Тарілчасто-валковий активатор бетонної суміші

Реферат: Винахід належить до обладнання для механічної активації жорстких бетонних сумішей перед формуванням із них дрібноштучних будівельних виробів методами вібро- або напівсухого пресування, в якому процес активації відбувається шляхом багаторазового прокатування й перетирання під валками товстого рихлого шару бетонної суміші. Тарілчасто-валковий активатор бетонної суміші, що містить нерухомий таріль з внутрішнім кільцем регулювання товщини шару, яке примикає до меншого діаметра тареля, і розташовані на його горизонтальній робочій поверхні конічні валки, осі яких шарнірно з'єднані з вертикальним валом тягами. При цьому, що осі валків змонтовані на тягах з можливістю переміщення відносно тяг, шарніри тяг прикріплені до вала нижче поверхні тареля на відстані, яка дорівнює 0,5…0,7 середнього радіуса тареля, а на вертикальному валу змонтований регульований упор тяг. Винахід забезпечує ефективну активацію різноманітних сумішей - цементно-піщаної, цементнодоломітової, шлако- та золо-цементної тощо за рахунок встановлення оптимального зусилля притискання валків до шару оброблюваної бетонної суміші й раціональної товщини шару суміші. UA 107261 C2 (12) UA 107261 C2 UA 107261 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до обладнання для механічної активації сировинних, зокрема бетонних сумішей перед їх використанням, в якому процес активації відбувається шляхом багаторазового прокатування й перетирання під валками товстого рихлого шару зволоженої суміші. Основними чинниками активації є оголення активних поверхонь зерен заповнювачів, округлення зерен лещатної та голчастої форм з руйнуванням слабких зерен. Відомі агрегати валкового типу з обертовим тарелем й декількома валками, що обертаються навколо умовно нерухомих осей [1]. Більш ефективними є тарілчасто-валкові агрегати, у яких таріль виконаний нерухомим, а осі валків з'єднані з вертикальним валом, що дає змогу забезпечити багатократне перетирання оброблюваної суміші під час прокатування товстого зволоженого шару під валками. Вибраний як прототип тарілчасто-валковий активатор бетонної суміші - містить таріль з кільцем регулювання товщини шару й розташовані на робочій поверхні тареля валки, вісі яких шарнірно з'єднані з вертикальним валом тягами [2]. Цей агрегат безперервної дії здатний забезпечити таку кількість взаємодій валків із шаром суміші (прокатувань шару під валком), яка достатня для активації останньої. Однак, вибраний як прототип агрегат не може забезпечити встановлення оптимального зусилля притискання валків до шару, необхідного для конкретної оброблюваної бетонної суміші, а також раціональної товщини шару h . Різні бетонні суміші потребують різного рівня тиску на шар і так званої питомої роботи активації. Надто високий тиск на шар суміші, створюваний надмірним зусиллям притискання, замість активації приводить до подрібнення зерен заповнювача, що зводить нанівець позитивний ефект активації. Недостатні рівень тиску й зусилля притискання теж зменшують позитивний ефект активації. Те саме стосується й питомої P  f  z0 роботи активації A пит  , яка визначається означеними зусиллям притискання P і Bh товщиною шару h ( f - коефіцієнт опору перекочування валків шириною B по шару, z 0 кількість циклів прокатувань шару кожним валком). Потрібний рівень питомої роботи активації й, відповідно, енергоємність процесу зменшуються по мірі нарощування товщини шару суміші під валком, тобто кожна суміш потребує своєї раціональної товщини шару. Вибраний як прототип тарілчасто-валковий активатор бетонної суміші не містить засобів регулювання означеного зусилля притискання, яке визначається відцентровою силою. Кільце регулювання товщини шару прототипу, як виявилося, без додаткових засобів не здатне регулювати товщину шару бетонної суміші на тарелю через збільшення зазору між торцем валка та кільцем у разі збільшення товщини шару. Таким чином, суттєвим недоліком прототипу є відсутність засобів регулювання зусилля притискання валків до шару і товщини