Устройство управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для механизированной кладки и уплотнения бетонной смеси в стенах монолитных зданий и сооружений, возводимых в скользящей и переставной опалубках. Устройство управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси содержит смонтированные на жесткой раме телескопические трубчатые штанги с встроенными вибраторами и соединенный с бетоноводом телескопическим инъектор, на конце которого установлен СВЧ-датчик уровня бетонной смеси, блок сравнения и командный блок с исполнительным механизмом одновременного перемещения трубчатых штанг и инъектора, при этом длина штанг превышает длину инъектора на 1.5 Н. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для механизированной укладки и уплотнения бетонной смеси в стенах монолитных зданий и сооружений, возводимых в скользящей и переставной опалубках.

Известно устройство для укладки и уплотнения бетонной смеси в стенах монолитного здания, содержащее манипулятор, монтируемый на конечном участке стационарного бетоновода, концевая секция которого оснащена пакетом глубинных вибраторов [1] Недостаток известного устройства высокая трудоемкость процесса укладки и уплотнения бетонной смеси, низкая производительность данного устройства и низкое качество бетонирования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для укладки и уплотнения бетонной смеси, содержащее смонтированные на траверсах жесткие рамы трубчатые штанги с размещенными в них глубинными вибраторами и соединенный посредством патрубка с бетоноводом инъектор [2] При применении данного устройства, принятого за прототип, не обеспечивается оптимальность технологии укладки смеси и равномерность уплотнения отдельных участков бетонной смеси, что снижает качество и производительность процесса укладки и уплотнения бетонной смеси.

Цель изобретения снижение трудоемкости процесса укладки и уплотнения бетонной смеси.

Цель изобретения снижение трудоемкости процесса укладки и уплотнения бетонной смеси, повышение производительности и качества бетонирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси, содержащем смонтированные на жесткой раме трубчатые штанги с встроенными вибраторами и соединенный посредством патрубка с бетоноводом инъектор трубчатые штанги и инъектор выполнены телескопическими и установлены с возможностью одновременного и связанного перемещения в вертикальной плоскости, устpойство снабжено установленным на конце телескопического инъектора СВЧ-датчиком уровня бетонной смеси, блоком сравнения и командным блоком с исполнительным механизмом перемещения трубчатых штанг и инъектора, при этом СВЧ-датчик уровня подключен к первому входу блока сравнения, ко второму входу которого подключен выход командного блок, вход которого соединен с выходом блока сравнения, длина телескопических трубчатых штанг превышает длину телескопического инъектора на 1,5 Н, а телескопические трубчатые штанги отстоят друг от друга на расстоянии , где Н допустимая высота падения бетонной смеси, R радиус действия встроенных вибраторов, В толщина стены бетонируемого сооружения.

СВЧ датчик уровня бетонной смеси выполнен в виде управляемого модулятором СВЧ-генератора электромагнитных колебаний, циркулятора, приемно-передающей рупорной антенны и последовательно соединенных смесителя, усилителя и фильтра, при этом выход СВЧ-генератора подключен к первому входу циркулятора, ко второму входу которого подключена приемно-передающая рупорная антенна, выход циркулятора подключен к смесителю, а выход фильтра является выходом датчика уровня бетонной смеси.

Изобретение поясняется следующими чертежами. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси. На фиг. 2 узел А на фиг. 1. На фиг. 3 функциональная схема командного блока. На фиг. 4 функциональная схема блока сравнения. На фиг. 5 функциональная схема СВЧ-датчика уровня. На фиг. 6 блок-схема алгоритма функционирования устройства.

Устройство управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси состоит из жесткой рамы 1, на концах которой смонтированы телескопические трубчатые штанги, состоящие из телескопических секций малого диаметра 2 и секций большого диаметра с встроенными вибраторами 3, расположенные друг от друга на расстоянии равном посредством регулировочных винтов 4. Закрепленный на раме 1 инъектор выполнен в виде телескопической конструкции с секциями малого 5 и большого 6 диаметра. Длина телескопического инъектора на 1,5 Н меньше длины телескопических трубчатых штанг с встроенными вибраторами. В верхней части телескопического инъектора установлен патрубок 7 для соединения его с бетоноводом (не показано). На раме 1 также закреплены проушины 8 для строповки устройства управления процессом укладки и уплотнения к концевой секции манипулятора (не показано) (фиг. 1).

Движение телескопических секций в вертикальной плоскости осуществляется за счет подачи рабочей жидкости от исполнительного механизма, выполненного в виде насосной станции, в рабочие полости 9 и 10 соответственно, образованные эластичными манжетами 11, установленными между телескопическими секциями (фиг. 2).

