В процессе приготовления бетонной смеси ведущей операцией является дозирование материала на один замес бетоносмесителя. На бетонных заводах используют в основном весовые дозаторы, которые обеспечивают дозирование составляющих по массе с точностью ±1-2%. От точности дозирования зависит точность состава бетона. Так, цемент дозируют с точностью до 5 кг, воду — до 2 л, песок и шебень — до 10 кг.
В условиях строительной площадки для приготовления тяжелых бетонных смесей заполнители иногда дозируют по объему, но при этом необходимо учитывать их влажность, так как увлажнение (особенно песка) резко изменяет объем материалов. Используют также объемно-весовое дозирование: крупный заполнитель дозируют по объему, а песок — по массе.
Чтобы определить расход материалов на один замес, надо знать состав бетона, а также коэффициент выхода бетонной смеси из бетоносмесителя после ее перемешивания. Коэффициент выхода определяют как отношение объема полученной бетонной смеси к сумме объемов сухих составляющих и обычно он составляет 0,65...0,68. Это объясняется тем, что при перемешивании более мелкие составляющие распределяются в пустотах между крупным заполнителем. В зависимости от вместимости бетоносмесителя и коэффициента выхода бетонной смеси устанавливают нормы расхода материалов .на один замес.
При дозировании по объему используют объемные дозаторы. Они просты по устройству, позволяют легко и в широких пределах регулировать количество дозируемого материала, однако их точность дозирования недостаточно высока, что снижает качество бетонной смеси.
В качестве объемных дозаторов используют различные мерные емкости. Дозатор для заполнителей (песка, гравия, щебня) представляет собой прямоугольный мерный сосуд, состоящий из двух секций. Верхнюю секцию крепят к бункеру под затвором, а нижнюю прикрепляют к верхней. Конструктивное решение таково, что ее можно поднимать и опускать, тем самым изменяя объем порции материала. Для выдачи дозированного материала нижняя секция снабжается выпускным затвором.
Весовые дозаторы обеспечивают более высокую точность отмеривания материала. Они выполняются цикличного и непрерывного действия. Дозаторы цикличного действия отвешивают заданные порции компонентов смеси на один замес и после новой загрузки повторяют цикл; дозаторы непрерывного действия подают составляющие непрерывным потоком.
Дозаторы цикличного действия могут быть одно- и много-фракциоными. Однофракционные дозаторы располагают непосредственно под расходной емкостью дозируемого материала. Цикл работы состоит из загрузки, отсечки заданного количества материала и его перемещения в бетоносмеситель. Многофракционные дозаторы последовательно взвешивают две и более фракций заполнителя. Для таких дозаторов цикл дозирования оказывается более продолжительным. Все дозаторы преимущественно автоматического действия, что обеспечивает улучшение условий труда оператора, так как зона работы находится в условиях сильной запыленности.
Автоматические дозаторы обеспечивают прекращение поступления материала в емкость дозатора по окончании набора заданного количества. Автоматические весовые дозаторы выполняются нескольких типов, они отличаются конструктивным решением исполнительных механизмов рабочих органов загрузки и разгрузки, системы передачи данных управления.
По принципу действия весовые дозаторы аналогичны обычным весам. В весоизмерительных устройствах используют рычажные весы. Более совершенным является весоизмерительное устройство квадрантного типа. Наиболее прогрессивной и надежной является система тензорезисторных и тензометрических датчиков массы. Тензовесоизмерительное устройство легко поддается автоматизации и переключению на взвешивание различных доз материалов.
Дозаторы выпускаются в комплекте, их применяют для оснащения мобильных (передвижных), секционированных (сборноразборных) и стационарных бетоносмесительных установок типов СБ-134, СБ-140, СБ-135 и других со смесителями вместимостью 250, 500, 750 и 1500 л.
Для установок такого типа используют комплекты весовых дозаторов ВДБ-250Д, ВДБ-500/750Д, ВДБ-1500. Комплекты поставляют в следующем составе: ВДБ-250Д — дозаторы жидкости ДЖ-100Д, цемента — ДЦ-100Д, инертных (заполнителей) ДИ-500Д, блок аппаратуры управления БАУ-9 или БАУ-5; ВДБ-500/750Д — дозаторы ДЖ-200Д, ДЦ-200Д, ДИ-1200Д с блоком управления БАУ-5; ВДБ-1500 — дозаторы ДЖ-200Д, ДЖ-100Д, ДЦ-500Д, ДИ-2000Д с блоком управления БАУ-9.