шару. Даним винаходом розв'язується задача підвищення ефективності тарілчасто-валкового активатора бетонної суміші за рахунок уведення у нього засобів регулювання як товщини шару оброблюваної бетонної суміші, так і зусилля притискання валка до шару і, відповідно, тиску на шар. Поставлена задача розв'язується тим, що вісі валків змонтовані на тягах з можливістю переміщення відносно тяг, причому шарніри тяг прикріплені до валу нижче поверхні тареля на відстані, яка дорівнює 0,5…0,7 середнього радіуса тареля, а на вертикальному валу змонтований регульований упор тяг. Прикріплення шарнірів тяг до валу нижче робочої поверхні тареля нарощує складову відцентрової сили, яка діє на валок у напрямку тареля, забезпечуючи можливість регулювання зусилля P притискання валка до шару й тиску на шар до рівня, оптимального для конкретної суміші. Якщо відстань від робочої поверхні тареля до шарнірів кріплення тяг до валу вийде за вказані вище межі (0,5…0,7 середнього радіуса тареля), то складова відцентрової сили, яка діє на валок у напрямку тареля, недопустимо зменшиться (у разі зменшення відстані у порівнянні з рекомендованою), або стане можливою аварійна ситуація у разі незапланованого нарощування товщини шару через торкання торців валків до кільця регулювання товщини шару аж до заклинювання (у разі збільшення означеної відстані у порівнянні з рекомендованою). Рекомендована відстань забезпечує необхідний рівень складової відцентрової сили у напрямку тареля, достатній для регулювання, і не висуває надмірних вимог до стабільності живлення активатора сумішшю та сталості властивостей суміші. Наявність упору тяг дозволяє уникнути вібрації, пов'язаної з так званим "хвилеутворенням" під час кочення валків по товстому шару суміші, яка активується. Регулювання положення упору дає можливість встановлювати потрібну товщину " h" шару суміші на тарелю, а розміщення регульованого упору тяг на вертикальному валу є конструктивно найбільш простим й не потребує додаткових витрат енергії у порівнянні з іншими варіантами кріплення упору. Монтування вісі кожного з валків на відповідній тязі з можливістю переміщення відносно неї дає змогу регулювати зазор між торцем валка й кільцем регулювання товщини шару для того, 1 UA 107261 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щоб використовувати для притискання валка до шару максимально можливу частку складової відцентрової сили, яка діє на валок у напрямку тареля. Усі чотири ознаки (місце кріплення тяг, наявність регульованого упору та його кріплення на вертикальному валу, можливість регулювання положення осей валків відносно тяг) забезпечують встановлення оптимального зусилля притискання P валків до шару, необхідного для конкретної оброблюваної бетонної суміші, а також раціональної товщини шару " h" , і тим самим розв'язують задачу підвищення ефективності тарілчасто-валкового активатора бетонної суміші. Нижче наведено приклад конкретного виконання тарілчасто-валкового активатора бетонної суміші з посиланнями на креслення, де на фіг. 1 та фіг. 2 зображено, відповідно, фронтальну та горизонтальну проекції тарілчасто-валкового активатора бетонної суміші. Тарілчасто-валковий активатор бетонної суміші містить прикріплений до рами 1 (фіг. 1) таріль 2 з горизонтальною робочою поверхнею, на якому розташовані змонтовані на підшипниках 3 валки 4 довжиною L в . Осі 5 валків 4 змонтовані на тягах 6 у втулках 7 з можливістю переміщення відносно тяг 6, наприклад, за рахунок різьбового з'єднання вісі 5 з втулкою 7 і фіксації гайкою 8. Тяги 6 шарнірами 9 з'єднані з втулкою 10, закріпленою нижче поверхні тареля 2 на вертикальному валу 11 за допомогою гайки 12. Кріплення втулки 10 виконано таким чином, що відстань від робочої поверхні тареля 2 до осей шарнірів 9 тяг 6 дорівнює 0,5…0,7 середнього радіуса R тареля 2. Вертикальний вал 11 спирається на підшипниковий вузол 13 і обертається пасовою передачею 14 (фіг. 2) від привода 15. На вертикальному валу 11 змонтований упор 16 (фіг. 1) із можливістю пересування вздовж вертикального