости, вследствие чего смесь при выходе из продолжения встречается с жидкостью и распыляется в ней, что не позволяет осуществить приготовление смесей сухих компонентов. Необходимость подсоединения жидкости и усложнение конструкций, как дозирующего средства, так и выходного смесительно-дозирующего транспортера повышает стоимость установки.
Из известных устройств, наиболее близким к заявляемому является устройство для приготовления смесей сухих компонентов для производства бетона, содержащее установленные в технологической последовательности, по меньшей мере, один расходный бункер сухих компонентов, сообщающийся с, по меньшей мере, двумя подающими устройствами, оснащенными каждый дозирующим средством, соединенным с амортизирующим выгрузочно-загрузочным устройством с верхней заслонкой, симметрично расположенными относительно середины выходного смесительно-дозирующего транспортера, содержащего цилиндрический герметичный корпус, концевые части которого выполнены с симметрично расположенными относительно его середины отверстиями для подвода воздухопроводов, соединенных с системой подачи сжатого воздуха, и горизонтальный шнековый вал с встречно направленными относительно его центра витками, расположенный по продольной оси корпуса, и установленного на несущей раме посредством взвешивающего устройства, и выполненного снизу с выгрузочным отверстием с нижней заслонкой, выполненным с возможностью взаимодействия с устройством приема готовой смеси, блок дистанционного управления (Полезная модель, патент РФ №83449, МПК: В28С 5/14, 7/14, публ. 10.06. 2009 г.).
Невозможность достижения указанным прототипом технического результата, достигаемого заявленным устройством, обуславливается тем, что предотвращение потерь при комковании смеси сухих компонентов за счет прилипания их к корпусу и к винтовой поверхности витков осуществляется только на концевых частях выходного смесительно-дозирующего транспортера, вследствие чего па остальной части корпуса и поверхности винтов остаются комки смеси. Это приводит к возникновению погрешности при взвешивании смеси, и, как следствие, ошибочной добавочной дозе смеси компонентов, подаваемой из подающих устройств в смесительно-дозирующий транспортер при доводке объема в нем до нормативно установленного. Указанное приводит к ошибке в весовом соотношении компонентов смеси и добавляемых доз, что приводит к ухудшению ее качественных характеристик, а также к низкой производительности изготавливаемой смеси.
При разработке заявляемой конструкции была поставлена задача повышения качества смеси и производительности устройства.
При решении указанной задачи был достигнут технический результат, заключающийся в уменьшении влияния комкования изготавливаемой смеси на весовую величину подачи добавочной дозы смеси путем ее более эффективной очистки посредством воздействия направленной продувки комкования по всему корпусу выходного смесительно-дозирующего транспортера. Кроме того, за счет более эффективного очищения внутренней поверхности выходного смесительно-дозирующего транспортера и витков расположенного внутри него шнекового вала повышается и износоустойчивость установки.
Сущность заявляемого устройства приготовления смесей сухих компонентов для производства бетона заключается в том, что оно содержит установленные в технологической последовательности, по меньшей мере, один расходный бункер сухих компонентов, сообщающийся с, по меньшей мере, двумя подающими устройствами, оснащенными каждый дозирующим средством, соединенным с амортизирующим выгрузочно-загрузочным устройством с верхней заслонкой, симметрично расположенными относительно середины выходного смесительно-дозирующего транспортера, содержащего цилиндрический герметичный корпус, концевые части которого выполнены с симметрично расположенными относительно его середины отверстиями для подвода воздухопроводов, соединенных с системой подачи сжатого воздуха, и горизонтальный шнековый вал с встречно направленными относительно его центра витками, расположенный по продольной оси корпуса, и установленного на несущей раме посредством взвешивающего устройства, и выполненного снизу с выгрузочным отверстием с нижней заслонкой, выполненным с возможностью взаимодействия с устройством приема готовой смеси, блок дистанционного управления.
o
в
Новым в устройстве является то, что в корпус выходного смесительно-дозирующего транспортера соосно с ним установлена цилиндрическая герметичная камера с образованием кольцевой полости между ними, разделяемой на симметрично расположенные герметичные секции посредством подковообразной перегородки, установленной по поперечной оси симметрии корпуса, края нижних концов которой герметично уперты в нижний патрубок, герметично соединяющий выгрузочные отверстия корпуса и камеры, а в верхней части камеры каждой секции выполнены соответствующие сквозные каналы, встречно зеркально наклоненные к середине камеры под углом, равным соответствующему углу подъема винтовой поверхности соответствующего витка, зеркально расположенного к центру навивки, причем l=1/3-1/4 h,
Где
o
l - шаг сквозных каналов;
в
h - шаг витка винта,
а амортизирующие выгрузочно-загрузочные устройства выполнены с возможностью соединения соответственно с полостью внутреннего объема камеры.
