УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФИБРОСОДЕРЖАЩЕЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ СМЕСИ
INSTALLATION FOR PREPARATION OF FIBRO CONSTRUCTION MIXTURE

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к устройствам для подготовки волокнистых материалов перед введением их в строительные и дорожно-строительные смеси для армирования последних.
Известны технические решения, направленные на устранение дефекта неравномерного распределения фиброволокна в разных направлениях по поверхности и объему строительно-дорожной смеси, в том числе и послойного распределения [патент РФ на изобретение №2014228, патент РФ на полезную модель №124625, авторские свидетельства SU №1235739, №1770131].
Однако некоторые из них направлены одновременно на несколько аспектов разрешения проблем качества смеси с фиброволокном, но недостаточно эффективны, другие не отвечают современным представлениям конструирования подобной техники.
Известно устройство для введения фиброволокна в строительную смесь, описанное в авторском свидетельстве SU №1549757. Устройство содержит корпус с загрузочными и выгрузочными отверстиями, питающие роторы, рыхлительный барабан с расположенными на его поверхности рядами колков, механизм подачи сжатого воздуха. Каждый колок имеет канал и расположенный на его торце Г-образный зацеп.
Известно также устройство для подачи фиброволокна, описанное в авторском свидетельстве SU №1779604. Устройство содержит приспособление для подвода воздуха и расходный бункер, у выгрузочного отверстия которого расположен барабан с отверстиями на боковой поверхности. В отверстиях размещены подпружиненные стержни с роликами на концах, контактирующие с установленным в центральной части барабана кулачковым элементом.
Наиболее близким аналогом является устройство для подготовки фиброволокна перед подачей его в строительную смесь, описанное в авторском свидетельстве SU №1763202, которое содержит смеситель с загрузочными и выгрузочными отверстиями, приспособление для подачи фиброволокна. Рабочий орган - распушиватель выполнен в виде вала с жесткими радиально расположенными элементами - щетками.
Недостатками всех описанных выше устройств и установок для подачи фиброволокна в строительную смесь, в том числе и наиболее близкого аналога, являются несовершенство с современности практически чисто механических устройств и, как следствие, отсутствие гарантированного равномерного распределения фиброволокон по объему строительной смеси.
Задачей заявляемого изобретения является гарантированное равномерное распределение фиброволокна в строительной смеси за счет конструктивного усовершенствования установки.
Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что установка для приготовления фибросодержащей строительной смеси содержит смеситель, рабочий орган подготовки фиброволокна, установленный перед смесителем и содержащий: бункер с шиберными заслонками на входе и выходе из него, снабженный элементом визуализации, измерителем температуры, нагревателем, вентилятором, и расщепитель фиброволокна, приводимый в движение электродвигателем, помещенный в вихревую камеру, имеющую патрубок для подачи в нее сжатого воздуха и отверстия для приема фиброволокна из бункера с одной стороны и выпуска фиброволокна в смеситель.
Заявляется также установка, в которой, наряду с вышеописанными признаками, расщепитель выполнен в виде размещенных на двух вертикально ориентированных валах рядов звездочек, установленных на каждом из валов с одинаковым шагом, расположенных ассиметрично со сдвигом и с возможностью обеспечения захода ряда звездочек одного вала в интервалы между звездочками второго вала.
Кроме того, заявляется установка со всеми вышеописанными признаками главного пункта формулы, в которой расщепитель выполнен в виде расположенных на двух валах колес зубчатой передачи.
Заявляется также установка, в которой наряду с вышеописанными в главном пункте расщепитель выполнен в виде помещенной на валу крыльчатки.
Кроме того, в установке элемент визуализации выполнен в виде смотровых окон.
Заявляется также установка, в которой элемент визуализации выполнен в виде видеокамер, установленных на расстоянии друг от друга с возможностью полного обзора пространства бункера и передачи информации на дисплей.
Кроме того, в заявляемой установке дополнительно вихревая камера и смеситель снабжены измерителями температуры.
Заявляется также установка, в которой, наряду с вышеописанными признаками, бункер снабжен регулятором нагрева воздуха.
Кроме того, заявляемая установка снабжена регулятором скорости вращения расщепителя.
Кроме того, заявляется также установка, в которой бункер рабочего органа подготовки фиброволокна выполнен конусообразным.
