RU2116452C1

RU2116452C1 - Device for spraying concrete

Info

Publication number: RU2116452C1
Application number: RU96114581A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Венгловский; А.В. Дорошин; Н.И. Скляр
Original assignee: Открытое акционерное общество "Таштагольское рудоуправление"
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: construction engineering. SUBSTANCE: this relates to mining industry and to underground construction activities and can be used for strengthening walls of underground workings and tunnels by spraying concrete. Concrete spraying device has following components: feeder, pipeline, mixing unit, body of mixing chamber, mixing rods. Ends of mixing rods are installed diametrically opposite in body wall. Spraying nozzle is also provided. Rods are installed on external surface of body. Each rod is bevelled at its end and is extended inside chamber through length of its bevelled part. Rods are rectangular in their cross-section and are located in plane of at least one cross-section of mixing chamber body. Aforesaid device allows for intensive mixing of concrete components. It eliminates factors which cause abnormal wear of mixing chamber components, it also prevents plugging. EFFECT: higher efficiency. 1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и подземному строительству и может быть использовано при креплении горных выработок набрызг бетоном. The invention relates to mining and underground construction and can be used for fastening mining workings with concrete spray.

Известно устройство для набрызга бетона, содержащее питатель, трубопровод, узел затворения, камеру смешивания с винтовыми направляющими на ее стенках и сопло (а.с. N 771338 кл. E 21 D 11/100). Недостатками этого устройства являются малая эффективность затворения смеси водой, сравнительно высокое пылеобразование на выходе из сопла, что можно пояснить следующим. A device for spraying concrete is known, comprising a feeder, a pipeline, a mixing unit, a mixing chamber with screw guides on its walls and a nozzle (A.S. N 771338 class E 21 D 11/100). The disadvantages of this device are the low efficiency of mixing the mixture with water, the relatively high dust formation at the exit of the nozzle, which can be explained as follows.

В узле затворения поток сухой бетонной смеси орошается струями воды. Но, обладая малой площадью своей поверхности, струи воды при контакте с потоком не обеспечивают достаточно эффективного затворения смеси. Затем, в камере смешивания поток бетонной смеси посредством винтовых направляющих закручивается. Однако закрученный вокруг продольной оси камеры поток, прижимаясь центробежными силами к стенкам камеры, заполняет плотной массой углубления в ее стенках, отчего турбулентность потока ослабевает, а работоспособность смесителя падает. И далее на выходе из сопла сохранивший вращение поток с остатками несмоченных частиц центробежные силы превращают в пылящий факел. In the mixing unit, the flow of dry concrete mix is irrigated with water jets. But, having a small surface area, water jets in contact with the stream do not provide sufficiently effective mixing of the mixture. Then, in the mixing chamber, the concrete flow is twisted by means of screw guides. However, the flow swirling around the longitudinal axis of the chamber, pressed by centrifugal forces to the walls of the chamber, fills the recesses in its walls with a dense mass, which makes the turbulence of the flow weaken and the operability of the mixer to drop. And further, at the exit from the nozzle, the rotation-retained stream with the remains of non-wetted particles is converted by centrifugal forces into a dusting torch.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для набрызга бетона, включающее питатель, трубопровод, узел затворения, корпус камеры смешивания, стержни для смешивания, концы которых вмонтированы диаметрально противоположно в стенки корпуса, и сопло (см. ав.св. N 810979, кл. E 21 D 11/100). Closest to the proposed technical solution is a device for spraying concrete, including a feeder, pipeline, mixing unit, body of the mixing chamber, mixing rods, the ends of which are mounted diametrically opposite to the walls of the body, and a nozzle (see av. St. N 810979, class E 21 D 11/100).

Однако конструктивное решение известного устройства создает условия повышенному износу стенок корпуса камеры и стержней, пересекающих ее канал. При работе такого устройства скоростной поток смеси, ударяясь непосредственно о стержень, разделяется на два потока, направленных на стенки корпуса, при этом кинетическая энергия твердых частиц в значительной мере расходуется на истирание стержней и стенок, ускоряя износ деталей, снижая технический ресурс и повышая затраты труды на ремонт. However, the constructive solution of the known device creates conditions for increased wear of the walls of the camera body and the rods crossing its channel. During the operation of such a device, the high-speed flow of the mixture, striking directly against the rod, is divided into two flows directed to the walls of the casing, while the kinetic energy of solid particles is significantly spent on abrasion of the rods and walls, accelerating wear of parts, reducing technical life and increasing labor costs for repair.