Причем, устройство приема готовой смеси может быть выполнено в виде активатора или смесителя.
Выходной смесително-дозирующий транспортер может быть оснащен уравновешивающей системой.
Кроме того, взвешивающее устройство может быть выполнено в виде тяг, соединенных с датчиками веса, а амортизирующие выгрузочно-загрузочныеустройства и выгрузочное амортизирующее устройство могут быть выполнены в виде гофрированных рукавов.
Встречно направленные витки могут быть выполнены равного шага и равного числа витков по обе стороны от вертикальной оси симметрии шнекового вала.
Возможность соединения амортизирующих выгрузочно-загрузочных устройств с полостью внутреннего объема камеры может осуществляться посредством соответствующих верхних патрубков, проходящих через соответствующие соосные отверстия корпуса и камеры выходного смесительно-дозирующего транспортера.
Каждое подающее устройство может быть жестко закреплено на опорной раме.
Устройство приготовления смесей сухих компонентов для производства бетона представлено на чертежах, где изображены на:
Фиг.1 - общий вид устройства для производства бетона;
Фиг.2 - продольный разрез выходного смесительно-дозирующего транспортера;
Фиг.3 - Вид А-А на Фиг.2 в увеличенном масштабе;
Фиг.4 - Вид Б на Фиг.2. на камеру изнутри корпуса в увеличенном масштабе.
Устройство приготовления смесей сухих компонентов для производства бетона является функционально самостоятельным технологическим оборудованием общей установки производства бетонных смесей, представляющей направление оборудования (Фиг.1) 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 установленные в технологической последовательности, по меньшей мере, один, предпочтительно два, расходных бункера 1 сухих компонентов 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 один или 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 1 (Фиг.2), каждый с воронкообразной нижней частью с выгрузочным патрубком, присоединяемым каждый к соответствующему загрузочному отверстию подающего устройства 2 (Фиг.1), выполненного в виде наклонного винтового питателя, например, цилиндрического корпуса, внутри которого расположен приводной шнековый вал (на чертеже не показан). 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. Количество подающих устройств должно быть не менее двух, даже, если бункер один, но с разными секциями для заполнителей.
Подающее устройство 2 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.
Каждое подающее устройство 2 оснащено дозирующим средством 3 (Фиг.1) в виде, например, концевой вставки с коническим винтовым валом (на чертеже не показан), и соединенным со стороны выгрузки материала с амортизирующим выгрузочно-загрузочным устройством 4, выполненным в виде гофрированного рукава из упругого материала, который выполнен с возможностью перекрывания потока перегружаемой массы компонентов посредством верхней заслонки 5 управляемой, например, пневмоцилиндром (на чертеже не показан). Оба подающих устройства симметрично расположены относительно середины, то есть сечения по поперечной оси симметрии, выходного смесительно-дозирующего транспортера 6, содержащего горизонтально - вытянутый цилиндрический герметичный корпус 7, концевые части которого выполнены с симметрично расположенными относительно его середины отверстиями 8 и 9 для подвода воздухопроводов 10 и 11, соединенных с системой подачи сжатого воздуха 12, например, вентилятором. Кроме того, в корпусе 7 выполнены загрузочные отверстия 13 и 14, расположенные симметрично вертикальной поперечной оси корпуса 7 и связанные с соответствующим амортизирующим выгрузочно-загрузочным устройством 4. Внутри корпуса 7 установлена соосно с ним цилиндрическая герметичная камера 15 с образованием между корпусом 7 и нею кольцевой полости 16, которая разделяется на две, в случае использования, например, двух подающих устройств, симметрично расположенные герметичные секции 17 и 18 посредством герметичной подковообразной жесткой перегородки 19, установленной но поперечной оси симметрии корпуса, расположенной при горизонтальном расположении корпуса 7 вертикально. Края 20 и 21 нижних концов перегородки 19 (Фиг.3) герметично уперты в нижний патрубок 22, выполненный предпочтительно в виде вертикального и цилиндрического выгрузочного вкладыша, который герметично соединяет нижние выгрузочные отверстия 23 и 24 соответственно корпуса 7 и камеры 15 (Фиг.4).
