РАБОЧИЙ ОРГАН ГЛУБИННОГО ВИБРОУПЛОТНИТЕЛЯ

Полезная модель относится к устройству рабочего органа глубинного виброуплотнителя, предназначенного для уплотнения бетонных и сыпучих смесей при укладке их в монолитные конструкции и может быть использован в комплекте с глубинным виброуплотнителем при изготовлении бетонных и железобетонных изделий для сборного строительства и возведении железобетонных конструкций.
Известен рабочий орган глубинного виброуплотнителя, содержащий цилиндрический корпус, с охватывающей его гофрированной эластичной оболочкой, внутри которого смонтирован возбудитель колебаний, приводимый в действие вращательным движением вала электродвигателя (SU, №1222794, кл. Е04 G 21/08, 1986 г.).
Недостатками указанного устройства являются невысокое качество уплотнения бетонных смесей, имеющих разные наполнители и смесей с разной степенью уплотнения, обусловленное невозможностью регулирования частотой вибрирования рабочего органа. Кроме того, недостатками являются недолговечность рабочего органа из-за ненадежности эластичной оболочки, техническая сложность его изготовления и необходимость частого ремонта глубинного виброуплотнителя в целом.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рабочий орган глубинного виброуплотнителя, предназначенного для уплотнения бетона, описанный в патенте DE №19952701 A1, 7 E04G 21/08, 31.05.2001 г.
Это устройство содержит корпус с передней и задней крышками, внутри которого смонтированы упорные и опорный подшипники, эксцентрик (противовес или балансир), ротор с алюминиевыми шинами, электродвигатель,
провода электропитания и термодатчики.
Недостатками указанного устройства является сравнительно низкая работоспособность рабочего органа, которая особенно проявляется при уплотнении бетонных смесей с разными наполнителями, и смесей, имеющих разную степень виброуплотнения. Кроме того, недостатками рабочего органа являются: - сравнительно низкое качество уплотнения бетонных смесей, обусловленное невозможностью достижения изменения амплитуды вибрации рабочего органа, в результате чего происходит недоуплотнение того или иного уровня буронабивной сваи при подъеме ее на новый уровень; - высокие энергозатраты; - техническая сложность изготовления рабочего органа и длительность текущего ремонта.
Задачами заявленной полезной модели являются:
- повышение работоспособности глубинного виброуплотнителя не менее чем на 30%, и повышение коэффициента полезного действия электродвигателя рабочего органа не менее чем на 10-15%;
- обеспечение возможности изменения амплитуды вибрации рабочего органа, в частности, создание воздействия на уплотняемый материал одновременно радиальных и тангенциальных векторов сил, и тем самым повышение качества уплотнения разных бетонных смесей, в которых используют разные наполнители, смесей имеющих разную степень виброуплотнения, а именно, как малоподвижных, так и жестких смесей;
- снижение энергозатрат на обработку разных бетонных смесей;
- упрощение изготовления рабочего органа и сокращение текущего ремонта.
Сущность заявленной полезной модели заключается в следующем.
В известном рабочем органе глубинного виброуплотнителя, который содержит корпус с передней и задней крышками, смонтированные внутри корпуса упорные и опорный подшипники, эксцентрик, ротор с металлическими шинами, электродвигатель, провода электропитания и термодатчики,
установленные в лобной части электродвигателя, рабочий орган дополнительно содержит уплотняющие элементы в виде резиновых прокладок, один из которых смонтирован в задней крышки, в передней ее части, и предназначен для герметизации электродвигателя, а другой - в задней крышке, в задней ее части, и предназначен для удерживания проводов электропитания, ротор и эксцентрик представляют собой единую целую деталь, при этом шины ротора выполнены из медного материала, а задняя и передняя крышки прикреплены к корпусу с помощью точечной сварки.
Общими признаками устройства рабочего органа по прототипу и по заявленной модели являются: корпус с передней и задней крышками и смонтированные внутри корпуса упорные и опорный подшипники, эксцентрик, ротор с металлическими шинами, электродвигатель, провода электропитания и термодатчики, установленные в лобной части электродвигателя.
Отличительными признаками являются: рабочий орган глубинного виброуплотнителя дополнительно содержит уплотняющие элементы в виде резиновых прокладок, один из которых смонтирован в задней крышки, в передней ее части, и предназначен для герметизации электродвигателя, а другой - в задней крышке, в задней ее части, и предназначен в рабочем органе для удерживания проводов электропитания, ротор и эксцентрик представляют собой единую целую деталь, шины ротора выполнены из медного материала, а задняя и передняя крышки прикреплены к корпусу с помощью точечной сварки.
Совокупность общих и отличительных признаков заявляемой модели позволяет решить все вышеуказанные поставленные задачи.
Заявленная полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 представлен рабочий орган глубинного виброуплотнителя, продольный разрез; на фиг.2 - деталь рабочего органа виброуплотнителя, выполняющая функцию эксцентрика и ротора, общий вид детали.
