УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТЕРМОСТЕНД ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ И ПРОГРЕВА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
UNIVERSAL THERMOBENCH FOR MOLDING AND HEATING OF REINFORCED ARTICLES

Изобретение относится к области заводского производства железобетонных изделий, а именно к стендовым линиям для изготовления сборных железобетонных изделий, таких как ригели, балки, колонны, сваи, перемычки, различные блоки, кольца и крышки колодцев, дорожные плиты, панелей перекрытий, в том числе большепролетных и другие изделия и может быть использовано для формования и прогрева железобетонных изделий с автоматическим управлением процесса тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий с контролем текущей прочности изделия.
Известен термостенд для формования железобетонных изделий, содержащий поддон, под которым расположено устройство для прогрева бетонной смеси, предпочтительно в виде системы форсунок или перфорированного паропровода, расположенного под поддоном и сопряженное с источником подачи острого пара через распределительное автоматическое устройство (RU 2292262, Кл. В28В 5/00, В28В 13/02, E04G 13/00, 2007 г.)
Для прогрева бетонной смеси в известном устройстве используют острый пар, получение которого требует высоких дополнительных затрат на получение пара и на химическую подготовку воды, при этом устройства, в которых используют пар, быстро выходят из строя из-за известковых отложений на стенках, что также ведет к удорожанию производства в целом. Кроме того, при прогреве протяженных железобетонных изделий паром происходит перепад температур по длине изделия, что сказывается на качестве строительных конструкций.
Известен термостенд для формования и прогрева железобетонных изделий, по патенту РФ на полезную модель №125926 от 26.11.2012 г, опубл. 20.03.2013 г., содержащий поддон, под которым расположен теплоизлучатель, выполненный в виде трубы, размещенной в кожухе и сопряженной с источником теплоносителя.
Согласно полезной модели труба по всей длине выполнена перфорированной, а с торца труба выполнена глухой. При этом сечение трубы целесообразно выполнять прямоугольной формы. Кроме того, количество теплоизлучателей варьируется от 1 до 10, в зависимости от размеров прогреваемого железобетонного изделия
Недостатком известного устройства является: в случае применения острого пара-неравномерность нагрева, значительные перепады температур, ускоренный и повышенный износ формовочной плоскости вследствие тепловых деформаций, невозможность поддержания заданной температуры, конденсат; в случае применения горячего воздуха - неэффективность нагревательной среды, невозможность постоянного поддержания температуры, перепады температур.
Наиболее близким техническим решением является формовочное основание для изготовления железобетонных изделий на длинных стендах по патенту РФ №2182865 от 02.06.1998, опубл. 10.03.2000 содержащее жесткую железобетонную плиту, нагревательный элемент и металлические листы, на железобетонную плиту уложены последовательно теплоизоляционный материал из слоя пенобетона и жестких минераловатных плит, каждая из которых заключена в гидроизоляционную оболочку, например, из полиэтилена, бетонная стяжка, по поверхности которой волнообразно уложен нагревательный элемент в виде электронагревательного кабеля с длиной волны 2-3 м, амплитудой 0,1-0,2 м, а расстояние между кабелями к краям плиты равно 48-52 мм, в середине плиты 88-92 мм, слой мелкозернистого бетона и металлические листы покрытия.
Технический результат - экономия тепла и создание благоприятных тепловлажностных условий.
Недостатки: недолговечность минераловатных плит, дороговизна электроэнергии в качестве теплоносителя.
Задачей заявляемого изобретения является усовершенствование устройства термостенда, включающего отдельные термозоны для прогрева бетонной смеси путем создания равномерного распределения температуры по всему участку формуемого изделия и автоматизированного контроля, что влияет на повышение качества готовых изделий.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности прогрева железобетонных изделий и качества готовых изделий при наиболее экономичных затратах энергии.
Технический результат достигается тем, что универсальный термостенд для формования и прогрева железобетонных изделий, подключаемый к подающей и обратной магистрали теплоносителя, содержит обогреваемое формовочное поле, разделенное на m отдельных термозон, опирающийся на пространственное рамное основание, на которое последовательно уложены утеплитель, отражающая изоляция, отражающей стороной вверх, в теплопередающей стяжке трубы обогрева выложенные n количеством двойных змеевиков для равномерной теплопередачи, поверх них металлические листы, при этом каждая термозона содержит узел распределения теплоносителя, связанный с основной (подающей и обратной) магистралью подачи теплоносителя и с пультом системы автоматического управления термостенда.
Описание заявляемого термостенда
На фиг. 1 изображена принципиальная схема универсального термостенда.
