Общее устройство бетононасосов

Бетононасосы поршневого типа (с механическим приводом). Отечественная промышленность выпускает бетононасосы поршневого типа производительностью 10, 20 и 40м³/час с механическим и гидравлическим приводом.

Привод от ДВС:

Принцип работы бетононасоса заключается в следующем: поступающая в приёмный бункер 6 бетонная смесь подвергается непрерывному перемешиванию лопатками 5, для того чтобы сохранить её однородность и предупредить расслоение. Из бункера смесь при помощи побудителя 7, выполненного в идее лопастной мешалки. Поступает через всасывающий клапан 8 в цилиндр 11 насоса.

Поршень 12 насоса совершает возвратно-поступательное движение при помощи кривошипно-шатунного механизма, коленчатый вал 2 которого приводится во вращение от основного электродвигателя бетононасоса. Движение поршня строго согласовано с положением всасывающего 8 и нагнетательного 9 клапанов: при всасывающем движении поршня (рис. а) клапан 8 открывается, а клапан 9 закрывается; при нагнетательном положении поршня (рис. б) клапан 8 закрывается, а клапан 9 открывается. Синхронизация перемещений поршня и клапанов достигается при помощи кулисного механизма 1, получающего качательное движение от профильных кулаков на коленчатом валу, и двух тяг 3 и 4, связывающих каждую из кулис с клапанами. Во время всасывающего движения поршня бетонная смесь поступает в полость цилиндра, а во время нагнетательного движения выталкивается в трубопровод 10.

Рис.3. Бетононасос с механическим приводом:

а – схема работы; б - кинематическая схема; І – всасывающее положение поршня; ІІ – нагнетательное положение поршня;

1 – кулисный механизм; 2 – коленчатый вал КШМ; 3 и 4 - тяги; 5 - лопасти; 6 – приёмный бункер; 7 - побудитель; 8 -; всасывающий клапан; 9 – нагнетательный клапан; 10 - трубопровод; 11 – цилиндр насоса; 12 – поршень насоса.

Привод от электродвигателя:

Бетононасосы монтируются на сварной раме 15, снабжённой лыжами 16 для возможности перемещения бетононасоса на небольшие расстояния. Приёмный бункер 6 делается сварным из листовой стали, а его внутренняя поверхность футеруется сменными броневыми листами, защищающими стенки бункера от износа. К бункеру прикреплена верхняя площадка 20, на которой монтируется привод 3, 4 и 5 вала смесителя 7 и крепится пускорегулирующее электрооборудование 2 главного привода. С этой площадки производится наблюдение за поступлением в бункер бетонной смеси. В нижней переходной воронке бункера. В непосредственной близости к всасывающему клапану, установлен вал 8 побудителя. Привод вала побудителя осуществляется с помощью цепной передачи 21, 27 от коленчатого вала 18.

Рабочая часть бетононасоса состоит из клапанной коробки 12 и цилиндра 13, в котором перемещается поршень 17. Внутренняя поверхность клапанной коробки футеруется (футеровка – это специальная отделка для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических или физических повреждений) сменными втулками из износоустойчивой стали, а цилиндр – вставной гильзой.

Рис.4. Бетононасос:

1 – главный электродвигатель; 2 – пускорегулирующее оборудование главного привода;

3; 4 и 5 – привод вала смесителя; 6 – приёмный бункер; 7 - смеситель; 8 – вал возбудителя; 9 – всасывающий клапан; 10 – нагнетательный клапан; 11 -; 12 – клапанная коробка; 13 - цилиндр; 14 – резиновый наконечник; 15 – сварная рама; 16 - лыжи; 17 - поршень; 18 – коленчатый вал; 19 - тяга; 2 0 – верхняя площадка; 21 и 27 – цепная передача; 22 и 23 – профилированные кулаки; 24 и 25 - кулисы; 26 - шатун.

Гильза цилиндра сравнительно быстро изнашивается

Рис.5. Детали бетоновода:

а – комплект звеньев; 1 – прямое звено длиной 3 м; 2 – прямое звено длиной 1, 5 м; 3 - прямое звено длиной 0, 9 м; 4 – прямое звено длиной 0, 6 м; 5 – прямое звено длиной 0, 3 м; 6 – колено под углом 90°; 7 – колено под углом 45°; 8 – колено под углом22°30'; 9 – колено под углом 11°15';

б – рычажный замок, соединяющий звенья бетоновода; 1 и 5 – звенья бетоновода; 2 - поворотный рычаг; 3 – тяга; 4 – хомут;

в – игольчатый клапан; 1 – крышка; 2 – иглы; 3 – иглодержатель.

Пневматические бетононагнетатели. Предназначены для перемещения порций бетона по трубам при помощи сжатого воздуха.

Рис.6. Пневматический бетононасос:

а - общий вид; б - схема устройства; 1 - трубопровод; 2 - направляющий конус;

3 - воронка; 4 - конусный затвор; 5 - резервуар; 6 - сопла.

Дальность подачи находится в пределах 150 м.