Использование в камере смешивания стержней, пересекающих ее канал, приемлемо при подаче смеси из песка и цемента. Но добавление в состав крупной фракции (щебня или гравия диаметром до 20 - 25 мм) резко повышает сопротивление трубопровода с последующим пробкообразованием, так как при осевом соударении крупных частиц со стержнем их продвижение стопорится. Выполнение операции по ликвидации пробок влечет дополнительные затраты труда. The use of rods crossing its channel in the mixing chamber is acceptable when applying a mixture of sand and cement. But the addition of a large fraction to the composition (crushed stone or gravel with a diameter of up to 20 - 25 mm) sharply increases the resistance of the pipeline with subsequent cork formation, since during the axial collision of large particles with the rod, their progress stops. The operation to eliminate traffic jams entails additional labor costs.

Нужно отметить и другой фактор, обуславливающий в известном устройстве пробкообразование. Так как конструктивно в данном устройстве камера затворения достаточно удалена от сопла, то при его работе осуществляется в едином протяженном трубопроводе два различных процесса транспортирования - это пневмотранспортирование сыпучей массы (от питателя до узла затворения) и пневмотранспортирование вязкой массы (от узла затворения до сопла). Но поскольку оптимальные режимы этих двух процессов довольно различны и мало совместимы, то их одновременное осуществление в одном трубопроводе приводит к пробкообразованию на пути движения вязкой массы (см., например, Атаев С.С. Технология индустриального строительства из монолитного бетона. М.: Стройиздат, 1989, с. 160 - 161). Таким образом, чем большая протяженность участка трубопровода в данном устройстве от узла затворения до сопла, тем больше вероятность проявления отмеченного фактора, тем больше затраты труда на устранение последствий. It should be noted, and another factor that causes cork formation in the known device. Since the mixing chamber is structurally sufficiently remote from the nozzle in this device, then during its operation two different transportation processes are carried out in a single extended pipeline - this is pneumatic transportation of granular mass (from the feeder to the mixing unit) and pneumatic transportation of the viscous mass (from the mixing unit to the nozzle). But since the optimal modes of these two processes are quite different and not very compatible, their simultaneous implementation in the same pipeline leads to cork formation on the path of movement of a viscous mass (see, for example, Ataev S.S. Industrial construction technology from monolithic concrete. M.: Stroyizdat , 1989, p. 160 - 161). Thus, the greater the length of the pipeline section in this device from the mixing unit to the nozzle, the greater the likelihood of the occurrence of this factor, the greater the labor cost to eliminate the consequences.

Целью изобретения является увеличение технического ресурса и повышение эффективности использования устройства за счет предотвращения пробкообразования. The aim of the invention is to increase the technical resource and increase the efficiency of use of the device by preventing corking.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для набрызга бетона, включающем питатель, трубопровод, узел затворения, корпус камеры смешивания, стержни для смешивания, концы которых вмонтированы диаметрально противоположно в стенки корпуса, и сопло, стержни установлены на внешней поверхности корпуса с возможностью радиального их перемещения и размещены в направляющих втулках жестко закрепленных на корпусе, при этом каждый стержень выполнен со скосом на конце и выдвинут в камеру на величину скоса. Стержни выполнены прямоугольными в сечении и размещены по крайней мере в плоскости одного поперечного сечения корпуса камеры смешивания. This goal is achieved by the fact that in a device for spraying concrete, including a feeder, pipeline, mixing unit, housing of the mixing chamber, mixing rods, the ends of which are mounted diametrically opposite to the walls of the housing, and the nozzle, rods are mounted on the outer surface of the housing with the possibility of their radial displacements and are placed in the guide bushings rigidly fixed on the housing, with each rod made with a bevel at the end and extended into the chamber by the amount of the bevel. The rods are made rectangular in cross section and placed at least in the plane of one cross section of the housing of the mixing chamber.