Конструкция заявляемого универсального термостенда представляет собой сплошное формовочное поле, опирающееся на пространственное рамное основание 1 (или железобетонный ложемент)., по бокам которых могут быть установлены рельсовые конструкции (на всю длину термостенда).. С наружных боков рельсовые конструкции дополнительно усилены бетонным бортиком по всей длине, высотой под основание пятки рельса, (на чертеже не показаны)
На рамное основание 1 последовательно уложен утеплитель 2, отражающая изоляция 3, отражающей стороной вверх, планка 4 для фиксации труб, трубы обогрева 5 с циркулирующим теплоносителем для равномерной теплопередачи в теплопередающей стяжке 6 и поверх металлические листы 7, фиксатор листа 8. Для соединения труб обогрева с узлом распределения теплоносителя 10, в боковой стенке основания термостенда (в площади каждой термозоны) устанавливается пластина с отверстиями 9, Узел распределения теплоносителя 10 соединен с трубой подачи теплоносителя 11 и трубой сбора теплоносителя 12. Пульт управления термостендом 13, связанный кабельной трассой 14 с каждой термозоной. Профильные трубы 15 предотвращают прогиб центральной части листа, обеспечивая дополнительную опору.
Основание термостенда может быть отлито из армированного бетона, выложено из каменных/бетонных/железобетонных/газобетонных/пенобетонных блоков/камней/кирпичей.
Утеплитель может быть выполнен из пенополистирола или керамзобетона.
Отражающая изоляция выполнена из фольгоизолона.
В качестве эффективной теплоизоляции используют стяжку из бетонов и растворов на легких заполнителях, газобетона, пенобетона, силикатного стекла.
Планка 4 для фиксации труб - это либо (пластиковая сетка с ячейками определенного размера), к которой трубы обогрева привязываются металлическими/неметаллическими хомутами/проволокой/стяжками (с определенным шагом) или металлические/пластиковые пластины с фиксаторами/зажимами, в которые вставляются/зажимаются трубы (при этом пластины устанавливаются с определенным шагом).
Пластина с отверстиями 9-это перфорированная накладная пластина, через отверстия которой внутрь основания термостенда и из него обратно проходят трубы системы теплораспределения. Пластина с отверстиями 9 устанавливается к площади каждой термозоны.
В качестве теплоносителя используют горячую воду, масло, антифриз
Универсальный термостенд состоит из автономных термозон собранных в единое тепловое поле. Количество и габарит термозон выбираются для каждого конкретного объекта. Обычно термозоны имеют ширину от 1650 до 7200 мм, длина от 4400 до 12800 мм.
Автономные термозоны-термосекции могут быть образованы отдельными листами, уложенными продольно или соединенными продольно несколькими листами.
Листы могут быть соединены друг с другом или лежать несоединенными. Если листы лежат несоединенными друг с другом (продольно), то каждый такой лист является автономной (отдельной) термозоной (термосекцией).
Если несколько листов соединены продольно, то они являются автономной (отдельной) термозоной (термосекцией).
Между соседними термозонами специально оставляется свободное пространство (зазор/заделка). Это пространство заполняется гибким эластичным материалом в виде жгута/линейного уплотнителя и/или вязкого отверждающегося герметика. Заделка выравнивается в один уровень с плоскостью листов.
С обеих продольных сторон по бокам листов устанавливаются металлические детали (с определенным шагом вдоль всей длины листов), которые ограничивают их перемещение во время нагрева и остывания - 3-х мерная защита от коробления листов.
Каждая термозона имеет свой узел распределения теплоносителя.
Трубы обогрева в каждой термозоне (фиг. 2) выложены n количеством двойных змеевиков для равномерной теплопередачи: в виде петель одним концом выходящих из прямого подающего коллектора узла распределения теплоносителя, проходящую по части или всей площади термозоны (с определенным шагом и конфигурацией) и другим концом входящую в коллектор обратной подачи узла распределения теплоносителя (так называемая «петля»). После поворота петли, т.е. после ее загиба для укладки в обратную сторону, ее обе стороны лежат параллельно друг другу таким образом, что образуются прямая и обратная стороны.
По всей площади термозоны петли раскладываются с определенным шагом, без взаимных пересечений и нахлестов. Определенный шаг и раскладка труб в определенной конфигурации: в виде петель по всей площади термозоны с чередованием между собой: прямая-обратная, прямая-обратная и т.д. (в зависимости от количества раскладываемых петель в каждой термозоне), выбираются с учетом обеспечения равномерного нагрева поверхности формовочного основания и поддержания температурного режима термозоны.(рассчитывается математически),. Для равномерной теплопередачи используют n количество двойных змеевиков.
