Схема приготовления бетонной смеси установок высотного и партерного типов
- Схема приготовления бетонной смеси установок высотного и па
ртерного типов, описание технологического процесса приготовления бетонной смеси.
Заводы и установки по производству бетона и раствора по расположению и компоновке основного технологического оборудования могут быть высотного или партерного (ступенчатого) типов.
При высотной схеме производится однократный подъем всех составляющих бетона и дальнейшее движение всех материалов происходит под действием сил тяжести. Особенности такой компоновки: малая площадь застройки и большая высота зданий.
Партерная схема предусматривает двух- или трехкратный подъем материалов. Эти установки обычно инвентарные, сборно-разборного типа. При двухступенчатой компоновке оборудования поступающие со складов сырьевые материалы поднимаются дважды - первоначально в расходные бункера и потом - в смесители. Подача составляющих после их дозирования может осуществляться или ленточными конвейерами, или ковшовыми элеваторами, или скиповыми подъемниками. Такая компоновка предприятий увеличивает количество механизмов, площадь застройки, объем строительно-монтажных работ и число обслуживающего персонала. Однако ввиду отсутствия сооружений большой высоты строительно-монтажные работы проще и дешевле.
Технологический процесс получения бетонной смеси состоит из четырех последовательных стадий: приемки, аккумулирования и дозировки компонентов, приготовления и выдачи бетонной смеси (рис.1). Параллельно с этими технологическими стадиями могут производиться операции по активизации вяжущего, а также по обработке воды.
Рис.1. Принципиальная схема приготовления бетонной смеси. Стадии процесса:
I – приёмка материалов;
II – аккумулирования и дозирования компонентов;
III – перемешивание смеси;
IV – выдача смеси.
1 – пневмотранспорт цемента; 2,4 – циклон и фильтры; 3 – питатель; 5 – загрузочное устройство; 6 – транспортёр; 7 – ёмкости для воды и жидких добавок; 8 – ёмкости для хранения материалов; 9,10 – верхние и нижние ограничители уровня; 11, 12, 13, 14 – дозаторы; 15 – загрузочная воронка; 16 – перекидной клапан; 17 – бетономешалки; 18 – раздаточные бункера; 19 – устройство для активации цемента.
Приготовление бетонной смеси в установках непрерывного действия (рис. 2) включает в себя непрерывное выполнение тех же самых операций, как и в установках и заводах цикличного действия: приемку материалов, аккумулирование и дозирование компонентов, перемешивание смеси, выдачу смеси.
Для непрерывного приготовления бетонной смеси применяются двухвальные смесители шнекового типа или же гравитационные непрерывного действия.
Переход от порционного приготовления к непрерывному намного облегчает полную автоматизацию процесса. Поэтому наибольшее распространение получают заводы-автоматы и цехи-автоматы,
Работа смесительных установок в цехах-автоматах обычно построена по технологической схеме, показанной на рис. 2. Выдача исходных материалов выбор марки бетона, дозирование, перемешивание компонентов, выдача смеси на транспортные средства и весовой контроль выпускаемой продукции осуществляются в цехе автоматически по программе, зашифрованной в перфокарте. Себестоимость приготовления смеси и расход электроэнергии в
цехе-автомате непрерывного действия примерно в 1,5 раза меньше, чем на такой же установке периодического действия. Выбор выгодного применения установок непрерывного действия зависит от предполагаемого объема работ и стабильности режима потребления бетона.
Рис. 2. Схема бетоносмесительного отделения непрерывного действия:
1 - доставка заполнителей; 2 - подача заполнителей;
3, 4 - питатели;
7 - сборная воронка; 8 - вибротранспортер; 9 - бункер для заполнителей; 10 - маятниковый дозатор; 11 - дозатор цемента; 12 - бункер цемента; 13 - дозатор воды; 14 - бойлер; 15 - дозатор добавок; 16 -ковшовый элеватор; 17 - силосная банка для цемента; 18 - установка для подготовки добавок; 19 - винтовой конвейер; 20 - пневматическая подача цемента; 21 - шнековый разгрузчик; 22 - приемный бункер; 23 - автоцементовоз.
По компоновке оборудования в вертикальной плоскости бетоносмесительные установки делятся на одноступенчатые и двухступенчатые. Для установок с одноступенчатой компоновкой (рис. 3) требуется лишь однократный подъем составляющих смеси.