Новизна заявляемого решения (см. также раздел «сущность» заявляемого изобретения выше) заключается во введении в установку ряда узлов: вихревой камеры и вполне определенного набора (см. выделенное жирным шрифтом) контролирующих, регулирующих, исполнительных приспособлений для ввода воздуха в нее, а также для транспорта фиброволокна сквозь вихревую камеру и бункер до смесителя. Причем бункер рабочего органа оснащен отсутствовавшими ранее в аналогах измерительными и регулирующими приспособлениями для контроля и оптимизации динамических параметров узлов установки (см. также раздел «сущность»).
Названные узлы с сопутствующими им деталями (см. пункты формулы) отсутствовали ранее в подобных рабочих органах оборудования для обработки фиброволокон дорожно-строительных смесей и именно благодаря им заявляемое техническое решение переводится в ряд соответствующих современному уровню разработок, не ограничивающихся чисто механическими приемами конструирования обозначенных составных частей установки.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в гарантированном получении качественной дорожно-строительной смеси с фиброволокном, исключая наличие в ней неоднородностей в виде комков фиброволокна в одном или нескольких местах и отсутствия других погрешностей некачественно распределенного фиброволокна внутри смеси. Гарантированная равномерность распределения фиброволокна на любом участке строительной смеси с включением небольших по размеру (дискретных) элементов обеспечивается введением перед смесителем заявляемой установки не только бункера и вихревой камеры, но и разнообразных корректирующих приспособлений в них в тех или иных комбинациях (см. пункты формулы изобретения), способных обеспечить нужный по сложившимся обстоятельствам в процессе работы режим установки (см. пп. 3-10 формулы).
Обеспечивает качество подготовки фиброволокна в первую очередь и специально введенный в установку рабочий орган, оригинальными особенностями которого является наличие в нем, в том числе расщепителя, работающего по принципу «чесального устройства», когда коротко нарезанные волокна из плотно соединенных друг с другом слоев волокон становятся разделенными, легко перемещаемыми воздушными потоками, равномерно поступающими в смеситель и хорошо оседающими в объеме строительной смеси. Расщепитель этой заявляемой конструкции в сравнении с известными аналогами конструктивно выполнен в виде расположенных на валах, например, звездочек зубчатой передачи, причем в разных вариантах по выбору исполнителя: в интенсивном режиме расщепления в виде рядов звездочек (см. п. 2 формулы) или в обычном режиме в виде колес зубчатой передачи (см. п. 3 формулы).
В том же случае, когда роль расщепителя играет крыльчатка (п. 4 формулы), также повышается качество обработки слежавшегося фиброволокна. Это более простой и экономичный вариант, который используется не для самых труднообрабатываемых фиброволокон или для приготавливаемых смесей с меньшей насыщенностью фиброволокнами.
Для равномерного введения воздушных масс в смеситель предусмотрена система движения взвешенных частиц фиброволокна путем принудительных их движений с помощью электродвигателя и сжатого воздуха в специально установленной для этого вихревой камере, которая размещена перед смесителем.
Система шиберных заслонок бункера исключает потери частиц фиброволокна за счет ухода их из рабочего объема бункера по не заданному направлению для всех предлагаемых в изобретении случаев. Нагреватель и вентилятор обеспечивают подсушивание и отделение частиц фиброволокна друг от друга с самого начала пути фиброволокон, но не всегда на этом этапе окончательно. Остальные узлы и их детали с манипуляторами (регуляторы и т.д.) завершают вспушивание и расщепление по намеченным программам.
Изобретение поясняется с помощью Фиг., на которой позициями обозначены:
1 - смеситель,
2 - бункер рабочего органа подготовки фиброволокна,
3 - шиберная заслонка на входе бункера,
4 - шиберная заслонка на выходе бункера,
5 - нагреватель,
6 - вентилятор,
7 - шиберная заслонка для регулирования поступления тепла,
8 - расщепитель,
9 - электродвигатель,
10 - вихревая камера,
11 - патрубок для подачи сжатого воздуха,
12 - шиберная заслонка отверстия вихревой камеры для выпуска фиброволокна,
13 - опорная стойка,
14 - регулятор нагрева воздуха бункера,
15 - элемент визуализации,
16 - измеритель температуры бункера,
17 - измеритель температуры вихревой камеры,
18 - измеритель температуры смесителя,
19 - регулятор скорости вращения расщепителя.