К примеру, (показано на фиг. 2) расстояние между трубами-шаг равен 100 мм. (так же может быть другим в зависимости от индивидуальных особенностей и условий эксплуатации). Изменение этих параметров приводит к неравномерному распределению температуры по основанию или к повышению температуры на поверхности и математически рассчитывается для получения задаваемой температуры на поверхности металлического листа
Узел распределения теплоносителя это агрегатная сборка для управления потоком теплоносителя, позволяет набирать и поддерживать заданную температуру внутри теплопередающего контура термозоны, т.е. обеспечивать выполнение цикла тепловой обработки, путем обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя внутри поля термосекции.
Узел распределения теплоносителя содержит коллекторы узла распределения теплоносителя, (подающий и сборный/обратный), циркуляционный насос, сервопривод с трехходовым клапаном, датчики температуры, присоединенные к коллекторам.
Узел распределения теплоносителя, связан с основной магистралью подачи и отвода теплоносителя через шланги/жесткие отводы трубопроводов, а также соединен кабельной системой с единым пультом системы автоматического управления термостенда или индивидуальными пультами управления термозонами/термосекциями согласно запрограммированного цикла термообработки (ТО) каждой термозоны через контроллер.
Устройство работает следующим образом.
По трубам обогрева пропускают теплоноситель и на поверхности формовочного основания создается равномерное распределение температуры на уровне 55-60°С, но так же может быть ниже (температура на поверхности металлического листа зависит от температуры теплоносителя, подаваемого из котельной) при этом утеплитель, отражающая изоляция, уложенная отражающей стороной вверх, теплопередающая стяжка покрывающая трубы обогрева, позволяют сохранять постоянную температуру и тепловой поток, направленный к рабочей поверхности формовочного основания. Все это обеспечивает максимальное использование тепловой энергии и равномерную теплопередачу при термообработке изделия. Время обогрева зависит от габаритов изделия и его специфических особенностей.
Регулировка и контроль параметров теплообработки каждой термозоны ведется с единого автоматического пульта управления термостенда или с индивидуальных пультов управления термозонами/термосекциями контроллером при получении передаваемых данных с узла распределения теплоносителя по кабельным линиям.
Температура на листе поддерживается согласно заданных оператором значений. Это достигается путем вычисления температуры нагрева листа металлопокрытия по математической модели: после окончания строительно-монтажных и пуско-наладочных работ проводится калибровка термостенда (пирометром замеряется реальная температура листа металлопокрытия и вычисляется среднее значение, затем вычисляется поправочный коэффициент) для каждой термозоны.
Основываясь на показаниях датчиков температуры в подающем и обратном коллекторах, а также поправочному коэффициенту, контроллер дает команду на 3-х ходовой клапан с сервоприводом для регулирования подачи или прикрытия теплоносителя в трубы обогрева. Контроллер регистрирует температуру теплоносителя (воды/масла/антифриза) на подаче, и выходе, считает и производит соответствие с запрограммированным процессом (со своими заданными параметрами).
Термозоны могут использоваться как одновременно, т.е. все вместе сразу (в едином цикле прогрева, с одинаковыми параметрами прогрева), так и индивидуально, т.е. каждая термозона или несколько термозон в разное время (цикл прогрева и параметры прогрева могут отличаться друг от друга; цикл и параметры прогрева могут быть у нескольких соседствующих друг с другом термозон одинаковыми, но при этом отличаться от других).
Преимущества заявляемого изобретения:
- равномерность нагрева рабочей поверхности и отсутствие значительных перепадов температур за счет контролируемого равномерно циркулирующего теплоносителя и расположенных с рассчитанным шагом двойных змеевиков, дает возможность эффективно прогревать железобетонные изделия с получением хорошего качества готовых изделий при наиболее экономичных затратах энергии.
- современная конструкция и эстетичный внешний вид;
- экономия тепловой энергии (вода циркулирует по замкнутому контуру, возвращаясь в котельную для догрева, что экономит топливо)
2
Расход 1 МВт тепла на 100 м термостенда
0,75 КВт электроэнергии на 1 термозону
Пиковые энергозатраты - не более 25% времени цикла термообработки (ТО)
Горячая вода + термостенд = 100% жби при минимальных затратах;
- универсальный термостенд позволяет сократить сроки изготовления железобетонных изделий за счет увеличения скорости гидратации вяжущего, что ведет к увеличению скорости набора прочности формуего изделия.
- возможность изготовления на каждых из m термозон неограниченной номенклатуры бетонных и железобетонных изделий с возможностью регулирования разных режимов термообработки.