Бетононасос с гидравлическим приводом. Частично устраняет недостатки механического привода. Они состоят из установленных под расходным бункером-побудителем 2 двух рабочих цилиндров 4, снабжённых двумя шиберными затворами- вертикальным 7 и горизонтальным 6. Движение поршням рабочих цилиндров и шиберным затворам сообщается маслоприводными цилиндрами 5 и 3.

Рис.7. Бетононасос с гидравлическим приводом:

а – общий вид; б – схема движений вспомогательной стрелы с бетоноводом; в – принципиальная схема работы бетононасоса; 1 -; 2 – бункер-побудитель; 3 и 5 –маслоприводные цилиндры; 4 – два расходных цилиндра;; 6 – горизонтальный шиберный затвор; 7 – вертикальный шиберный затвор.

Принцип работы такого бетононасоса можно проследить на рис. в. Правый рабочий цилиндр засасывает смесь из приёмного бункера, а левый рабочий цилиндр в это время выжимает её в бетоновод 1 (положение І). По достижении поршнями крайних положений подаётся сигнал в систему управления на изменение направления движения поршней и шиберных затворов. При этом горизонтальный затвор открывает доступ смеси из бункера в левый цилиндр и закрывает её поступление в правый цилиндр. Вертикальный затвор открывает вход смеси в бетоновод из правого цилиндра и закрывает левый цилиндр (положение ІІ). Затем цикл повторяется, и бетонная смесь непрерывным потоком перемещается по бетоноводу.

Бетононасосы с гидравлическим приводом по сравнению с механическим имеют меньше конструктивных узлов и поэтому надёжнее в работе. Их рабочие поршни движутся с постоянной скоростью и не создают больших инерционных нагрузок в отличие от кривошипно-шатунного механизма. Производительность бетононасосов с гидравлическим приводом может регулироваться в широких пределах, а повышение давления свыше установленного предела исключается предохранительными устройствами гидросистемы. Дальность подачи таких бензонасосов больше, чем у бетононасосов с механическим приводом.

Бетононасосы с гидравлическим приводом комплектуются сочленённой из нескольких звеньев стрелой 8, несущей на себе бетоновод. Стрела крепится на поворотной платформе 9, установленной на раме бетононасоса, и может вращаться вокруг вертикальной оси. Путём изменения гидравлическими цилиндрами угла наклона между звеньями обеспечивается перемещение головки стрелы с концевым звеном бетоновода в нужное положение (рис. б). Этим в определённых условиях достигается возможность подачи бетона к месту укладки без монтажа бетоновода.

Конструктивно, в зависимости от назначения, бетононасосы подразделяются на три основные категории:

1) – автобетононасос;

2) - стационарный прицепной бетононасос;

3) - автобетононасос со смесителем.

1) - автобетононасос – передвижное строительное оборудование, установленное на базе грузового автомобиля. Оборудование работает по следующему принципу: посредством распределительной стрелы бетонная смесь подается из бетоносмесителя к месту ее непосредственной укладки. При необходимости стрелу наращивают дополнительным бетоноводом. Тип шасси грузового автомобиля возможен от двух- до пятиосного, вылет распределительной стрелы зависит от конструкции установки и колеблется от 16, 1 до 57 метров.

Рис.8. Автобетононасос.

С повышением требований к темпам и качеству строительно-монтажных работ, инженерами было разработано передвижное строительное оборудование. В среде бетононасосной техники были сконструированы автобетононасосы – бетононасосы, установленные на автомобильное шасси.

Основное отличие автобетононасосов от стационарных бетононасосов заключается в их мобильности.

Автобетононасосы предназначены для подачи свежеприготовленной бетонной смеси в горизонтальном и вертикальном направлениях распределительной стрелой к месту укладки на строительных объектах. Применение бетононасосов значительно сокращает сроки возведения зданий и сооружений, повышает качество строительства, улучшает условия труда.

Автобетононасос, также как и его стационарный собрат, может работать в любых погодных условиях с производительностью до 150 м³/ч ас, подавать бетон на высоту до 70 метров и до 200 метро в по горизонтали.

Рис.9. Внешний вид автомобильных бетононасосов.

Автобетононасосы оборудуются амортизационной системой, которая минимизирует колебания вызванные работой гидравлики. Современные автомобильные бетононасосы оборудуются электронной системой контроля качества подаваемого бетона, а также регулируется распределение нагрузки на стрелу, что уменьшает амплитуду колебаний конструкции.

Большим плюсом автобетононасоса, позволившим интенсивно использовать этот вид техники при сооружении объекта Укрытие над разрушенным реактором Чернобыльской АЭС, является его мобильность. Это дало возможность начать бетонирование стен Саркофага дистанционно (на расстоянии) и в короткий строк организовать весь технологический процесс бетонирования.

Рис.10. Схема работы бетоновода автомобильного

бетононасоса (трехсекционная стрела)

Применение автобетононасосов при ликвидации аварии на ЧАЭС позволило существенно сократить сроки выполнения работ, сократить потребности в рабочей силе и снизить затраты.