Установка для приготовления фибросодержащей дорожно-строительной смеси включает рабочий орган подготовки фиброволокна, устанавливаемый перед смесителем 1. Одной из важных составляющих рабочего органа подготовки фиброволокна является бункер 2 с шиберными заслонками на входе 3 и выходе 4 из него. Бункер 2 снабжен нагревателем 5 с регулятором нагрева воздуха и вентилятором 6, шиберной заслонкой 7 для регулирования поступления тепла. Рабочий орган подготовки фиброволокна содержит расщепитель 8 (другую свою важную составляющую), приводимый в движение электродвигателем 9. Расщепитель 8 помещен в вихревую камеру 10. Последняя установлена после бункера 2 и имеет патрубок 11 для подачи в нее сжатого воздуха, а также отверстия для выпуска в смеситель 1 фиброволокна с шиберной заслонкой 12 с одной стороны и приема его из бункера рабочего органа подготовки фиброволокна 2, который закреплен на опорной стойке 13. Бункер 2 выполнен, как правило, конусообразным. Бункер 2 снабжен регулятором нагрева воздуха 14 и элементом визуализации 15 внутреннего пространства в виде видеокамер или смотровых окон. В случае выполнения его в виде видеокамер, последние установлены на расстоянии друг от друга с возможностью полного обзора пространства бункера 2 и выведения информации на дисплей. Бункер 2, вихревая камера 10 и смеситель 1 снабжены соответственно измерителями температуры 16, 17, 18 для возможности контроля и оптимизации динамики. Расщепитель 8 дополнительно снабжен регулятором скорости вращения 19, который при необходимости обеспечивает более или менее интенсивный режим воздействия на фиброволокно.
Работа заявляемого изобретения осуществляется следующим образом. Установка в составе смесителя 1 и рабочего органа подготовки фиброволокна, содержащего бункер 2, устанавливаемый на опорных стойках 13, и помещенный в вихревую камеру 10 расщепитель 8, размещается внутри завода строительных материалов и смесей или в непосредственной близости от него. Через трубу подачи на входе путем открытия шиберной заслонки 3 фиброволокно за счет гравитационных сил поступает в бункер 2. Шиберная заслонка 3 трубы подачи фиброволокна открывается с учетом необходимой производительности установки в зависимости от типа и производительности завода при непрерывном смешении входящих компонентов (при выпуске дорожно-строительных смесей). Для подачи и дозирования фиброволокна в установку применяется существующее стандартное серийно выпускаемое оборудование соответствующих заводов в виде дозаторов, датчиков, компрессоров, трубопроводов и т.д. После открытия шиберных заслонок 4 и 7 фиброволокна под действием гравитационных сил и теплого воздуха, поступающего от нагревателя 5 и вентилятора 6, направляются в вихревую камеру 10 на вращающийся расщепитель 8. Вращение последнего обеспечивается с различной заданной скоростью за счет электродвигателя 9 с редуктором и варьируется с помощью регулятора скорости вращения 19 в зависимости от требуемого состояния фиброволокна для выпуска дорожно-строительных смесей. В вихревой камере 10 установлен патрубок для подачи сжатого воздуха 11. При механическом воздействии расщепителя 8 и воздушного потока происходит равномерное вспушивание и расщепление фиброволокна без образования комков. За счет воздушного потока при открытой шиберной заслонке 12 через отверстие выпуска фиброволокно подается в смеситель 1. Установка для приготовления фибросодержащей строительной смеси снабжена нагревателем 5 и вентилятором 6 для просушки и нагрева фиброволокна перед введением в вихревую камеру 10 с целью улучшения качества композиционной дорожно-строительной смеси. Система шиберных заслонок 3, 4, 7, 12 бункера 2 исключает потери частиц фиброволокна за счет ухода их из рабочего объема бункера 2 по не заданному направлению. Бункер 2 имеет элемент визуализации 15, выполненный в виде смотровых окон или видеокамер, установленных на расстоянии друг от друга с возможностью полного обзора его пространства и передачи видеоинформации на дисплей. Бункер 2 изготавливают преимущественно конусообразной формы для повышения эффективности работ. Для оптимизации динамики процесса вспушивания используют измерители температуры 16, 17, 18 и регулятор нагрева воздуха 14, данные с которых поступают на выносной пульт управления.
Заявляемая установка реализована в виде опытного образца и проходит апробацию в подразделениях предприятий Саратовской области по производству дорожно-строительных материалов.