о
в
o
в
в
o
В верхней части камеры 15 каждой из секций 17 и 18 выполнены соответствующие сквозные каналы 25 и 26, соответственно встречно зеркально наклоненные к середине камеры под углом α, равным соответствующему углу β подъема винтовой поверхности соответствующего витка, зеркально расположенного к центру навивки, при этом выдерживается соотношение l=1/3-1/4 h, где l - шаг сквозных каналов, то есть расстояние между их продольными осями, a h - шаг навивки винта (Фиг.4), то есть длина h соответствует 3-4 длинам l.
Кроме того, в верхней части камеры 15 соосно с загрузочными отверстиями 13 и 14 корпуса выполнены загрузочные отверстия 27 и 28. Загрузочные отверстия 13 и 14 соединены с загрузочными отверстиями 27 и 28 посредством цилиндрических верхних патрубков 29, а верхние загрузочные заслонки 5 установлены с возможностью перекрывания потоков перегружаемой массы, проходящих через верхние патрубки 29, что конструктивно позволяет соединить амортизирующие выгрузочно-загрузочные устройства 4 с полостью внутреннего объема камеры 15. Возможно конструктивное выполнение без верхних патрубков путем установки вместо них амортизирующих выгрузочно-загрузочных устройств 4 с заслонкой, но в любом случае конструкция устройства должна быть выполнена с возможностью их соединения с полостью внутреннего объема камеры 15.
В рабочем пространстве полости камеры 15 выходного смесительно-дозирующего транспортера 6 по его продольной оси расположен горизонтальный приводной шнековый вал 30 с встречно направленными относительно его центра витками 31 и 32, которые предпочтительно могут быть выполнены равного шага и равного числа витков по обе стороны от вертикальной оси симметрии шнекового вала.
/
Продольная ось 0-0 вала расположена совпадающей с продольными осями корпуса 7 и камеры 15. Корпус 7 выходного смесительно-дозирующего транспортера 6 жестко закреплен на несущей раме 33 посредством взвешивающего устройства 34, выполненного в виде исполнительного механизма, представляющего собой тяги 35, на которых установлены датчики веса 36.
Подающие устройства 2 также жестко закреплены на опорной раме 37 (Фиг.1), вследствие чего они имеют степень свободы относительно выходного смесительно-дозирующего транспортера 6, закрепленного на другой несущей конструкции рамы 33.
Внутренняя полость камеры 15 через нижние выгрузочные отверстия 23 и 24, а также нижний патрубок 22 соединена с возможностью подсоединения к устройству приема готовой смеси 38 посредством, например, выгрузочного амортизирующего устройства 39, например, гофрированного рукава. Для перекрытия выходящего из отверстия 23 потока смеси конструкция оснащена нижней заслонкой 40, работающей от пневмопривода (па чертеже не показан). В качестве устройства приема готовой смеси 38 может использоваться активатор, выдающий поток смеси в дальнейшем в бетоносмеситель. Возможно не использовать активатор и подавать смесь сразу в бетоносмеситель. Возможно не устанавливать гофрированный рукав 39, а подавать смесь прямо в устройство приема.
Разнонаправленность витков 31 и 32 вала 30 симметрично к его центру создает в центре полости камеры 15 область смешивания компонентов и выдавливания полученной смеси через нижний патрубок 22.
Количество поступающих в выходной смесительно-дозирующий транспортер 6 потоков компонентов, проходящих через верхние патрубки 29, должно быть не менее двух и они, должны располагаться симметрично относительно его центра.
Если система 12 подачи сжатого газа смонтирована на той же несущей раме 33, что и выходной смесительно-дозирующий транспортер 6, то следует установить систему 41 уравновешивающую вес системы подачи сжатого воздуха 12, выполненную, например, в виде двигателя привода шнекового вала 30. Возможно и иное выполнение расположения указанных конструкций.
Для согласования работы всех элементов, составляющих конструкцию, в устройстве приготовления смеси предусмотрен блок дистанционного управления 42, располагаемый в кабине оператора, и согласовывающий операции загрузки, транспортирования, дозирования, смешения и очистки, 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) в корпусах подающих устройств 2 в их внутреннюю полость, где масса компонентов перемещается и перемешивается шнековыми витками, а затем порционно выдавливается через выгрузочный патрубок, попадая в гофрированные рукава выгрузочно-загрузочных устройств 4. Открываются верхние заслонки 5 и смесь через верхние патрубки 29 попадает в полость внутренней камеры 15 выходного смесительно-дозирующего транспортера 6. По сигналу с блока дистанционного управления 42 включается привод шнекового вала 30 с встречно направленными витками и масса начинает перемещаться к концам камеры 15 транспортера 6, равномерно распределяясь и заполняя объем ее внутренней полости.
