Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Конструкция узлов набрызгбетонных машин


Обязательными принадлежностями каждой набрызгбетонной машины являются материалопровод, узел затворения и сопло.

Материалопровод должен обеспечивать заданную производительность машины, исключать возможность пробкообразования, быть абразивостойким и долговечным в работе, трудоемкость его монтажа и демонтажа должна быть минимальная. Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют материалопроводы, выполненные из резинотканевых рукавов. Применение полиэтиленовых труб в качестве материалопроводов признано нецелесобразным вследствие недостаточной абразивостойкости, а металлические трубы применяют при стационарном расположении бетономашин, больших объемах работ и дальности транспортирования свыше 150—200 м. С точки зрения монтажных и демонтажных работ диаметр материалопровода выбирают минимальным Однако он не должен быть меньше (2,5—3) в, где в — максимальная крупность частиц транспортируемого материала, что предотвращает возможность пробкообразования. Кроме того, при выборе диаметра материалопровода необходимо учитывать производительность бетомашины и дальность транспортирования.

В настоящее время в качестве материалопроводов применяют резинотканевые напорные рукава типа III. Долговечность этих рукавов зависит, от материала и формы частиц заполнителя и ресурс их работы колеблется от 30 до 80 ч. Наиболее интенсивный износ происходит вблизи выходного патрубка машин, в местах искривления и соединения отрезков материалопровода.

С 1972 г. Казанским заводом РТИ выпускают новые рукава с капроновой прокладкой для транспортирования абразивных материалов под давлением до 0,6 МПа. Конструкция рукавов обеспечивает ресурс работы свыше 450 ч. Они работоспособны в интервале температур от -35 до +50°С. Рукава выпускают отрезами по 10 м.

Техническая характеристика рукавов приведена в табл. 20. Соединение отрезков и узлов материалопровода производят с помощью различных устройств, изображенных на рис. 61.
Конструкция узлов набрызгбетонных машин

Быстроразъемное устройство (рис. 61, а) конструкции НИПИГОРМАШа состоит, из двух муфт 1 и 6, приклепанных заклепками 5 к отрезкам материалопровода 7. Между муфтами устанавливают уплотнения 3. Гайки 2 и 4, удерживаемые в осевом направлении заплечиками муфт, имеют конусную поверхность контакта и при их повороте друг относительно друга происходит зажатие и уплотнение стыкующихся отрезков материалопровода. Данное устройство удобно в обслуживании и надежно в эксплуатации, но сложно в изготовлении.

Быстроразъемное устройство (рис. 61, б) конструкции НИПИГОPMAШa включает муфты 8 и 13 с коническими фланцами, приклепанные на заклепки 12 к отрезкам материалопровода 11. На фланцы надевают два полухомута 9, которые с одной стороны связывают осью, а с другой зажимают клином. Между фланцами установлена прокладка 10. Устройство надежно в те и удобно в эксплуатации. Недостатки конструкции: полухомуты при разборке не связаны с материалопроводом, сложны в изготовлении.

Быстроразъемное устройство (рис. 61, в) конструкции НИПИГОРМАШа также состоит из двух муфт 14 и 21, соединенных заклепками 20 с отрезками материалопровода 15. Ha муфте 74 закреплены эксцентриковые зажимы 75, а на резьбе муфты 21 установлены упорная гайка 17 и контргайка 6. Между соединенными отрезками вставляют вкладыш 16, предотвращающий износ стыкующихся частей. Необходимую плотность соединения достигают регулировкой положения гайки 17 и контргайки 19.

Соединение (рис. 61, г) конструкции ЦНИИподземмаша состоит из двух муфт 22 и 25, связанных заклепками с отрезками материалопровода 25. Их соединение производят гайкой 23, которая с муфтой 25 связана заплечиками, а с муфтой 22 — резьбой. Между соединяемыми частями вставляют вкладыш 24. Данное соединение просто по конструкции и не сложно в изготовлении. Недостатки устройства — ржавление резьбы и порча ее от случайных, ударов, значительная трудоемкость монтажных и демонтажных работ.

Узел затворения должен обеспечивать качественное и. полное смешение сухой бетонной смеси с водой в заданном соотношении.

Основными факторами, обеспечивающими полное затворение бетонной смеси при заданном расходе воды, является поддержание рациональных величин перепада давления (Ар=0,3-0,9 МПа) и повышение к. п. д. кинетической энергии процесса затворения, величина которого в настоящее время не превышает 30%. К. п. д. кинетической энергии зависит от того, имело ли место соприкосновение возможно большего количествен капель воды с поверхностью твердых частиц бетонной смеси все ли соприкосновения были эффективны, т.е. привели ли они к фактической коагуляции частиц. Интенсивности соприкосновения твердых частиц бетонной. смеси с каплями воды существенно зависит от соотношения их суммарных площадей, что при прочих равных условиях определяется степенью дисперсности капель воды. Максимальный эффект можно, видимо, ожидать, когда суммарные поверхности частиц бетонной смеси (Esм и воды (sк) в единице объема будут равны.