вала 11 за допомогою пристрою 17. Упор 16 має вікна 18, для тяг 6. До меншого діаметра тареля 2 примикає кільце 19 регулювання товщини шару, встановлене з можливістю пересування у вертикальному напрямку й споряджене пристроєм 20, який дозволяє змінювати висоту " " кільця 19 над робочою поверхнею тареля 2 для встановлення потрібної товщини " h" шару оброблюваної суміші. До тареля 2 прикріплено стакан 21, закритий кришкою 22 з лійкою живлення 23. До верхнього торця вертикального валу 11 прикріплено диск-розподілювач 24. Під втулкою 10 кріплення шарнірів 9 тяг 6 на вертикальному валу 11 змонтовано на підшипниках 25 обертовий розвантажувальний таріль 26 із зірочкою 27, ланцюгом 28 (фіг. 2) зв'язаною з приводом 29, наприклад, мотор-редуктором. До обертового розвантажувального тареля 26 примикають прикріплені до рами 1 скребок 30 і патрубок 31 розвантаження активованої суміші. Тарілчасто-валковий активатор бетонної суміші працює наступним чином. Перед пуском у роботу, на базі результатів регламентних випробувань бетонної суміші виконуються такі регулювання. Кільце 19 за допомогою пристрою 20 встановлене на висоті " " (фіг. 1) над тарелем 2 для забезпечення наперед вибраної раціональної товщини " h" шару оброблюваної суміші. Тяги 6 валків 4 пропущені крізь вікна 18 і спираються на упор 16. Останній за допомогою пристрою 17 виставлений на вертикальному валу 11 таким чином, щоб робочі поверхні валків 4 знаходилися над тарелем 2 на відстані " h" , меншій висоти кільці над тарелем " " приблизно на величину " c" , яка дорівнює 0,01 діаметра валка dв . Положення вісі 5 кожного з валків 4 за допомогою різьбового з'єднання вісі з втулкою 7 відрегульоване так, щоб зазор між торцем валка 4 й кільцем 19 регулювання товщини шару теж приблизно дорівнював величині " c" (0,01 діаметра валка dв ). Після запуску двигуна 15 і двигуна мотор-редуктора 29 пасовою передачею 14 обертається вертикальний вал 11, а ланцюгом 28 (фіг. 2) - зірочка 27 (фіг. 1) з обертовим розвантажувальним тарелем 26. Разом із вертикальним валом 11 обертається втулка 10 із шарнірами 9, тягами 6 і валками 4. Відцентрова сила Pв , яка діє на кожній валок 4 та елементи його кріплення (вісь 5, тягу 6 тощо), повністю врівноважується реакцією R y упору 16, яка діє на тягу 6 з боку поверхні вікна 18. Підготовлена до активації бетонна суміш подається у лійку живлення 23, потрапляє на дискрозподілювач 24 і розкидається рівномірно по периметру кришки 22 і стінках стакана 21. Далі суміш поступає на таріль 2 у зону завантаження (зону більшого діаметра тареля), накопичується у цій зоні до рівня, достатнього для початку обертання валків 4 навколо осей 5, прокатування шару суміші товщиною " h" під валками 4 і просування вздовж робочої поверхні тареля 2 до зони малого діаметра - зони розвантаження. Означені процеси при сталій відцентровій силі Pв , яка діє на кожній валок 4, супроводжуються зменшенням реакції R y упору 16 та зростанням тиску й зусилля притискання P . 2 UA 107261 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Рух суміші уздовж тареля 2 відбувається завдяки градієнту тиску від зони завантаження до зони розвантаження, без рихлення після кожного прокатування. Під час цього руху суміш активується - багатократно перетирається прокатуванням під валками 4 з оголенням активних поверхонь зерен заповнювачів, округленням зерен лещатної та голчастої форм і руйнуванням слабких зерен. Після проходження вздовж усієї робочої поверхні тареля 2 активована бетонна суміш у зоні малого діаметра витискається крізь щілину ((зазор) розміром " c" , створену торцем валка 4 й кільцем 19 регулювання товщини шару. Витиснута крізь щілину суміш пересипається через кільце 19 під таріль 2 і потрапляє на обертовий розвантажувальний таріль 26, з якого скребком 30 по патрубку 31 розвантажується на конвеєр для подальшого виробничого використання. Опір руху суміші, крім довжини LB валка 4, залежить від цього зазору " c" й, меншою мірою, від різниці між висотою " " кільці 19 над тарелем 2 і товщиною шару суміші " h" . Тому і рівень тиску під валком, і зусилля притискання P залежать від означеного зазору " c" - зменшення зазору збільшує тиск и зусилля притискання P , збільшення - навпаки. Обидві величини (тиск і P ) в певній мірі залежать також від різниці   h - збільшення різниці збільшує тиск и зусилля притискання P , зменшення - навпаки. Різницю можна змінювати як за рахунок регулювання пристроєм 20 висоти " " кільці 19 над тарелем 2, так і регулюванням товщини шару суміші " h" , змінюючи положення упору 16 на вертикальному валу 11 за допомогою пристрою 17. Тобто маємо можливість встановлювати такий оптимальний рівень тиску на шар конкретної оброблюваної бетонної суміші, щоб, з одного боку, не зменшувати позитивний ефект активації через недостатній тиск. А з другого - щоб надмірний тиск не приводив до подрібнення зерен заповнювача, що може не тільки звести нанівець позитивний ефект активації, а й погіршити властивості суміші, яка піддається активації. Найбільш надійним критерієм оптимальності тиску являється міцність виробів, сформованих із конкретної бетонної суміші, активованої з різним тиском (зусиллям притискання) валка на шар. Допоміжним критерієм оперативної оцінки рівня тиску може бути ступінь завантаження двигуна 15 привода вертикального вала 11 (наприклад, по струму у одній з фаз електромережі живлення двигуна). Широкі можливості регулювання тиску и зусилля притискання забезпечені вагомим надлишком максимально можливого зусилля притискання Pмакс над його найбільшим потрібним робочим рівнем Р . Означений надлишок створюється розміщенням втулки 10 кріплення шарнірів 9 тяг 6 таким чином, що відстань від робочої поверхні тареля 2 до осей дорівнює 0,5…0,7 середнього радіуса R тареля. У разі забезпечення запропонованого місця кріплення тяг 6 зусилля притискання Pмакс виходить більшим, ніж відцентрова сила Pв . Для запобігання вібрації рівень цього надлишку повинний бути достатнім для утримування постійного контакту тяг 6 валків 4 з поверхнями вікон 18 упору 16 у разі випадкового зростання тиску, наприклад, через нерівномірність живлення активатора сумішшю. Як свідчать результати випробування промислового зразка тарілчасто-валкового активатора бетонної суміші із запропонованими конструктивними ознаками, він здатний забезпечувати ефективну активацію різноманітних сумішей - цементно-піщаної, цементнодоломітової, шлако- та золо-цементної тощо. Його використання у складі ділянок по підготовці бетонних сумішей до формування дрібноштучних будівельних виробів (цегли, блоків тощо) дозволяє на 20…30 % підвищити міцність отриманих із активованої суміші виробів, або відповідно зменшити витрату цементу - найбільш дорогого паливо ємного компоненту бетонної суміші. Не поступаючись прототипу в ефективності активації, запропонований тарілчастовалковий активатор має нижчу енергоємність через відсутність рихлення після кожного прокатування шару суміші під валком (кочення по ущільненому шару з невеликою часткою рихлої суміші) і працює без вібрації завдяки наявності упорів. Джерела інформації: 1. Пат. № а 94161. МПК В02С 15/04. Тарілчасто-валковий агрегат / Савченко О.Г., Федоров Г.Д., Болотських М.С., Крот О.Ю., Супряга А.В., Супряга Д.В. - № а200911157, Бюл. - № 7. 2. Redundancy and interchangeability-tarqe vertical roller mills for grinding cement raw material / CEMENT INTERNATIONAL. - № 1. - 2009. - 27-31 p. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Тарілчасто-валковий активатор бетонної суміші, що містить нерухомий таріль з внутрішнім кільцем, яке примикає до меншого діаметра тареля, і розташовані на його горизонтальній робочій поверхні конічні валки, осі яких шарнірно з'єднані з вертикальним валом тягами, який 3 UA 107261 C2 відрізняється тим, що осі валків змонтовані на тягах з можливістю переміщення відносно тяг, причому шарніри тяг прикріплені до вала нижче поверхні тареля на відстані, яка дорівнює 0,5…0,7 середнього радіуса тареля, а на вертикальному валу змонтований регульований упор тяг. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4