Патент на изобретение №2160663
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПОВЕРХНОСТНЫЙ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОУПЛОТНИТЕЛЬ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ БЕТОННЫХ ОБЪЕКТОВ
(57) Реферат: Поверхностный ударно-волновой газодинамический виброуплотнитель для формования бетонных объектов относится к технологии строительного производства. Технический результат – создание высоких динамических давлений при формовании. Устройство содержит трамбовочный элемент, опорную плиту, приводной механизм в виде детонационной камеры, образованной пространством между пригрузом и резонансной плитой, резонансная плита соединена с пригрузом и трамбовочным элементом с возможностью перемещения. Масса пригруза выбрана больше массы резонансной плиты. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. 1. Область техники Изобретение относится к технологии строительного производства, в основном формирования структуры бетонов и растворов на минеральных вяжущих веществах в монолитном, дорожном и других видах строительства, а также для условий заводского производства. 2. Уровень техники Известны ударно-вибрационные устройства, включающие элементы силового импульсного воздействия на смесь и обеспечивающие тиксотропное разжижение смеси с быстрым формированием плотной макроструктуры (Гусев Б.В. и др. Ударно-вибрационная технология уплотнения бетонных смесей. М.: Стройиздат, 1982). Недостаток таких способов – отсутствие возможности нормированного воздействия в оптимальном диапазоне параметров. Известно также принятое заявителем за наиболее близкий аналог устройство виброуплотнения бетона, содержащее трамбовочный элемент в виде опорной плиты и приводной механизм, вызывающий вибрацию трамбовочного элемента с разными частотами в определенном диапазоне (Пат. США N 5527175, В 28 В 1/093, 03.12.93. ИСМ вып. 23 N 04/97). Недостатком известного устройства является невозможность создавать высокое динамическое давление при формовании массивов как в построечных условиях, так и в изделиях. 3. Перечень фигур чертежей На фигурах показан поверхностный ударно-волновой газодинамический виброуплотнитель, где 1 – детонационная камера, 2 – трамбовочный элемент в виде опорной плиты, 3 – система подачи компонентов топливной смеси, 4 – система поджига, 5 – резонансная плита, 6 – упругие элементы, 7 – пригруз, фиг. 1 – продольный разрез, фиг. 2 – поперечный разрез. 4. Сущность изобретения 4.1. Задача Техническая задача состоит в устранении указанных недостатков и создании высоких динамических давлений в процессе формования и уплотнения. 4.2. Отличительные признаки Поверхностный виброуплотнитель для формования бетонных объектов, содержащий трамбовочный элемент, например, в виде опорной плиты и приводной механизм, вызывающий вибрацию трамбовочного элемента с разными частотами в определенном диапазоне, отличается от известного тем, что приводной механизм выполнен в виде детонационной камеры с возможностью ударно-волнового газодинамического воздействия, которая образована пространством между пригрузом и резонансной плитой, при этом последняя соединена с трамбовочным элементом и пригрузом с возможностью перемещения, например, упругими элементами в виде пружин. Массу пригруза выбирают больше массы резонансной плиты (Мрп). Частоту вибрации резонансной плиты, рассчитывают, например, по формуле  , где а – суммарный коэффициент упругости элементов, выбираемый из условия fb> 1/ p, где p – время релаксации бетонной смеси при импульсном воздействии (для жестких смесей fb > 50 Гц). Частоту циклов детонационной камеры выбирают из условия fц=fb/n, где n = 1-10.