Новым в техническом решении является то, что стержни установлены на внешней поверхности корпуса с возможностью радиального их перемещения и размещены в направляющих втулках жестко закрепленных на корпусе, при этом каждый стержень выполнен со скосом на конце и выдвинут в камеру на величину скоса. Стержни выполнены прямоугольными в сечении и размещены по крайней мере в плоскости одного поперечного сечения корпуса камеры смешивания. New in the technical solution is that the rods are mounted on the outer surface of the housing with the possibility of radial movement and placed in the guide bushings rigidly mounted on the housing, with each rod made with a bevel at the end and extended into the chamber by the amount of the bevel. The rods are made rectangular in cross section and placed at least in the plane of one cross section of the housing of the mixing chamber.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 - - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 ступенчатый разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 и фиг. 5 представлены соответственно поперечное и продольное сечения корпуса камеры смешивания, где стрелками обозначены направления движения частиц после их столкновения с наклонными плоскостями скосов. In FIG. 1 shows a general view of the device; in FIG. 2 - - node I in FIG. one; in FIG. 3 step section AA in FIG. 2; in FIG. 4 and FIG. 5 shows, respectively, a cross-section and a longitudinal section of the body of the mixing chamber, where arrows indicate the direction of movement of the particles after they collide with the inclined planes of the bevels.

Устройство для набрызга бетона включает питатель 1, трубопровод 2, узел затворения 3 с патрубком 4 для подвода воды, корпус 5 камеры смешивания 6, жестко закрепленные на корпусе 5, направляющие втулки 7, стержни 8, размещенные в направляющих втулках 7, и сопло 9. Стержни 8 установлены с возможностью радиального перемещения в направляющих втулках 7. Стержни 8 выполнены прямоугольными в сечении. На конце каждого стержня 8 выполнены скосы 10. Концы стержней 8 со скосом 10 вмонтированы диаметрально противоположными парами в стенки корпуса 5 и пропущены сквозь его стенку в камеру смешивания 6 на величину скоса 10. Наклонная плоскость скосов 10 обращена навстречу движению смеси, поступающей из узла затворения 3. Исходя из этих условий и в самой камере 6 скосы 10 размещены парами один против другого диаметрально. Наружный конец стержня 8 соединен винтом 11 с регулировочной гайкой 12, которая вкручена внутрь направляющей втулки 7. В уширения донной части втулок 7 вмонтированы уплотнения 13. Корпус 5 камеры смешивания 6 соединен непосредственно с узлом затворения 3 и соплом 9. A device for spraying concrete includes a feeder 1, a pipeline 2, a mixing unit 3 with a nozzle 4 for supplying water, the housing 5 of the mixing chamber 6, rigidly mounted on the housing 5, the guide bushings 7, the rods 8 placed in the guide bushings 7, and a nozzle 9. The rods 8 are mounted with the possibility of radial movement in the guide bushings 7. The rods 8 are made rectangular in cross section. Bevels 10 are made at the end of each rod 8. The ends of the rods 8 with a bevel 10 are mounted diametrically opposite pairs in the walls of the housing 5 and passed through its wall into the mixing chamber 6 by the amount of the bevel 10. The inclined plane of the bevels 10 is facing the movement of the mixture coming from the mixing unit 3. Based on these conditions, and in the chamber 6 itself, the bevels 10 are placed in pairs diametrically against each other. The outer end of the rod 8 is connected by a screw 11 with an adjusting nut 12, which is screwed into the guide sleeve 7. Seals 13 are mounted in the broadening of the bottom of the bushings 7. The housing 5 of the mixing chamber 6 is connected directly to the shutter assembly 3 and the nozzle 9.