Затем они перемещаются самотеком под действием силы тяжести в агрегаты, расположенные ниже. Все основные агрегаты расположены один под другим по вертикали. Заполнители подаются из приемного бункера 1
наклонным ленточным конвейером 2 вверх на поворотный ленточный питатель 4 и через него в соответствующие отсеки расходного бункера 3. Цемент сжатым воздухом направляется по трубе в циклоны (где он очищается от воздуха), из которых поступает в силос 5 и далее винтовым конвейером 7 - в дозатор 8.
Отмеренные дозаторами песок, щебень, цемент и вода поступают в бетоносмеситель 9 принудительного действия. Готовая смесь выгружается в раздаточный бункер 10 и из него выдается в транспортные средства. Работой установки управляет один оператор с пульта 11.
Рис.3 Схема одноступенчатой бетоносмесительной установки:
1,10 – бункера; 2, 7 – конвейеры; 3 – расходный бункер песка и щебня; 4 – питатель; 5 – силос цемента; 6 – дозатор песка и щебня; 8 – дозатор цемента; 9 – бетоносмеситель; 11 – пульт управления.
В бетоносмесительной установке с двухступенчатой компоновкой (рис. 4) песок и щебень поднимаются дважды - первоначально ковшовым конвейером 4 через поворотную воронку 5 в отсеки расходного бункера 3 и вторично из отсеков после дозирования в дозаторе 2 скиповым подъемником 10 в бетоносмеситель 8.
При двухступенчатой компоновке бетоносмесительной установки увеличиваются площадь застройки завода и объем строительных работ. Строительные и монтажные работы упрощаются, поскольку отсутствуют сооружения большой высоты.
Рис. 4 Схема двухступенчатой бетоносмесительной установки:
1, 3 – приёмный и расходный бункера; 2 – дозатор песка и щебня; 4 – ковшевой конвейер; 5 – поворотная воронка; 6 – силос цемента; 7 – дозатор цемента; 8 – бетоносмеситель; 9 – кабина управления; 10 – скиповый подъёмник.
2. Классификация бетоносмесителей. Кинематические схемы бетоносмесителей.
Бетоносмесители, относятся к основному технологическому оборудованию, предназначенному для приготовления бетонных смесей.
Получение бетона и раствора заданных марок и свойств, отвечающих соответствующим требованиям, обеспечивается совокупностью многих факторов, из которых первостепенное значение имеют качество исходных компонентов и эффективность работы смесительного оборудования. Для приготовления бетонов и растворов применяются смесители различной конструкции.
На рис. 5 показана схема классификации смесителей для приготовления бетонных и растворных смесей, а на рис. 6 схемы приготовления бетонных смесей в смесителях различных типов.
Смесители классифицируются по следующим признакам:
по технологическому назначению - для приготовления бетонов разных видов (тяжелого, ячеистого, силикатного, керамзитобетона, полимербетона и т. п.), для приготовления строительных растворов;
по характеру работы - цикличные и непрерывного действия;
по способу смешения - гравитационные (барабанные) и принудительного действия (лопастные);
по конструкции рабочих органов - с цилиндрическим и грушевидным барабаном, с двухконусным барабаном, с вертикально расположенными смесительными валами (тарельчатого типа) и с горизонтально расположенными смесительными валами (лоткового типа);
по способу перебазирования - передвижные и стационарные.
Рис. 5. Схема классификации бетонорастворосмесителей.
Рис.6. Схемы приготовления бетонной смеси в бетоносмесителях:
а – цикличного действия; 1 – загрузка материалов; 2 – перемешивание; 3 – выгрузка бетонной смеси;
б – непрерывного действия; в – в гравитационном; г – принудительного смешения.
Гравитационные бетоносмесители.
В гравитационных смесителях исходные компоненты смеси поднимаются во вращающемся барабане, на внутренней поверхности которого жестко закреплены лопасти, и затем под действием силы тяжести падают вниз. Процесс повторяется несколько раз, благодаря чему получается смесь, однородная по составу. Загрузка исходных компонентов смеси производится через загрузочное отверстие в барабане, а разгрузка или через разгрузочное отверстие, или путем опрокидывания барабана.
Бетоносмеситель СБ-91(рис.7.) состоит из рамы, смесительного барабана, траверсы со встроенным редуктором, механизма вращения и механизма опрокидывания барабана.
Рис. 7. Бетоносмеситель СБ-91.
1 – барабан; 2 – стойка; 3 – траверса; 4 – редуктор; 5 – электродвигатель;6 – опора траверсы.