4.3. Сущность устройстваНа опорной плите 2, располагающейся на обрабатываемой бетонной смеси на упругих элементах 6, располагаются детонационные камеры 1, объем которых образован с одной стороны резонансной плитой 5, а с другой – пригрузом 7, которые связаны упругими элементами 6а и имеют возможность перемещаться относительно друг друга. Детонационные камеры снабжены системой подачи 3 компонентов топливной смеси и системой поджига 4. При наличии нескольких детонационных камер они могут работать как синхронно, так и со сдвигом по фазе или отдельными группами. Это дает возможность в широком диапазоне изменять частоту воздействия и динамическую нагрузку в процессе выполнения технологического цикла. В данной конструктивной схеме реализуется принцип резонансной плиты, причем все элементы конструкции детонационной камеры представляют собой колебательную систему. Масса пригруза выбирается больше массы резонансной плиты (Мрп). Частота следования импульсов давления в детонационных камерах может быть в кратное число раз ниже собственной частоты колебаний резонансной плиты. Частоту вибрации резонансной плиты принимают, например, равной,  , где а – суммарный коэффициент упругости элементов, выбираемый из условия fb> 1/p , где p – время релаксации бетонной смеси при импульсном воздействии (для жестких смесей fb > 50 Гц). Частоту циклов детонационной камеры выбирают из условия fц=fb/n, где n=1-10.
Это даст возможность изменять частоту силовых воздействий на бетонную смесь при неизменной частоте работы детонационных камер.
Принцип действия устройства основан на способе приложения импульсного волнового воздействия с заданными частотно-фазовыми характеристиками на полном цикле формирования структуры конгломератных сред газовой средой продуктов сгорания топливной смеси с возможностью варьирования амплитуды давления, частоты циклов и собственных частот импульсов. Импульсное волновое воздействие может формироваться, например, процессами детонации газообразных или аэрозольных компонентов с обеспечением величины амплитуды давления после прохождения детонационной волны, равной Pср= ( oD2)/2( +1), значением частоты циклов fц= 1/(з+и), значением собственной частоты импульсов fс={ [2/(k+1)][1/(k-1)]Vкр}/6Lкр, где o – исходная плотность смеси,  – величина скорости детонации, – показатель адиабаты, Q – тепловой эффект химической реакции на единицу массы топливной смеси, з = Vrс/Qv – время заполнения камеры сгорания, Vrс – объем камеры сгорания, Qv – объемный расход топливной смеси, и = 3Lкр/{[2/(k+1)][1/(k+1)]Vкр} – время истечения продуктов детонации, Lкр=Vкр/Sкр, Sкр – площадь критического сечения, Vкр – средняя скорость продуктов детонации в критическом сечении.
4.4. Промышленная применимостьКонструкция поверхностного ударно-волнового газодинамического виброуплотнителя для формования бетонных объектов может быть использована в построечных условиях в качестве поверхностного вибратора, в качестве скользящего виброштампа или части бетоноукладочного комплекса при укладке дорожных покрытий, изготовлении аэродромных плит, плит крепления откосов и др. При применении ударно-волновых газодинамических установок (УВГУ) характер воздействия на объект при обработке конгломератных сред для формирования искусственных строительных материалов определяется характеристикой изменения давления в камере сгорания. Цикл работы УВГУ включает два основных процесса, определяющих его продолжительность: процесс заполнения камеры сгорания рабочей смесью и процесс истечения через сопло. Критическим из них (наибольшим по времени) является первый процесс. В основе корректного расчета времени заполнения лежат геометрические размеры камеры сгорания и условия подачи газов. После детонации топливной смеси давление увеличивается до величины Pср, а затем снижается за время c, определяющее собственную частоту импульса (fс), до исходного уровня. После заполнения камеры сгорания новой порцией топливной смеси цикл повторяется через промежуток времени ц, определяющий частоту следования импульсов или частоту циклов fц.
Наибольшую склонность к детонации имеет смесь ацетилена с кислородом, для которых объем порядка 10 куб.см. (и более) обеспечивает переход горения в детонацию.
Формула изобретения
 где а – суммарный коэффициент упругости элементов, из условия fb > 1 p;p – время релаксации бетонной смеси при импульсном воздействии,частоту циклов детонационной камеры назначают из условия fЦ = fb/n, где n = 1 – 10. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что частоту вибрации резонансной плиты назначают более 50 Гц. РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