Если в применяемом для набрызга сыпучем компаненте повышенное содержание фракции тонкого и мелкого помола, то для повышения степени смешивания стержни 8 устанавливают в нескольких плоскостях поперечного сечения корпуса 5. В зависимости от гранулометрического состава минерального заполнителя угол скоса α (см. фиг. 5) составляет 15 - 25^o. При профилактическом обслуживании и контроле состояния скосов 10 стержни 8 могут быть извлечены из втулок 7 путем вращения гайки 12, для чего в ней имеется углубление 14 "под ключ". Периодичность контроля устанавливается опытным путем.If the loose component used for spraying contains a high content of fine and fine fractions, then to increase the degree of mixing, the rods 8 are installed in several planes of the cross section of the housing 5. Depending on the particle size distribution of the mineral aggregate, the bevel angle α (see Fig. 5) is 15 - 25 ^o . During preventive maintenance and monitoring the condition of the bevels 10, the rods 8 can be removed from the bushings 7 by rotating the nut 12, for which there is a "turnkey" recess 14 in it. The frequency of control is established empirically.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Из питателя 1 сухая бетонная смесь сжатым воздухом транспортируется по трубопроводу 2 к узлу затворения 3, куда через патрубок 4 подается вода. В узле затворения 3 сухая бетонная смесь смачивается радиальными потоками диспергированной воды. Затворенная смесь из узла 3 поступает непосредственно в камеру смешивания 6, где осуществляется процесс перемешивания, далее готовая смесь из камеры 6 непосредственно поступает в сопло 9 и наносится на покрываемую поверхность. From the feeder 1, the dry concrete mixture is transported by compressed air through the pipeline 2 to the mixing unit 3, where water is supplied through the pipe 4. In the mixing unit 3, the dry concrete mixture is wetted by radial flows of dispersed water. The closed mixture from the node 3 enters directly into the mixing chamber 6, where the mixing process is carried out, then the finished mixture from the chamber 6 directly enters the nozzle 9 and is applied to the surface to be coated.

Работу камеры смешивания 6 и функциональные особенности ее конструктивных элементов описываем более подробно. The operation of the mixing chamber 6 and the functional features of its structural elements are described in more detail.

Механизм процесса смешивания поясняется графически. На фиг. 4 и фиг. 5 дана схема изменения траектории частиц смеси после их столкновения с наклонными плоскостями скосов 10. The mechanism of the mixing process is illustrated graphically. In FIG. 4 and FIG. 5 shows a diagram of the change in the trajectory of the particles of the mixture after their collision with the inclined planes of the bevels 10.

Затворенная бетонная смесь поступает в камеру смешивания 6 потоком со скоростью 20 - 30 м/с (см., например, Стрельцов У.В. и др. Крепление горных выработок угольных шахт набрызгбетоном. М.: Недра, 1978 г., с. 149 - 150). На участке расположения стержней со скосами общий скоростной поток смеси разделяется на следующие разнонаправленные потоки. Это продольный поток, - поток минувший участок без столкновения с телами стержней и сохранивший направление вдоль камеры. И косые потоки - это скоростные потоки, возникшие от попадания на наклонные плоскости 10 скосов частей общего потока и получившие при этом траекторию полета с направлением в сторону оси камеры 6. Процесс формирования косых потоков имеет свою особенность. Поскольку после затворения поток смеси состоит из частиц с различной структурой, обладающими неодинаковыми физико-механическими свойствмаи, то при ударе о наклонную плоскость 10 скосов они отскакивают и отражаются от плоскости под разными углами и с различной скоростью. В итоге от всей наклонной площадки скоса исходит в сторону оси камеры скоростной поток частиц. The closed concrete mix enters the mixing chamber 6 with a stream at a speed of 20-30 m / s (see, for example, Streltsov U.V. et al. Mounting of mine workings of coal mines with spray concrete. M .: Nedra, 1978, p. 149 - 150). At the location of the rods with bevels, the total velocity flow of the mixture is divided into the following multidirectional flows. This is a longitudinal stream — a stream past a section without collision with the bodies of the rods and preserving the direction along the chamber. And oblique flows are high-speed flows, arising from falling on inclined planes 10 of the bevels of parts of the total flow and thus obtaining a flight path with a direction in the direction of the camera axis 6. The process of forming oblique flows has its own peculiarity. Since, after mixing, the flow of the mixture consists of particles with different structures that have different physical and mechanical properties, when they hit an inclined plane of 10 bevels, they bounce off and reflect off the plane at different angles and at different speeds. As a result, a high-velocity particle stream flows from the entire inclined bevel platform toward the camera axis.