Рассмотрим устройство весового дозатора цемента ДЦ-100Д (рис. 12). Он состоит из бункера 1 с затвором, рамы 2, весового рычага 3, циферблатного пружинного указателя 7. Бункер 1 — цилиндрической формы, в основании его расположен выпускной затвор 8. В горловине затвора закреплена заслонка 9, поворачивающаяся на оси через рычаг 14 под действием пневмокамеры 12. Затвор 8 открывается давлением сжатого воздуха 0,4...0,6 МПа и закрывается усилием пружин, расположенных на штоке пневмокамеры.
Закрытое положение затвора контролируется путем вхождения фланца 13 в паз преобразователя 11 Чтобы не допустить распыления материала, верхняя часть бункера и затвор имеют горловины для подсоединения транспортных рукавов 10. Рядом с горловиной в верхней части бункера имеется отверстие 17, закрываемое крышкой и предназначенное для выхода воздуха при загрузке цемента.
Рычажная система представляет собой неравноплечий сдвоенный весовой рычаг 3. С помощью двух призм 5, 15 и подушек 16 рычаг опирается на опорные стойки рамы 2. На одно плечо рычага посредством призм и подушек подвешен бункер, а проти воположный конец соединен призмой 5 и тягой 6 с циферблатным указателем 7.
При включении дозаторов в работу открываются впускные затворы и дозируемый материал поступает в емкости. Усилие от массы поступаемого материала передается через рычажную систему 3 на циферблатный указатель 7, где уравновешивается силой упругой пружины. Деформация пружины преобразуется в поворот указательной стрелки циферблатного указателя. По достижении заданного значения массы стрелка циферблатного указателя йходит в паз соответствующего датчика. В систему управления поступает сигнал и дается команда на прекращение подачи материала. Происходит закрытие затвора или остановка питателя.
При получении с пульта управления команды на разгрузку материала открываются выпускные затворы 8 дозатора. Материал высыпается, а стрелки циферблатного указателя возвращаются в нулевое положение. Фланцы 13 указательных стрелок входят в паз нулевого датчика. Выпускной затвор 8 дозатора закрывается, и цикл повторяется.
Дозатор заполнителей ДИ-500Д (рис. 13) состоит из грузоприемного устройства, весового рычажного механизма, циферблатного пружинного указателя 1. Грузоприемное устройство включает раму 2, два грузоприемных рычага 3 и платформу 15. Грузоприемные рычаги опираются призмами на подушки опорных стоек 17, установленных по углам рамы. Между собой и рычажным механизмом рычаги соединены с помощью серьги 5 и тяги 4. В каждом рычаге имеется по два установочных винта 11, предназначенных для приведения дозатора в транспортное и рабочее положения.
Платформа 15 с помощью четырех серег 13 с подушками подвешена на призмы грузоприемных рычагов 3 и имеет свободное качание в горизонтальной плоскости. Для ограничения качания платформы и гашения возможных ударов предусмотрены штыри 12. Отмериваемая масса дозатором 100...500 кг.
Дозатор работает следующим образом. Материал из расходных бункеров поступает на грузоприемное устройство. Усилие от массы поступаемого материала передается через рычажную систему на циферблатный указатель. По достижении заданного значения массы флажок стрелки циферблатного указателя входит в паз соответствующего датчика. В систему управления поступает сигнал на прекращение подачи материала и закрытие затвора. Отвешенная порция материала поступает в смеситель. Затем цикл повторяется.
Дозатор жидкости ДЖ-200Д (ДЖ-ЮОД) конструктивно аналогичен дозатору цемента ДЦ-100Д (ДЦ-200Д) и отличается только конструкцией затворов.