Рис.8. Гидрокинематическая схема бетоносмесителя СБ-91.
1 – бак для масла; 2 – фильтр; 3 – гидрораспределитель; 4 – гидроцилиндр; 5 – рычаг; 6 – траверса; 7 – смесительный барабан; 8 – редуктор; 9 – клапан; 10 – гидронасос4 11 – электродвигатель.
Бетоносмеситель СБ-93
Рис. 9. Пневмокинематическая схема бетоносмесителя СБ-93:
1 – подшипники качения; 2 – зубчатые колёса; 3 – зубчатый венец; 4 – воздухораспределитель; 5 – запорный вентиль; 6 пневмоцилиндр.
3. Классификация дозаторов.
Для получения бетонной смеси или раствора заданного состава необходимо правильно отмеривать количество составляющих перед поступлением их в смеситель. Процесс отмеривания материалов называется дозированием.
Устройства для отмеривания количества составляющих называют дозаторами.
По принципу действия различают дозаторы объемные, весовые и смешанные (объемно-весовые), однокомпонентные и двухкомпо-нентные.
Объемные дозаторы сыпучих материалов наиболее просты по конструкции, однако, точность дозирования их невысокая. Она зависит от физико-механических свойств (влажности, крупности, плотности) сыпучих материалов, а также от способа заполнения мерных сосудов (интенсивности и высоты напол-нения, степени уплотнения). Точность дозирования снижается с увеличением крупности материалов, интенсивности и высоты их падения (истечения).
Объемные дозаторы жидкости в отличие от дозаторов сыпучих материалов дают возможность более точно дозировать жидкость, так как ее плотность при постоянной температуре изменяется незначительно.
Весовые дозаторы сыпучих материалов более сложны по конструкции, но позволяют дозировать с меньшей погрешностью. Влияние ряда факторов (крупности, плотности, интенсивности наполнения, высоты падения и степени уплотнения материалов) на погрешность взвешивания в значительной степени сглаживается.
Такой вид дозирования применяют на всех установках средней и большой производительности.
Объемно-весовые дозаторы используют при отмеривании двух материалов, причем один из них по объему, а другой досыпают до заданной суммарной массы.
Однокомпонентные весовые дозаторы цикличного действия могут дозировать только один компонент смеси.
Двухкомпонентные весовые дозаторы цикличного действия могут отмеривать два компонента бетонной смеси за цикл действия.
По способу управления различают дозаторы с ручным, дистанционным и автоматическим управлением.
При ручном управлении цикличных дозаторов затворы бункеров открывает и закрывает машинист.
При дистанционном управлении загрузку, дозирование и выгрузку производят с пульта управления. Наблюдая за стрелками циферблатных указателей, нажимают кнопки (ключи, тумблеры) после достижения стрелками заданных значений доз.
При автоматическом управлении загрузка, дозирование и выгрузка материалов происходят автоматически, т.е. без вмешательства машиниста. Электрическая схема таких дозаторов позволяет автоматизировать их работу.
В цикличных дозаторах ручное и дистанционное управление используют как на объемных, так и на весовых дозаторах, автоматическое - только на весовых.
По схеме подвески весовых бункеров различают рычажные и безрычажные дозаторы, т.е. на тензометрических преобразователях. В дозаторах второго типа масса материала воспринимается тензорезисторами и преобразуется в электрические сигналы, которые передаются в систему автоматики бетоносмесительного завода или цеха.
Двухкомпонентный дозатор (рис.10) последовательно дозирует два компонента сырьевой смеси в один весовой бункер 16. По линии 19 подается внешний сигнал с командой включения питателя 2 первого компонента.
Питатель 2 с максимальной производительностью подает первый компонент из бункера 1в бункер 16. По мере увеличения массы первого компонента в бункере 16 через рычажную систему 14 происходит перемещение стрелки весоизмерительной головки 5. Когда стрелка достигнет датчика грубого взвешивания 6 первого компонента, что соответствует 95 % заданной массы первого компонента, он
подает сигнал на усилитель 77, который, воздействуя на блоки питания и управления 18, уменьшит производительность питателя 2 примерно в 10 раз. Когда навеска первого компонента достигнет заданной массы, стрелка весоизмерителя 5 достигнет датчика тонкого взвешивания первого компонента 7. Последний подает сигнал на У1 (77), который выключит БПУ1 (18) и соответственно подачу материала питателем 2 первого компонента и включит БПУИ (77). При этом питатель 3 начнет с максимальной производительностью подавать второй компонент в бункер 16. Далее грубое и тонкое дозирование второго компонента происходит так же, как и первого. После достижения стрелкой весоизмерителя 5 датчика тонкого взвешивания 9 второго компонента (что соответствует заданной массе второго компонента) он подает сигнал на УИ (77) и последний выключит БПУП (10) и питатель 3 и через электропневмозолотник 13 включит пневматический привод затвора 75. При этом навеска первого и второго компонентов поступит в технологическую линию. Вновь дозатор начнет работать после поступления следующего внешнего сигнала по линии 19. Датчики 6, 7, 8 и 9 могут устанавливаться в любой точке циферблатного указателя весоизмерительной головки 5. Таким образом, оператор имеет возможность при наладке дозатора установить любую необходимую величину навески первого и второго компонентов.