Как поясняет схема (см. фиг. 4 и фиг. 5), диаметрально противоположенные скосы обеспечивают образование взаимонаправленных косых потоков, траектории частиц которых пересекаются в центральной обширной зоне. Однако, устремляясь к центральной зоне, косые потоки прежде активно взаимодействуют на продольный поток центральной зоны камеры и, пронизывая его, взаимодействуют между собой. Следует отметить, что косые потоки взаимодействуют между собой за счет более крупных частиц, кинетической энергии у которых достаточно на преодоление сопротивления продольного потока. As the diagram explains (see Fig. 4 and Fig. 5), diametrically opposite bevels provide the formation of mutually directional oblique flows, the particle trajectories of which intersect in the central vast zone. However, rushing towards the central zone, oblique flows previously actively interact on the longitudinal stream of the central zone of the chamber and, penetrating it, interact with each other. It should be noted that oblique flows interact with each other due to larger particles, the kinetic energy of which is enough to overcome the resistance of the longitudinal flow.

Анализ работы камеры смешивания показывает: - возникающие в ней потоки частиц взаимодействуют между собой и ненаправлены на стенки корпуса, что существенно снижает их истирание и увеличивает технический ресурс корпуса. Динамическое и абразивное воздействие потоков воспринимают в камере смешивания плоскости скосов 10, но обеспечение стержням 8 возможности радиального перемещения во втулках 7 позволяет периодически по мере истирания выдвигать стержни в камеру до полного износа рабочей их длины. Поскольку длина рабочей части стержня на порядок превышает толщину стенки корпуса, то можно считать, что технический ресурс устройства повысится в несколько раз. А использование стержней со скосами освобождает от препятствий осевую часть камеры смешивания, снижая при этом сопротивление трубопровода и исключая стопорение крупных частиц, снижает вероятность пробкообразования. Более того, размещение узла затворения и камеры смешивания на конце трубопровода непосредственно рядом с соплом делает пробкообразование маловероятным. An analysis of the operation of the mixing chamber shows: - flows of particles arising in it interact with each other and are not directed to the walls of the housing, which significantly reduces their abrasion and increases the technical resource of the housing. The dynamic and abrasive effects of the flows are perceived in the mixing chamber of the plane of the bevels 10, but providing the rods 8 with the possibility of radial movement in the bushings 7 allows the rods to be pushed into the chamber periodically as they wear out until their working length is completely worn out. Since the length of the working part of the rod is an order of magnitude greater than the thickness of the wall of the housing, it can be considered that the technical resource of the device will increase several times. And the use of rods with bevels frees the axial part of the mixing chamber from obstacles, while reducing the resistance of the pipeline and eliminating the blockage of large particles, and reduces the likelihood of corking. Moreover, placing the mixing assembly and the mixing chamber at the end of the pipeline directly next to the nozzle makes corking unlikely.

Таким образом, отличительные признаки устройства для набрызга бетона обуславливают и предопределяют интенсивное смешивание компонентов затворенной массы, а также устраняют факторы вызывающие повышенный износ деталей камеры смешивания и пробкообразования, что повышает эффективности использования устройства и увеличивает его технический ресурс. Thus, the distinctive features of the device for spraying concrete determine and predetermine intensive mixing of the components of the grounded mass, and also eliminate the factors causing increased wear of the parts of the mixing chamber and cork formation, which increases the efficiency of use of the device and increases its technical resource.

Claims

1. A device for spraying concrete, including a feeder, pipeline, mixing unit, mixing chamber body, mixing rods, the ends of which are mounted diametrically opposite to the housing walls, and a nozzle, characterized in that the rods are mounted on the outer surface of the housing with the possibility of their radial movement and placed in guide bushings rigidly fixed to the housing, with each rod made with a bevel at the end and extended into the chamber by the amount of the bevel.

2. The device according to claim 1, characterized in that the rods are rectangular and placed at least in the plane of one cross section of the housing of the mixing chamber.