Рабочий орган глубинного виброуплотнителя (фиг.1) содержит переднюю и заднюю крышки 1, первый упорный подшипник 2, корпус 3, опорный подшипник 4, эксцентрик 5 и ротор 6, представляющие собой единую, целую деталь, электродвигатель 7, второй упорный подшипник 8, провода электропитания 9, уплотняющий элемент 10 для герметизации электродвигателя, уплотняющий элемент 11 для удержания проводов, термодатчики 12, медные шины (шинки) 13 ротора.
Рабочий орган глубинного виброуплотнителя работает следующим образом.
При включении глубинного виброуплотнителя в сеть, посредством проводов электропитания 9 электрический ток поступает в обмотку электродвигателя 7 и он начинает вращаться с частотой 12000 об/мин. Поскольку эксцентрик 5 и ротор 6 выполнены как единое целое, то рабочий орган и глубинный виброуплотнитель в целом практически мгновенно готовы к работе.
Глубинный виброуплотнитель имеет питание от внешнего высокочастотного 3-х фазного генератора напряжением 42 вольта и частотой 200 Гц. Напряжение питания 3×42 вольта 200 Гц поступает на электродвигатель 7, который в свою очередь вращает эксцентрик 5, из-за дисбаланса возникают колебания, которые в свою очередь заставляют вибрировать рабочий орган.
Выполнение эксцентрика 5 и ротора 6 в виде единой, целой детали способствует сокращению массы подвижных частей рабочего органа, а выполнение шин 13 ротора из медного материала - уменьшению вихревых токов и увеличению КПД электродвигателя. За счет изменения веса эксцентрика, который в целой единой детали крепиться двумя винтами (поз на фиг.2 не показана), появляется возможность изменять амплитуду вибрации рабочего органа, в частности, создать воздействие на уплотняемый материал одновременно радиальными и тангенциальными векторами сил.
Из-за сочленения ротора с эксцентриком более точно и стабильно выдерживается зазор между ротором 6 и статором (поз на фиг.1 не указана),
что способствует повышению срока службы рабочего органа, упрощению его изготовления и сокращению текущего ремонта.
В полезной модели применены высококачественных герметики (дополнительные уплотняющих резиновые прокладки 10 и 11), что позволяет достичь полной герметичности корпуса 3 рабочего органа, а точечная сварка задней и передней крышек 1 корпуса 3 предотвращают их от самооткручивания.
Для защиты электродвигателя от перегрева в электродвигателе 7, в лобной его части, смонтированы термодатчики 12, которые отключают электродвигатель от питающей сети при достижении максимальной температуры. Электродвигатель рабочего органа глубинного виброуплотнителя соответствует классу нагревостойкости «Н».
В рабочем органе использованы высококлассные упорные 2 и 8 и опорный 4 подшипники с увеличенным ресурсом работы. Если в известной полезной модели подшипники работают в напряженном режиме, то в предложенной - в облегченном режиме.
Частоту вибрации подбирают таким образом, чтобы обеспечить максимальное уплотнение бетонной смеси. С увеличением интенсивности вибрации время, необходимое для уплотнения бетонной смеси, сокращается и, наоборот, с уменьшением интенсивности вибрации время, необходимое для уплотнения бетонной смеси, увеличивается.
Высокочастотное вибрирование приводит к более быстрому и более сильному разжижению бетонной смеси. В данном случае частота вибрирования заявляемого рабочего органа соответствовала показателю частоты вибрирования, равному порядка 200 Гц.
Под воздействием вибрации бетонная смесь изменяет, реологические характеристики и разжижается настолько, что способна свободно растекаться в форме под воздействием гидростатического давления, вызываемого гравитационными силами. В процессе движения частицы смеси занимают более
устойчивые положения, в результате компактность их размещения в единице объема увеличивается и повышается плотность. Вибрирование смеси способствует удалению вовлеченного и защемленного воздуха, а также возможному частичному вытеснению воды на поверхность более тяжелыми уплотняющимися компонентами.
Работоспособность глубинного виброуплотнителя в целом повышается не менее чем на 30%, а повышение коэффициента полезного действия электродвигателя - не менее чем на 10-15%.
Глубинный виброуплотнитель снабжен износостойким армированным резиновым шлангом, причем такой длины, которая позволяет максимально увеличить зону обслуживания оператора, а свивка в спираль питающих проводов такова, что она предотвращает их разрыв при аварийных изгибах резинового шланга.
Универсальность электропитания достигается за счет применения как внешних генераторов, рассчитанных на подключение одного или нескольких рабочих органов глубинного виброуплотнителя, так и встроенных в пульт управления электронных преобразователей, питающихся от бытовой электросети напряжением 220 вольт. Пульт управления в любой конфигурации соответствует IP54. При увеличении сечения проводов кабеля питания можно увеличить его длину с 10 метров до 20.
Рабочий орган глубинного виброуплотнителя, несмотря на простоту его конструкции и низкую стоимость достаточно надежен и удобен в эксплуатации, Он может быть использован как стационарно, так и в качестве ручного инструмента. Устройство может быть изготовлено из известных материалов с использованием известной технологии и технических средств.
Образцы рабочего органа глубинного виброуплотнителя прошли промышленные испытания и получили высокую техническую экспертную оценку в вопросах решения поставленных задач.