Для автоматического управления исполнительным механизмом 12 перемещения трубчатых штанг предусмотрен командный блок 13, состоящий из электромагнитного гидрораспределителя 32, в качестве которого может быть применен стандартный гидрораспределитель золотникового типа с электрическим управлением, семисторного блока 33 и блока оптронной развязки 34, причем выход семисторного блока 33 связан с входом электромагнитного гидрораспределителя 32, а выход его связан с входом блока оптронной развязки 34 (фиг. 3). Для обработки информации и управления процессом блок сравнения 14, причем первый вход блока сравнения 14 соединен с первым выходом командного блока 13, выход блока 14 соединен с входом блока 13, а выход командного блока 13 соединен с исполнительным механизмом 12. Данные связи необходимы для анализа блоком сравнения 14 положения золотников гидрораспределителя, исправности командного блока и принятия решений на основе полученных данных о функционировании устройства управления.

Блок сравнения 14 представляет собой микропроцессорный контроллер, выполненный на основе известной в микропроцессорной технике системы микропроцессора INTEL 8080 или КР 580 (отечественный вариант).

Он состоит из блока 23, 24 параллельного интерфейса, блока 25 центрального процессора, блока 26 системного контроллера, блока 27 тактового генератора, блока 28 буферного регистра, блока 29 постоянной памяти, блока 30 адресного дешифратора, блока 31 оперативной памяти (фиг. 4).

Блок 25 центрального процессора (КР 580 ИК 80) связан с блоком 27 тактового генератора (КР580 ГФ24), блоком 26 системного контроллера (КР580 ВТ28) и блоком 28 буферного регистра (КР 580 ИР82). Блок 26 системного контроллера по "шине данных" объединен взаимными связями с блоком 29 постоянной памяти, блоком 31 оперативной памяти, первым и вторым блоками 23, 24 параллельного интерфейса (КР580 ИК55). Блок 28 буферного регистра умощняет "адресную шину" которая подключена к блоку 29 постоянной памяти (К573 РФ2), блоку 31 оперативной памяти (К573 РУ8А) блоком 23, 24 параллельного интерфейса и блоку 30 адресного дешифратора (К555 ИД7), выходы которого соединены с входами блоков 23, 24, 29, 31.

Блок параллельного интерфейса 23 вычислительного устройства соединен с датчиком уровня 15, а блок 24 подключен к командному блоку 13 (фиг. 4).

На конце секции большого диаметра 6 телескопического инъектора упругого через вибропоглощающую прокладку закреплен СВЧ-датчик уровня 15 укладываемой бетонной смеси, включающий управляемый модулятором 16 СВЧ-генератор электромагнитных колебаний 17, циркулятор 18, приемно-передающую антенну 19, смеситель 20, усилитель 21 и фильтр 22.

Управляемый модулятором 16 СВЧ-генератор 17 подключен к первому входу циркулятора 18, к второму входу которого подключена приемно-передающая антенна 19, к выходу циркулятора 18 подключен вход смесителя 20, выход которого соединен с входом усилителя 21, выход усилителя 21 подключен к входу фильтра 22, выход которого подключен к второму входу блока сравнения 14 (фиг. 5).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом укладки и уплотнения бетонной смеси рама 1 предлагаемого устройства при помощи проушин 8 присоединяется к концевой секции манипулятора и при помощи патрубка 7 соединяется с бетоноводом (не показано).

В зависимости от внешних технических и технологических факторов, к которым относится мощность вибровозбудителя вибратора, конструкция вибронаконечника, глубина погружения вибратора, реологические свойства бетонной смеси, толщина стены бетонируемого сооружения, телескопические трубчатые штанги с встроенными вибраторами располагают друг от друга на расстоянии при помощи регулировочных винтов 4. Устройство для управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси посредством манипулятора подается к месту бетонирования и устанавливается над блоком бетонирования.

Перед началом процесса укладки и уплотнения бетонной смеси телескопический инъектор и телескопические трубчатые штанги опускаются полностью вниз, что осуществляется подачей рабочей жидкости от исполнительного механизма 12 в рабочую полoсть 9, причем длина телескопических трубчатых штанг должна превышать длину телескопического инъектора на 1.5 Н. Данное превышение складывается из допустимой высоты свободного падения бетонной смеси без расслаивания и заглубления трубчатых штанг с встроенными вибраторами в уплотняемый слой бетонной смеси.

После этого начинается послойная укладка бетонной смеси в бетонируемый блок и одновременное ее уплотнение встроенными вибраторами. При этом осуществляется непрерывный контроль высоты подачи бетонной смеси посредством СВЧ-датчика уровня 15.

Измерение высоты подачи бетонной смеси осуществляется на основе определения частотного сдвига изучаемой и принимаемой волн СВЧ-излучения датчика уровня 15 укладываемой бетонной смеси.

Генератор высокой частоты 17, управляемый модулятором 16, вырабатывает колебания с частотой изменяющейся по периодическому закону. Модулированный сигнал подается на один вход циркулятора 18, с другого входа циркулятора 18 СВЧ-колебания подают на приемно-передающую рупорную антенну 19, излучающую сигнал по направлению к поверхности укладываемой бетонной смеси.

Частота сигнала, отраженного от поверхности укладываемой бетонной смеси будет изменяться по такому же закону, но со сдвигом по временной оси на время запаздывания.