Эффективными способами дробления воды до требуемой дисперсности являются: уменьшение до минимально возможных пределов диаметра форсунки, повышение давления подводимой воды, отнесение узла затворения от конца трубопровода, т. е. увеличение времени дробления воды в пневмотранспортном потоке и взаимодействие твердых частиц и капель воды, а также создание специальных турбулизаторов потока в материалопроводе. Установлено, что перенос узла затворения на 5—10 M от конца материалопровода повышает к. п. д. кинетической энергии процесса затворения в 1,3—1,4 раза, что приводит к соответствующему повышению при прочих равных условиях прочности уложенного бетона, а применение специальных турбулизаторов потока дополнительно повышает к. п. д. в 1,1—1,2 раза.

Резервами повышения к. п. д. кинетической энергии является предварительное дробление аэропотоком воды для затворения и ввод ее в материалопровод через форсунки распределительной втулки в виде воздушно-водяной смеси, а также предварительное увлажнение сухой бетонной смеси и применение смачивающих добавок.

Исследования различных типов- смесителей (со струйным, пневматическим и центробежным распылителями) показали, что наиболее качественное смешение достигается с использованием струйного смесителя, выполненного в виде распределительной муфты с одним или несколькими рядами цилиндрических, диаметрально расположенных по периметру отверстий для истечения воды. Оптимальный диаметр отверстий форсунок равен 1,2 мм.

Применение для затворения сухой смеси бетона воды из шахтного водопровода, которая содержит механические примеси, приводит к засорению отверстий распределительной муфты, что вызывает нарушение технологии работ по нанесению набрызгбетона. Возникает необходимость разборки сопел и чистки отверстий или замены распределительных муфт.

Распределитель воды (рис. 62, а); ликвидирует этот недостаток. Он выполнен в виде трех муфт 1, 2 и3, соединенных между собой пальцами 4. Пальцы одними концами входят в отверстия в торцах муфты 2, а другими впрессованы в муфты 7 и 5.

B рабочем положении муфты распределителя плотно стыкуются за счет осевого поджатия, образуя на стыках правильные цилиндрические отверстия, через которые; вода из кольцевой полости, образуемой корпусом 5 и распределителем воды, поступает внутрь сопла- или трубопровода и обеспечивает хорошее cмачивание cyxoй смеси. Для чистки отверстий в распределителе воды достаточно вывернуть гайку 6 на 3—5 мм и дать повышенный расход воды. Напором воды муфты раздвигаются и смещаются относительно друг друга в продольном направлении, образуя кольцевую щель и обеспечивая при этом очистку и смыв застрявших механических примесей (рис. 62,б). После очистки распределителей воды от механических примесей вновь производится поджатие муфт друг к другу. Распределитель воды (рис. 62, в) также выполнен самоочищающимся от механических примесей и состоит из стыкующихся между собой торцевыми скошенными поверхностями полумуфт, одна из которых металлическая 10, а другая изготовлена из эластичного материала 9. Они помещены в корпус 7 и поджаты с одной стороны гайкой б, а с другой стволом сопла 11.

При работе распределителя воды данной конструкции сухая бетонная смесь, проходя через сопло, встречается с плоским распыленным потоком воды. Вода под давлением, истекает из узкой круговой щели, образующейся в результате прижима давлением воды эластичной полумуфты.

При попадании механических примесей между стыкующимися поверхностями полумуфт происходит увеличение давления воды в кольцевом пазе корпуса сопла, в результате чего щель между кольцами расширяется, и скопившиеся механические примеси потоком воды выбрасываются внутрь сопла. Давление воды выравнивается и эластичная полумуфта принимает первоначальное положение. Описанные распределители воды могут быть успешно применены в узлах затворения, устанавливаемых в стыке отрезков материалопровода на расстоянии 5—10 м от сопла. Однако при этом ухудшаются условия регулирования водоцементного отношения смеси набрызгбетона. Для исключения данного недостатка НИПИГОРМАШем предложен и разработан блок регулирования фасхода воды, подаваемой к узлу затворения.

Блок (рис. 63,а,б) включает пробки 7, штоки 2, тарированные пружины 3, корпус 4, золотники 5, 9 с отверстиями для прохода воды 6, уплотнения 7 и штуцеры 5. Один из золотников помещается в цилиндре, к которому CO стороны поршневой полости и радиально подведены каналы, по которым поступает вода из шахтного водопровода, а поршневая полость другого цилиндра связана с материалопроводом.