Потребность в дистанционном бетонировании при сооружении Саркофага

Сооружение объекта Укрытие, по первоначальному проекту, предусматривало полную изоляцию (захоронение) всех помещений, относящихся к 4-му блоку ЧАЭС. Но после анализа радиационных условий в местах проведения работ (внутри помещений и на территории ЧАЭС), а также обследования строительных конструкций здания позволили упростить конструкцию объекта Укрытие.

При возведении стен объекта Укрытие был предусмотрен следующий порядок бетонирования. Армоблоки поставлялись на АЭС в готовом виде. На участке с наиболее благоприятной радиационной обстановкой осуществлялась сборка их в блок-опалубку.

Собранный блок доставлялся к месту расположения стенки и после монтажа бетоноводов и установки бетононасосов производилась укладка в него бетонной смеси.

Рис.11. Схема расположения бетононасосов при

строительстве каскадной стены объекта Укрытие.

При возведении некоторых наружных бетонных стенок Укрытия армоблоки монтировались на железнодорожных платформах. Количество платформ определялось длинной стенки. Для наиболее протяженной стенки потребовалось 14 платформ, рабочее место для сборки армоблоков которой было определено в районе АБК-1, т.е. на расстоянии 500-600 м от места возведения стенки. При этом для размещения платформ и доставки опалубки к месту расположения стенки использовался существовавших железнодорожный путь.

Наибольшую сложность представляли собой работы по возведению каскадной стены высотой 5, 75 м в осях 43-51 вдоль ряда Ю. Затем бетонировалось пространство между этой стенкой и блоком Б до верхней отметки стенки. На образованную ступеньку максимально приблизившись к развалу, устанавливалась опалубка: армоблоки высотой 12 м, для второй стенки за которую также укладывался бетон, в результате образовывалась вторая ступенька – ярус каскадной стенки общей высотой 17, 55 метро в. Аналогично первому и второму ярусам возводились третий (общая высота 29, 75 м) и четвертый (общая высота 41.00 м) ярусы. Схема возведения каскадной стены представлена на рисунке. При возведении стенок внутри помещений армоблоки устанавливались на место по отдельности. В ряде случаев опалубка монтировалась непосредственно на месте возведения стенок.

Подача бетона в армоблоки осуществлялась с помощью передвижных и стационарных бетононасосов, позволявших выносить приемщики бетонной смеси на расстояние 150-200 метро в от мест установки армоблоков. К числу использовавшихся бетононасосов относятся Вортингтон (Worthington), Швинг (Schwing), Путцмейстер (Putzmeister), БН-80-20.

Согласно проекту защитной оболочки, разработанному ВНИПИЭТ, при сооружении «Укрытия» потребовалось уложить более 300 000 м³ бетона. При этом было смонтировано более 7 тысяч тон металлоконструкций. Работы были начаты в конце мая 1986 года и окончены в ноябре 1986 года.

Устройство автобетононасоса.

Рис.12. Автобетононасос:

1 – захватный крюк; 2 – сигнальные индикаторы; 3 – смазочная система; 4 –

фиксация конечной позиции телескопического устройства спереди; 5 – блок управления левой опорой; 6 – водяной насос, сливной кран; 7 – фиксирующее устройство транспортного положения сзади; 8 – выключатель звукового сигнала (клаксона); 9 – панель управления мешалки; 10 – панель блока управления; 11 – панель управления водяного насоса; 12 – блок регулирования; 13 – блок управления бетононасосом; 14 – блок управления мачтой; 15 – фиксирующее устройство транспортного положения сзади; 16 – блок управления правой опорой; 17 – фиксирующее устройство конечной позиции телескопического устройства спереди.

Рис.13. Автобетононасос CIFA K48 XRZ

Автобетононасос CIFA К48 XRZ монтируется на 4-х осное шасси, оснащен 5-секционной раздаточной стрелой B5RZ 48/44 с диаметром бетоновода 125 мм с RZ -образной кинематикой раскрытия, Х -образными выдвижными аутригерами, что ускоряет установку бетононасоса и упрощает его помещение на узких площадках. Стрела снабжена системой BFC (быстросъемного крепления бетоновода), а пропорциональное управление раскрытием стрелы позволяет оператору независимо управлять раскрытием секций.

Основные характеристики:

• Компактная и удобная конструкция, продуманная для установки на четырехосное шасси.

• Задние складывающиеся и передние складывающиеся с телескопическим выдвижением опоры.

• Независимая рама с защитой от деформации кручения.

• Выносные опоры с гидравлическим приводом по обеим сторонам машины.

• Пятисекционная раздаточная стрела B5RZ 47/43 диаметром 125 мм со смешанной Z -образной и раскручивающейся кинематикой раскрытия.

• Пропорциональное управление раскрытием стрелы позволяет оператору независимо управлять раскрытием секций.

• Регулятор подачи бетона.

• Возможность установки насосного узла серии HPG-IF c закрытым гидравлическим контуром: превосходная производительность, высокое давление и поток бетона, простой в обслуживании.

• Устройство безопасности на открываемом смотровом люке.

• Серия насосов " F8 " высокой производительности: ровный, непрерывный ток бетона в сочетании с простотой обслуживания.

Таблица 1