Принятый антенной 19 отраженный сигнал через циркулятор 18 направляют на вход смесителя 20, куда также подаются и непосредственно СВЧ-колебания генератора 17. Сигнал, образовавшийся на выходе смесителя 20, поступает на вход усилителя 21, с выхода усилителя 21 на вход фильтра 22, где происходит измерение разностной частоты.

Разностная частота, образующая на выходе смесителя 20, пропорциональна контролируемому уровню укладываемой бетонной смеси.

Сигнал с выхода датчика уровня бетонной смеси 15 поступает на вход блока сравнения 14 в цифровой форме.

Работа блока сравнения устройства управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси осуществляется по программе, которая заложена в блок 29 постоянной памяти микропроцессора и производится согласно нижеизложенному алгоритму функционирования (фиг. 6).

При пуске системы в работу программа осуществляет запрос начала выполнения процесса укладки и уплотнения бетонной смеси в автоматическом режиме. При отсутствии такого сигнала запрос повторяется. После того, как оператор в режиме ручного управления переместит телескопический инъектор и телескопические трубчатые штанги полностью вниз, включит встроенные вибраторы, начнет подачу бетонной смеси по трубопроводу, он подает команду "начало" на вход блока сравнения 14. После получения сигнала "начало" программа запрашивает с выхода датчика уровня 15 сигнал уровня укладываемой смеси. Программа проверяет значение уровня сигнала Н и Нз (заданного).

При неравенстве Н и Нз программа выдает "единицу" на вход семисторного блока 33, что вызывает перемещение сердечника электромагнита золотникового гидрораспределителя командного блока 13 и соответственно секции 6 телескопического инъектора вверх. При этом программа осуществляет запрос положения электромагнитного золотникового распределителя командного блока 13 через блок оптронной развязки 34 и информация с него вводится в блок сравнения 14. В случае, если сигнал с блока оптронной развязки (положение сердечника электромагнита гидрораспределителя) не равен "единице", программа выходит на "стоп" и оператору выдается сигнал о неисправности командного блока 13.

При правильности сигнала с выхода блока 34 оптронной развязки программа выполняет некоторую временную задержку и выдает "ноль" на вход семисторного блока 33, что приводит к перемещению золотника гидрораспределителя 32 в исходное положение и соответственно прекращению движения секции 6 телескопического инъектор. После этого происходит возврат к началу цикла.

При равенстве Н и Нз программа проверяет наличие сигнала "конец" оператора и в случае его отсутствия возвращается к началу цикла. Работа программы продолжается до момента подачи оператором на вход блока сравнения 14 сигнала "конец".

Процесс автоматической укладки и уплотнения бетонной смеси продолжается до момента достижения телескопическими секциями 3 и 6 верхнего предельного положения. После этого прекращают подачу бетонной смеси и манипулятором перемещают данное устройство к новому блоку бетонирования.

Использование предлагаемого устройства в процессе укладки и уплотнения бетонной смеси в стенах монолитных зданий и сооружений возводимых в скользящей и переставной опалубках, позволит существенно повысить производительность производства работ при одновременном уменьшении трудоемкости процесса укладки и уплотнения бетонной смеси, повышении качества бетонирования.

Это достигается за счет более точного выполнения технологии укладки и уплотнения бетонной смеси, реализации связанного режима бетонирования, увеличения числа вибраторов, что повышает объем одновременно уплотняемой смеси, при соответствующем повышении качества уплотнения.

Кроме того, использование данного устройства позволит сократить долю ручных операций в процессе возведения монолитных зданий и сооружений.

Формула изобретения

1. Устройство управления процессом укладки и уплотнения бетонной смеси, содержащее смонтированные на жесткой раме трубчатые штанги с встроенными вибраторами и соединенный посредством патрубка с бетоноводом инъектор, отличающееся тем, что трубчатые штанги и инъектор выполнены телескопическими и установлены с возможностью одновременного и связанного перемещения в вертикальной плоскости, устройство снабжено установленным на конце телескопического инъектора СВЧ-датчиком уровня бетонной смеси, блоком сравнения и командным блоком с исполнительным механизмом перемещения трубчатых штанг и инъектора, при этом СВЧ-датчик уровня подключен к первому входу блока сравнения, к второму входу которого подключен выход командного блока, вход которого соединен с выходом блока сравнения, длина телескопических трубчатых штанг превышает длину телескопического инъектора на 1,5 Н, а телескопические трубчатые штанги отстоят друг от друга на расстоянии где Н допустимая высота падения бетонной смеси;
R- радиус действия встроенных вибраторов;
В толщина стены бетонируемого сооружения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что СВЧ-датчик уровня бетонной смеси выполнен в виде управляемого модулятором СВЧ-генератора электромагнитных колебаний, циркулятора, приемно-передающей рупорной антенны и последовательно соединенных смесителя, усилителя и фильтра, при этом выход СВЧ-генератора подключен к первому входу циркулятора, ко второму входу которого подключена приемно-передающая рупорная антенна, выход циркулятора подключен к смесителю, а выход фильтра является выходом датчика уровня бетонной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6