При изменении давления воды в водопроводе или воздуха в материалопроводе золотники перемещаются сжимая или ослабляя тарированные пружины. При этом пропорционально с ранее установленной закономерностью изменяется расход воды, проходящей через радиальные отверстия в золотниках. Тем самым обеспечивают саморегулирование оптимального постоянного водоцементного отношения смеси набрызгбетопа.

Сопла, которыми оканчивается материалопровод, производят окончательное формирование набрызгбетонной струи.

Для получения максимальной плотности, прочности и однородной структуры набрызгбетона при минимальном отскоке необходимо, чтобы величина, удельного давления струи в момент встречи ее с бетонируемой поверхностью имела определенное значение, порядка 2,5—3 кПа. Кроме того, необходимо обеспечить однородность потока бетонной смеси в плоскости поперечного сечения струи по плотности, гранулометрическому составу и скорости, что можно достичь при высоком качестве струн. Под качеством струи понимают ее свойство сохранять свою компактность, плотность, скорость на большом удалении от сопла.

Показателем качества струи является коэффициент ее структуры, который выражается как тангенс угла раскрытия факела струи. Чем меньше коэффициент структуры, тем струя качественнее, и наоборот, с увеличением коэффициента структуры качество струи понижается.

Для улучшения качества набрызг бетонной струи, повышения плотности и прочности уложенного бетона и снижения пылеобразования в процессе работ непрерывно ведется разработка и совершенствование новых конструкций сопел (рис. 64).

Многоствольное сопло (рис. 64. а) конструкции НИПИГОРМАШа содержит муфту 1, диффузор 2 и насадок, состоящий из двух или четырех несимметричных конфузоров 3, основание которых совпадает с основанием диффузора, а оси симметрии выходных отверстий смещены друг относительно друга в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Сопло соединяют с камерой, затворения или трубопроводом муфтой 1. Поток затворенного бетона попадает в. полость диффузора, из которого дифференцируется по камерам конфузоров.

В воздушную среду бетонная смесь попадает в виде нескольких самостоятельных струй, оси которых смещены друг относительно друга, и факелы их раскрытия взаимно перекрываются. Таким образом, выравнивают и усредняют скорость и плотность потока смеси по сечению струи, а следовательно, и ее удельное давление. Дифференцирование вылетающей из сопла струи бетона обеспечивает однородность потока и по гранулометрическому составу.

Сопло с предварительным выпуском транспортирующего реагента (сжатого воздуха) конструкции НИПИГОРМАШа изображено на рис. 64, б. Сопло состоит из муфты 4, корпуса 5, водяного патрубка 6, распределительной втулки 7, внешней трубы ствола 8 и внутренней трубы ствола 9. В стенках внутренней трубы ствола выполнены тангенциально расположенные отверстия для предварительного выпуска сжатого воздуха, а внешняя труба ствола снабжена штуцером, к которому приcoeдиняются шланг для отвода воздуха и пылесборник.

Такое конструктивное выполнение сопла повышает компактность струи, усредняет силовое действие и гранулометрический состав потока бетонной смеси в плоскостях сечения струи, что обеспечивает однородность и равномерность укладываемого бетона. Предварительный отвод части транспортирующего воздуха из факела струи значительно снижает пыление на месте производства работ и уменьшает отскок материала.

Параметры струй, формируемых в соплах конструкцииГНИПИГОРМАШа и инвентарном сопле от машины БМ-60, приведены в табл. 21.

Микроскопические наблюдения шлифов бетона, уложенного с применением сопел новых конструкций, позволили установить, что их плотность нa 3,5—4,3%. выше, а структура характеризуется. более равномерным распределением компонентов смеси. Прочность уложенного бетона повышается в 1,27—1,33 раза.

На некоторых рудниках прошли испытания конфузорные перфорированные насадки на сопло с восемью продольными прорезями для частичного отделения сжатого воздуха от потока. Длина каждой прорези 100 мм, ширина 2 мм. Применение насадок позволило в 2—2,5 раза уменьшить запыленность при набрызге бетона, повысить компактность струи и в 2 раза уменьшить потери цемента.

На рис. 65, а изображено сопло 1 с цилиндрическим насадком, применяемое в Кривбассе при строительстве шахты № 2 им. Артема. В данной конструкции к металлическому материалопроводу примыкает камера затворения 2, соединенная шлангом длиной 5—6 м с соплом 4, снабженным цилиндрическим насадком 5, поддержкой 6 и штурвалом 7.