Так как выходной смесительно-дозирующий транспортер 6 свободно подвешен на тягах 35 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 36 отражается фактический вес смеси с ее прилипшими комками, как к внутренней поверхности камеры, так и к виткам вала, что отмечается по показаниям датчиков веса 36, до номинального значения веса (приблизительно 90% от установленного количества). После заполнения полости камеры 15 транспортера 6 по сигналу с пульта управления 42 начинается пошагово порционный довес оставшихся 10% посредством дозирующего (их) устройства 3 подающих устройств 2. 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 выходном смесительно-дозирующем транспортере. При этом для поступления этих порций верхние заслонки 5 открыты. В процессе вышеупомянутых операций нижняя заслонка 40 остается постоянно закрытой.
о
После набора требуемой весовой дозы, по сигналу с пульта управления срабатывают пневмоцилиндры, задвигая верхние заслонки 5, привод вала 30 начинает вращаться в противоположную сторону, создавая противоточные встречно направленные к центральной части потоки, перемешивая их, и постепенно уплотняя. Одновременно при выгрузке смеси по сигналу с пульта управления включается источник системы сжатого воздуха 12, который, проходя по воздухопроводам 10 и 11, поступает в замкнутые герметичные секции 17 и 18, ограниченные внутренней, в том числе торцевой, поверхностью корпуса 7, наружной поверхностью камеры 15, поверхностями перегородки 19 и внутренними со стороны секций поверхностями нижнего 22 и верхних 29 патрубков, и в которых создается значительное усилие давления воздуха. Далее нагнетаемый вентилятором воздух из секций 17 и 18 под большим давлением проходит через сквозные каналы 25 и 26, которые для повышения скоростного напора, расположены под углом α, равным соответствующему углу β подъема винтовой поверхности, то есть параллельно поверхности винта, а далее в продуваемую область витков l, где происходит наибольшее прилипание комков смеси, удаляя остатки прилипших комков компонентов по всей длине шнекового вала 30 и с поверхности витков. Одновременно продувается и внутренняя поверхность камеры. Открывается по сигналу с пульта управления нижняя заслонка 40 выгрузочного рукава 39 и поток смешанных компонентов вместе с их комками выгружается в устройство приема готовой продукции 38, а из него в смеситель. При этом нижняя заслонка 40 открыта, а верхние заслонки 5 герметично закрыты.
Далее цикл повторяется, при этом прилипшие комки от предыдущего цикла практически удалены и не влияют на весовое добавочное дозирование, осуществляемое в текущем цикле. При прохождении циклов работы установки из кабины оператора осуществляется постоянный контроль измеренных значений.
Изменение веса, как подающих устройств 2, так и выходного смесительно-дозирующего транспортера 6 осуществляется изменением числа оборотов вала подающих устройств 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.
в
o
Таким образом, указанная конструкция по сравнению с прототипом сконструирована так, что позволяет производить более эффективную очистку воздухом поверхностей вин-га и внутренней поверхности камеры от прилипших комком смеси вдоль всей длины выходного смесительно-дозирующего транспортера 6, а не только на его конечных участках и более сильной струей. Это позволило сократить весовые погрешности из-за перехода веса комков в последующие циклы работы устройства, что приводило к неверной порции добавочного дозирования и, как следствие, снижению качества изготавливаемой установкой смеси, а также ее производительности. Как показал опыт, соотношение между h и l равное 3-4 является наиболее оптимальным, так как достигается необходимое качество очистки, при меньшем соотношении качество очистки недостаточное, а при большем- также достигается необходимое качество очистки, но происходят дополнительные затраты на электроэнергию на подачу сжатого воздуха. Кроме того, одновременно за счет более эффективной очистки внутренней поверхности выходного смесительно-дозирующего транспортера и витков расположенного внутри него шнекового вала повышается износоустойчивость установки.
Наличие гофрированных рукавов и соответствующие раздельные закрепления на самостоятельных рамах 37 и 33 как подающих устройств 2 так и транспортера 6 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.
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 повышении качества изготавливаемой смеси и производительности с одновременным повышением износоустойчивости устройства.