Конструкция дозаторов серии АВД (цемента — АВДЦ-425М, АВДЦ-1200М, АВДЦ-2400М; заполнителей — АВДИ-425М, АВДИ-1200М, АВДИ-2400М; жидкости — АВДЖ 425/1200М, АВДЖ-2400М) базируется на использовании квадрантного взвешивающего устройства. Эти дозаторы мало отличаются от серии ВДВ и постепенно вытесняются более прогрессивными конструкциями, основанными на тензометрической системе взвешивания материала.
Современным дозировочным оборудованием является комплект КД-1500 с системой управления, предназначенной для оснащения бетоносмесительных установок типа СВ-145. В состав комплекта входят: дозатор цемента ДТЦ-500, дозаторы жидкости ДТЖ-200 и ДТЖ-ЮО, весовое устройство дозатора инертных ДТИ-2500, прибор контроля уровня ПКУ-1, пульт управления БМУ-1.
Пульт управления БМУ-1 в совокупности с дозаторами и исполнительными механизмами технологического оборудования образуют управляющую систему, позволяющую готовить бетонные смеси в автоматическом режиме с высокой степенью точности (класс точности дозаторов 2). Допустимая погрешность нагруженного весового устройства составляет: для цемента ±1,5, жидкости ±0,6, добавок ±0,3, инертных ±10 кг.
Требуемые массы компонентов смеси и время перемешивания кодируется на перфошаблонах.
Конструкция дозатора цемента ДТЦ-500 (рис. 14) состоит из наполнительного бункера 8 цилиндрической формы. В основании конической части расположен выпускной затвор 9. Используется весовая рычажная система из двух рычагов: верхнего неравноплечего 3 и нижнего 17 с передаточным отношением 1:2. Верхний рычаг 3 призмами 2, 6 опирается на подушки опорных стоек рамы. На одно плечо рычага подвешен бункер 8, а противоположный конец рычага соединен призмой 6 и тягой 7 с нижним рычагом. Нижний рычаг установлен на стойке, закрепленной в основании рамы, а второй конец соединен тягой 7 с тен-зометрическим преобразователем силы 5 (ПСТ).
Усилие от рычажной системы через тягу, рычаг 3 и нажимной болт 4 передается на тензометрический датчик 12, который размещен в герметичном кожухе 11 на основании заслонки 10.
В горловине затвора 9 закреплена заслонка 10, поворачивающаяся на оси через рычаг 17 под действием штока 16 пневмоцилиндра и вилки 18. Плотное прилегание заслонки к горловине обеспечивается поршнем 14 пневмоцилиндра до упора в крышку 15.
Закрытое положение затвора контролируется датчиком 12, в паз которого входит флажок 13. Для безопасности подвижные части затвора ограждены кожухом 19.
Работает дозатор следующим образом. В накопительный бункер 8 подается из расходного бункера цемент. При достижении заданной массы сигнал с тензометрического преобразователя силы 5 подается на тензодатчик 12, оттуда — на блок управления. С блока управления дается команда пневмоцилиндру на открытие заслонки 10. Отвешенная доза поступает в смеситель. Заслонка закрывает горловину затвора 9, и цикл повторяется.
Дозаторы жидкости ДТЖ-100 и ДТЖ-200 аналогичны по конструкции и отличаются только размерами и количеством впускных клапанов. Дозаторы жидкости (рис. 15) состоят из рамы 15, на стойках которой установлены впускные затворы 9 — один для дозатора ДТЖ-200 и два — для дозатора ДТЖ-ЮО, накопительного бункера 13 цилиндрической формы, весовой системы с тензометрическим преобразователем силы 16. На крышке бункера расположен выпускной затвор 8 клапанного типа. Клапан 11, закрывающий выпускное отверстие, укреплен на штанге 12, которая связана со штоком пневмоцилиндра затвора 8. Открывание и закрывание клапана происходят при подаче сжатого воздуха к пневмоцилиндру.
Закрытое положение впускных и выпускных затворов дозатора контролируется дискретными датчиками 7, в пазы которых входят флажки 6 при закрытом положении затворов.
Рычажная система представляет собой неравноплечий сдвоенный рычаг 3. С помощью двух призм 14 и подушек 5 рычаг опирается на опорные стойки рамы. На одно плечо рычага с номощыб призм и подушек подвешен бункер, а противоположный конец соединен через призму 2 и тягу 1 с тензометрическим преобразователем силы (ПСТ). Для предотвращения разбрызгивания воды при ее сливе в бетоносмеситель выпускная горло-нниа закрыта резиновым чехлом 10.