Рис. 10. Двухкомпонентный весовой дозатор цикличного действия.
Весовые дозаторы непрерывного действия подразделяют на два типа: одноступенчатые, сочетающие в одном агрегате устройства для взвешивания материала и регулирования его подачи, и двухступенчатые, в которых названные устройства разделены, ввиду чего эти дозаторы, хотя они и конструктивно сложнее, работают более стабильно, меньше реагируют на колебания столба материала в бункере и изменения его механических свойств.
Структурная схема одноагрегатного дозатора с регулированием по массе материала и скорости его движения v = const представлена на рис. 11.
Рис. 11. Схема одноагрегатного дозатора с консольным весовым ленточным питателем и регулированием по массе:
1 – уравновешивающий груз; 2 – консольная подвеска питателя; 3 – рычажная система привода шибера; 4 – бункер с материалом; 5 – шибер; 6 – ленточный питатель.
Положение груза 1 на консольной подвеске 2 выбирается таким, чтобы mгр gl2 = mгр gl1. Если плотность материала возрастает, то тм увеличивается против заданной величины и консоль 2 поворачивается относительно точки О по часовой стрелке на некоторый угол. При этом рычажная система 3 опускает шибер 5 и соответственно уменьшает толщину слоя материала h, т. е. снижает mg, до заданного значения. Если плотность материала уменьшается, то все происходит в обратном порядке - шибер открывается и увеличивает mм до заданного значения.
Структурная схема двухагрегатного дозатора с регулированием по массе материала при v = const показана на рис. 12. Задание производительности (т. е. величины mм), осуществляется изменением положения груза 8. Когда масса материала на питателе (mм) 3, установленном на опоре 4, соответствует заданной, индуктивный датчик 5 находится в электрически нейтральном положении. Если mм увеличивается против заданного значения, индуктивный датчик 5 вырабатывает сигнал, который через усилитель 6 воздействует на блок питания и управления 7 электромагнитным вибро возбудителем таким образом, что амплитуда колебаний, а следовательно, и производительность питателя 2 снижаются. При этом масса материала mм, поступающая из бункера 1 на питатель 3, также снижается. Это происходит до тех пор, пока mм не достигнет заданного значения. При снижении mм против заданного значения система работает аналогично, но производительность питателя 2 увеличивается.
Рис. 12. Схема двух агрегатного дозатора с консольным весовым ленточным питателем и регулированием по массе.
4. Автоматизация процессов приготовления бетонной смеси.
Система автоматизации смесительной установки должна обеспечивать:
- автоматический режим работы всей установки или отдельных ее узлов (складов заполнителей и цемента, отделений расходных бункеров, дозировочного, смесительного, готовой смеси); при автоматическом режиме всей установки должна быть обеспечена возможность функционирования всех отделений при ручном управлении (с местным пультом) или дистанционном (с диспетчерского пункта);
- автоматический запуск и остановку всей установки или отдельных узлов в последовательности, обусловленной блокировочными зависимостями (как правило, транспортирующие машины и технологические агрегаты запускаются и останавливаются вхолостую, без материала);
- немедленное автоматическое отключение любого агрегата, отдельных узлов или всей установки в аварийном состоянии (при этом должна учитываться необходимость отключения только того оборудования, которое в аварийной ситуации может выйти из строя, особенно, если это угрожает персоналу); помимо автоматического отключения оборудования, должна быть предусмотрена возможность его ручного отключения (с местных пультов) или дистанционного (с диспетчерского пульта управления);
- автоматическое отключение вспомогательного оборудования, связанного блокировочными зависимостями с каким-либо основным агрегатом, находящимся в аварийном состоянии;
- автоматическую сигнализацию (световую, звуковую) о пуске, остановке, нормальной работе или аварийном состоянии агрегатов, на местных пультах и диспетчерском пульте управления;
- дистанционный контроль и регистрацию хода технологического процесса и основных его параметров;
- автоматическую защиту транспортирующих механизмов и технологического оборудования от перегрузки, переполнения материалами и сигнализацию об этом;
- автоматическую сигнализацию о нарушении технологической последовательности операции или блокировочных зависимостей;
- возможность отключения любого агрегата для ремонтно-на-ладочных работ;
- автоматический сблокированный пуск и остановку вентиляционного и аспирационного оборудования;
- автоматический учет и регистрацию поступления сырьевых материалов и выдачи готовой смеси;
- автоматическую сигнализацию и защиту при грубом нарушении техники безопасности обслуживающим персоналом;
- автоматическую противопожарную защиту и сигнализацию.
