универсальный баросмеситель для приготовления пенобетона, бетонных смесей и строительных растворов

Формула изобретения

1. Баросмеситель для приготовления пенобетона, бетонных смесей и строительных растворов, включающий смонтированный на колесах корпус, установленный под углом к горизонту, ротор с лопастями, электропривод, пульт управления, систему подачи сжатого воздуха и водопитания, штуцер подачи сжатого воздуха, разгрузочный патрубок, эластичный элемент с обратимой деформацией с микроотверстиями, отличающийся тем, что над ротором соосно установлен разделитель потоков, прикрепленный к корпусу укосинами и представляющий собой тонкостенное тело вращения, а между разделителем потоков и ротором соосно установлена обечайка с лопатками, прикрепленная к ротору.

2. Баросмеситель для приготовления пенобетона, бетонных смесей и строительных растворов по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность разделителя потоков выполнена со сквозными пазами.

3. Баросмеситель для приготовления пенобетона, бетонных смесей и строительных растворов по п.1, отличающийся тем, что разделитель потоков выполнен в виде усеченного конуса, меньший диаметр которого обращен к ротору.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к смесителям и предназначено для применения в строительной индустрии для приготовления бетонных смесей, пенобетона и строительных растворов и их подачи к месту назначения.

Известен передвижной смеситель СБ-113 (К.М.Королев, Передвижные бетоно-растворосмесители и бетононасосные установки, Москва, «Высшая школа», 1986). Смеситель предназначен для приготовления бетонных смесей и строительных растворов. Установка включает смонтированную на тележке вертикально установленную чашу с электроприводом. В чаше помещен ротор с лопастями. Смеситель снабжен разгрузочным устройством и пультом управления. На роторе концентрично закреплен нижний конец вертикального вала, на котором с целью повышения производительности установки и улучшения качества смешивания установлены лопатки. Второй конец вала не закреплен. Ротор, вращаясь против часовой стрелки, отбрасывает смесь лопастями к стенкам чаши, откуда смесь поднимается по спирали и затем под действием силы тяжести возвращается к ротору и вновь вовлекается в движение.

Недостаток смесителя подобной конструкции заключается в том, что для увеличения ее вместимости и производительности чашу нельзя делать длинномерной (с высокими бортами). Связано это с тем, что увеличение высоты бортов влечет за собой увеличение длины вертикального вала с лопатками, а увеличение длины вала в свою очередь приводит к увеличению осевых биений и дисбалансу всего смесителя. Чтобы уменьшить биения, придется увеличить диаметр вала и заключить ее верхний конец в подшипниковую систему. Производительность установки можно повысить и другим путем - повышением числа оборотов ротора (в существующих установках оно составляет максимум 300 об/мин) или же изменением соотношения вода/цемент, то есть, уменьшением вязкости смеси за счет увеличения количества воды в единице объема. При этом увеличится подвижность бетонной смеси и сократится цикл приготовления одного замеса. Но из литературы известно (Ю.М.Баженов, Технология бетона, Москва, 2002 г.), что повышение подвижности смеси одним лишь увеличением содержания в ней воды (водопотребности) при неизменности составляющих материалов и их соотношения может нарушить связность, вызвать отделение воды и расслоение смеси. Отделившаяся вода как наиболее легкий компонент в бетоне поднимается вверх, размещается на открытой верхней поверхности уложенной бетонной смеси и, насыщая этот верхний слой, делает его наиболее рыхлым и слабым местом в конструкции. Каждый лишний процент воды, сверх обеспечивающей водопотребности цемента снижает прочность бетонной смеси на 1-3%, а морозостойкость на 5-15%.

На этом же принципе работы основана конструкция виброгазобетоносмесителя типа СМС-40Б (В.И.Большаков, Производство изделий из ячеистого бетона по резательной технологии, Днепропетровск, «Пороги», 2003). В корпусе смесителя расположен ротор и вертикальный вал с перемешивающими лопатками. Один конец вала соединен с приводом, а второй конец вала безопорный. Смесителю присущи те же недостатки, что и смесителю СБ-113.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбрана установка для приготовления пенобетона аэрированием (патент RU №2252868), по сути представляющая собой баросмеситель. Установка включает в себя смонтированный на колесах длинномерный корпус, установленный под углом к горизонту. Корпус снабжен загрузочным люком и штуцером подачи сжатого воздуха. На дне корпуса помещен ротор с лопастями, приводимый в действие электроприводом, а также разгрузочный патрубок с вентилем. Управление установкой осуществляется с пульта управления, на котором установлена контрольно-измерительная аппаратура. Конструкция снабжена системой подачи сжатого воздуха и водопитания. На дне баросмесителя вокруг его ротора в пазу размещен эластичный элемент с обратимой деформацией (шланг), в котором сделаны микроотверстия. Через микроотверстия в полость баросмесителя подается сжатый воздух для аэрирования раствора.

Недостаток установки заключается в том, что с ее помощью можно приготовить только пенобетон и строительные растворы, но нельзя приготовить бетонные смеси (например, с щебенкой), т.к ротор, размещенный на дне длинномерного корпуса смесителя, не способен обеспечить циркулирование (перемешивание) тяжелой бетонной смеси по всему его объему.

Целью данного изобретения является создание универсальной установки, на которой можно было бы приготовить пенобетон, строительные растворы и бетонные смеси с заданной водопотребностью и возможностью подачи готового продукта к месту назначения.

Достигнута поставленная цель созданием циркулируемого потока приготавливаемой смеси, направленного от ротора, размещенного на дне корпуса баросмесителя, к его горловине (загрузочному люку) и обратно. Направленный поток создает разделитель потоков, установленный в корпусе баросмесителя соосно ротору, представляющий собой тонкостенное тело вращения, например, в виде цилиндра или усеченного конуса. Разделитель потоков закреплен к корпусу укосинами. Между нижней плоскостью разделителя потоков и верхней плоскостью лопастей ротора образован зазор.

Для более интенсивного перемешивания приготавливаемых смесей в зазоре между нижней плоскостью обечайки и верхней плоскостью лопастей ротора может быть установлена вращающаяся обечайка с лопатками, закрепленная к ротору, а боковая поверхность разделителя потоков снабжена сквозными пазами. Разделитель потоков и обечайка установлены соосно ротору. Такое конструктивное решение способствует интенсивному и равномерному перемешиванию бетонной смеси в длинномерном корпусе без применения дополнительного вала с закрепленными на нем лопатками, распределенными по всей его длине.

Устройство универсального баросмесителя для приготовления пенобетона, бетонных смесей и строительных растворов (УБПБ) приведено на чертежах. На фиг.1 приведен общий вид баросмесителя. На фиг.2 приведен фрагмент корпуса баросмесителя с размещенным внутри него разделителем потоков и ротором с обечайкой и лопатками.

УБПБ включает в себя корпус 1, на дне которого установлен привод прямого действия (электродвигатель) 2, на оси 3 которого установлен ротор 4. Ротор снабжен лопастями 5, над которыми установлена обечайка 6, представляющая собой отрезок трубы. Внутренняя поверхность обечайки снабжена лопатками 7. Соосно обечайке установлен разделитель потоков 8, представляющий собой тонкостенное тело вращения (например, отрезок цилиндрической трубы или отрезок конусной трубы, меньший диаметр которого обращен к ротору). Разделитель потоков закреплен к корпусу баросмесителя укосинами 9. Между нижней плоскостью разделителя потоков и верхней плоскостью обечайки образован зазор S. Боковая поверхность разделителя потоков выполнена со сквозными пазами 10. На дне корпуса баросмесителя вокруг ротора в пазу уложен эластичный элемент с обратимой деформацией 11 (кислородный шланг), поверхность А которого, выходящая в полость баросмесителя, снабжена множеством микроотверстий 12 (проколов), через которые, используя систему подачи воздуха, в полость баросмесителя под давлением поступает сжатый воздух для аэрации раствора. Корпус баросмесителя установлен на колесах 13. Переднее колесо установлено на стойке 14, которая механически переводится из рабочего в транспортное положение (складывается вдоль корпуса). На дне корпуса предусмотрен разгрузочный патрубок 15 с вентилем 16. Загрузочный люк 17 закрывается крышкой 18 изнутри пневмоприводом (на чертежах не указан). В шкафу пульта управления 19 размещены система подачи сжатого воздуха и водопитания и контрольно-измерительная аппаратура. Корпус баросмесителя снабжен штуцером подачи сжатого воздуха 20 для создания избыточного давления в полости баросмесителя в процессе выгрузки готового продукта. Стрелками указано направление движения бетонной смеси.

Универсальный баросмеситель для приготовления пенобетона, бетонных смесей и строительных растворов работает в трех режимах. Работа баросмесителя в режимах приготовления строительных растворов и пенобетона ничем не отличается от работы установки, приведенной в качестве прототипа.

В режиме приготовления строительных растворов через загрузочный люк 17 в баросмеситель загружаются ингредиенты, через систему водоснабжения подается вода и все это перемешивается лопастями 5 вращающегося ротора 4. После достижения заданной консистенции раствора крышка 18 закрывается при помощи пневмопривода, и в полость баросмесителя через штуцер 20 подается сжатый воздух. Под воздействием давления воздуха раствор через открытый вентиль 16 и разгрузочный патрубок 15 поступает в пожарный рукав и подается к месту назначения.

Режим приготовления пенобетона отличается от режима приведенного выше тем, что в процессе перемешивания раствора в зону перемешивания, т.е в зону, расположенную вокруг ротора смесителя, подается сжатый воздух. Для этого на дне корпуса 1 смесителя вокруг ротора 4 устроен кольцевой паз, в котором уложен эластичный материал с обратимой деформацией 11 (например, резиновый шланг). В нем сделано множество микроотверстий 12. В исходном состоянии эти отверстия закрыты в силу эластичных свойств самого материала. При подаче сжатого воздуха микроотверстия приоткрываются, и воздух проникает в корпус смесителя. Образовавшиеся на поверхности эластичного элемента пузырьки воздуха, не успев увеличиться до макроразмеров, срываются турбулентным потоком цементного раствора, который перемешивается в корпусе смесителя вращающимися лопастями ротора, и аэрируют раствор, равномерно распределяясь в его массе.

В обоих приведенных выше режимах приготовление растворов может быть проведено и без применения в конструкции баросмесителя разделителя потоков 8 и обечайки 6 с лопатками. Введение новых конструктивных элементов связано с необходимостью универсализации баросмесителя - приготовления бетонных смесей на этой же установке.

В режиме приготовления бетонных смесей в баросмеситель с уже вращающимся ротором через систему водопитания заливается необходимое количество воды. Вода циркулирует изначально через зазор S и зазор между нижней плоскостью обечайки и ротором, образуя вращающийся поток в придонной области баросмесителя. По мере добавления через загрузочный люк 17 цемента, а затем песка и щебенки раствор густеет, и постепенно за счет центробежных сил отбрасывается к бортам корпуса 1 баросмесителя и, двигаясь в промежутке между бортами и боковой поверхностью разделителя потоков 8, поступает во внутреннюю полость разделителя потоков и обратно к ротору. Таким образом, в полости баросмесителя образуются две области: область с избыточным давлением, размещенным между разделителем потоков и корпусом баросмесителя, и область с разрежением, расположенная внутри разделителя потоков. За счет перепада давления цементный раствор образует вращающийся поток по всему объему длинномерного корпуса баросмесителя. Такая конструкция обеспечивает интенсивное перемешивание не только пенобетона и строительных растворов, но и тяжелой бетонной смеси, причем используя энергию невысоких лопастей ротора, размещенного на дне баросмесителя, и позволяет выдерживать параметры заданной водопотребности. Испытания опытного образца подтверждают правильность выбранного технического решения. Для минимизации энергетических затрат на создание областей с разными давлениями и увеличения скорости и интенсивности перемешивания бетонных смесей, как вариант, над лопастями ротора может быть дополнительно установлена обечайка 6 с лопатками 7, а боковая поверхность разделителя потоков выполнена со сквозными пазами 10.