Весовая система фиксируется болтами 4 и накидным крюком 17 при ее транспортировании. Принцип работы дозатора жидкости аналогичен дозатору цемента. При поступлении необходимой массы жидкости срабатывает ПСТ и дает сигнал на датчик. Затем подается команда на открытие клапана. Жидкость вытекат через рукав в бетоносмеситель, клапан закрывается, и цикл ионторяется.
Особое значение имеет приготовление и дозирование химических добавок. Оборудование должно обеспечивать однородность раствора добавки, необходимую точность их дозирования и равномерную подачу в бетонную смесь.
Растворы добавок приготовляют путем растворения химических веществ. Для улучшения процесса растворения жидкость подогревают до 40...60° С и интенсивно перемешивают компоненты. Готовый раствор с помощью насоса перекачивают в расходный бак, откуда он поступает в дозатор.
Цикл дозирования включает в себя набор дозы и ее слив. Кроме дозаторов типа ДТЖ используют автоматические объемные дозаторы СБ-147, ДОП6-12У4, ДОП25-12У4, обеспечивающие набор дозы с погрешностью ±2%. Доза рабочего раствора поступает в дозатор воды бетоносмесительной установки, где тщательно смешивается и вместе с водой вводится в смеситель.
Дозатор заполнителей ДТИ-2500 (рис. 16) состоит из грузоприемного устройства, рычажного механизма и ПСТ. Грузоприемное устройство включает сварную раму У, два грузоприемных рычага 2У на которых подвешена платформа 13. К платформе крепится накопительный бункер (на рис. 16 не показан). Грузоприемные рычаги опираются призмами на подушки опорных стоек 3, устанавливаемых по углам рамы. Между собой и рычажным механизмом рычаги соединены с помощью серьги 7 и тяги 6.
В каждом рычаге имеется по два установочных винта 11, с помощью которых производится фиксация весовой системы при траспортировке дозатора. Платформа 13 через серьги 4 с подушками подвешена на призмы грузоприемных рычагов 2. Для ограничения качания платформы служат винтовые упоры 12.
Рычажный механизм состоит из корпуса, в котором размещена опорная стойка 8. На подушки стойки опирается рычаг 9, соединенный серьгами с рычагами 2 и ПСТ.
Для учета массы тары имеется груз 10, перемещаемый по рычагу 9.
Для смесителей непрерывного действия используют весовые дозаторы серии СБ, обеспечивающие непрерывное взвешивание материала. Они используются на автоматизированных бетоносмесительных установках заводов непрерывного действия.
Промышленность выпускает весовые дозаторы СБ-71 А, СБ-90 непрерывного действия для цемента производительностью 4...25 и 25...100 т/ч; дозаторы заполнителей — СБ-26А, СБ-110, СБ-111 производительностью соответственно 8...40, 5...50, 10... 100 и 2...200 т/ч.
Весовой дозатор непрерывного действия состоит из питателя, подающего материал из расходного бункера, измерительного устройства, фиксирующего массу материала в потоке определенной длины, и системы автоматического регулирования размера и скорости потока материала.
Дозатор СБ-26А (рис. 17) применяют для непрерывного дозирования крупного заполнителя (песка, щебня и гравия) с размером фракций до 40 мм на бетоносмесительных установках СБ-75.
Работает дозатор следующим образом. Материал из расходного бункера поступает через воронку-питатель 3 на ленту конвейера. Высоту слоя материала регулируют с помощью подвижной заслонки 7. Конвейер с материалом уравновешивается противовесами. При отклонении массы материала на ленте от заданной равновесие конвейера нарушается и рычаги открывают или закрывают заслонкой выходное отверстие воронки, чем восстанавливается необходимый уровень материала на ленте. Когда конвейер опускается, высота слоя материала уменьшается, соответственно уменьшается и скорость его подачи. При увеличении высоты слоя увеличивается подача материала. Производительность дозатора регулируют скоростью движения ленты путем изменения частоты вращения приводного вала конвейера.