Для автоматического управления всеми технологическими процессами современных бетонных заводов, цехов и установок в настоящее время разработан комплект аппаратуры «АКА-БЕТОН» (рис. 13).
Аппаратура «АКА-БЕТОН» включает набор элементов для построения подсистем автоматического управления процессами дозирования, смешивания и выдачи готовой смеси, а также для управления процессом подачи материалов в расходные бункера. Эти подсистемы монтируют на общем пульте управления. Комплект «АКА-БЕТОН» предназначен для установок, скомпонованных как по вертикальной, так и партерной схеме, и позволяет автоматизировать
установки со смесителями объемом от 250 до 3000 л, выпускающие смеси любого состава.
В комплекте «АКА-БЕТОН» для управления операциями технологического процесса предусмотрены базовые подсистемы. Для автоматического и дистанционного управления и визуального контроля
подачи материалов в расходные бункера в комплекте «АКА-БЕТОН» используют подсистему 16 «Кактус», для управления дозированием, смешиванием и выдачей
готовой смеси - подсистему 15 «Униблок».
К базовым подсистемам может быть подсоединена дополнительная система 14 «Сузи», при которой марки цементобетонной смеси задаются дистанционно и автоматически (жетонами, перфокартами и т. п.) или вводятся поправки.
Рис.13. Схема системы автоматического управления многосмесительной установки с применением агрегатированных комплектов аппаратуры «АКА-БЕТОН» :
1 -3; 10 – преобразователи; 4, 5 – указатели предельных уровней материала в бункерах; 6 – исполнительные механизмы; 7 -9; 18 – дозаторы; 11 – сборная воронка; 12 – бетоносмеситель; 13 – бункер готовой смеси; 14 – система «Сузи»; 15 – подсистема «Униблок»; 16 – подсистема «Кактус»; 17 – циферблатные указатели.
5. Расчёт производительности бетоносмесителей, дозаторов, бетоносмесительного узла.
Производительность бетоносмесителей
где VЗ – вместимость смесителя по загрузке, л;
zЗ – число замесов в час;
t1, t2, t3, t4 – продолжительность соответственно загрузки, смешения, выгрузки и возврата барабана в исходное положение или закрытия затвора;
kВ – коэффициент выхода бетонной смеси, kВ = 0,65…0,70;
kИ – коэффициент использования смесителя по времени, kИ=0,85…0,9.
Производительность дозаторов QД определяют по данным их технических характеристик:
- для цикличных дозаторов максимальная производительность Qmax
- минимальная производительность Qmin
где Mmax, Mmin – соответственно максимальная, минимальная масса взвешиваемой дозатором порции, кг;
t – время цикла взвешивания,с.
Годовая производительность бетоносмесительного цеха
FД – расчётный (действительный фонд времени работы оборудования, ч;
Vб – ёмкость барабана, м3;
nГ – количество смесительных машин в цехе.
6. Список литературы
1. Бетоносмесительные
заводы и установки. (Конструкции,
технические характеристики, расчёт).
Учебное пособие для вузов. / Л.А.
Хмара, А.С. Шипилов, Ю.В.
2. Назаренко І.І., Туманська О.В., Машини і устаткування підприємств будівельних матеріалів. Конструкції та основи експлуатації. Підручник. –К.: Вища шк.., 2004.
МІНИСТЕРСТВО ОСВІТИ, НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та
архітектури»
Кафедра будівельних та дорожніх машин
Контрольна робота
з дисципліни:
«АУТП»
Виконав:
Романовский Т.Г.
Перевірив:
Шипилов А.С.