Лучшее смещение смеси с водой достигалось за счет отдаления узла затворения от сопла на 5—6 м и наличия на конце сопла цилиндрического насадка длиной 1,5 м. Удобство вождения достигалось установкой сопла на поддержке.

На рис. 65, б представлено сопло 1 с пылегасителем 5 конструкции ВНИИБТГ. Пылегаситель обеспечивает создание кольцевой воздушно-водяной завесы вокруг струи набрызгбетона на всем протяжении от сопла до поверхностей горной выработки. Вода и сжатый воздух для создания кольцевой завесы смешиваются вблизи подводящих магистралей и далее (по одному шлангу) готовая водовоздушная смесь подается к отверстиям пылегасителя. Применение сопла в 4—5 раз снижает пылеобразование при укладке бетона.

Из известных зарубежных конструкций сопел представляют интерес сопла с цилиндрическим насадком фирмы «Алива», CO ступенчатыми турбулизатором потока, применяемым в США, литые сопла, выполненные из полиуретана и других полимеров.

При выборе сопел предпочтение cлeдyeт отдавать конструкциям, обеспечйвающим компактность струи и приближение сопла к поверхности набрызга, что уменьшает площадь взаимодействия струи с шахтной атмосферой и, как следствие, снижает пылеобразование и улучшает обзор бетонируемой поверхности, выработки. При этом значительно уменьшается дифференцирование частиц, вылетающих из сопла, и усредняется удельное давление в поперечном сечении струи па контакте с бетонируемой поверхностью, что позволяет получить уложенный бетон однородным по плотности и гранулометрическому составу и снизить потери материала при отскоке.

Манипуляторы для механического вождения сопла обеспечивают его перемещение на заданном расстоянии относительно закрепляемой поверхности горной выработки.

В нашей стране разработано несколько конструкций манипуляторов, начиная от простой поддержки (см. рис. 65, а) и кончая автосопловщиком конструкции НИИСП Госстроя Украины. Манипуляторы с гидроприводом, управляемые с пульта, разработаны для самоходных машин НБК-2 (см. рис. 55) и УСМ-2.

Аналогичными конструкциями манипуляторов оснащены и зарубежные самоходные машины, например. Конкрет-Мобил (США) (см. рис, 56), фирмы «Эймко» (Великобритания) (см. рис. 57).

При использовании комплексов машин узел манипулятора устанавливают на отдельную платформу (см. рис. 51, в). Рассмотрим более детально конструкцию манипулятора (рис. 66), испытанного при строительстве подземной электростанций «Синтасакава» (Япония). Сопло, укрепленное на каретке манипулятора, имеет две степени подвижности: возвратно-поступательное в горизонтальной плоскости и радиальное в вертикальной. Привод каретки гидравлический. Движение каретки осуществляется автоматически с помощью программного блока, настройку которого производят в зависимости от сечения и формы закрепляемой выработки. Радиальное вращение производится в диапазоне 0—220° с угловой скоростью от 0 до 90°, а возвратно-поступательное движение с линейной скоростью от 0 до 5 м/мин. Привод маслостанции, питающей гидросистему, электрический или пневматический. Пульт дистанционного управления позволяет оператору находиться на расстоянии до 10 м от места набрызга. При возвратно-поступательном движении каретка с соплом перемещается по кран-балке, установленной на стреле. Стрела закреплена на колонке, смонтированной на шасси с гусеничным ходом.

Испытания манипулятора показали возможность его использования для набрызгбетонировання гладких поверхностей с различной степенью кривизны. При его использовании была, исключена необходимость строительства специальных подмостков, возросла производительность труда и снизилась опасность проведения крепежных работ.

При покрытии с помощью автосопловщика неровных и неправильной формы поверхностей (при буровзрывном способе проходки) расстояние между соплом и поверхностью нанесения все время меняется, изменяется также и угол встречи струи набрызга с закрепляемой поверхностью, что увеличивает отскок и снижает качество крепления. Для качественного нанесения набрызгбетона в этих условиях необходимо устраивать сложную следящую систему. Поэтому в настоящее время для крепления подземных выработок более эффективным является манипулятор, управляемый человеком.

При этом для создания равномерного слоя, набрызга за один проход сопла необходимо поддерживать постоянную скорость перемещения манипулятора (v), величину которой можно определить из выражения

где S — площадь покрытия, м2; Пн.м —производительность набрызгбетонной машины, м3/мин; у — ширина ленты набрызга за один проход (принимается равной 0,1 м), м; V — объем укладываемого бетона.

Применение манипуляторов исключает немеханизированный труд оператора, обеспечивает укладку набрызгбетона с заданными техническими параметрами, повышает производительность труда, уменьшает отскок материала, улучшает безопасность работ и санитарно-гигиенические условия труда крепильщиков

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: