Устройство и способ (варианты) для выравнивания поверхности
Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам и способам для выравнивания поверхности. Изобретение позволит создать устройство и способ, позволяющие автоматизировать операцию точного выравнивания поверхности с тем, что сделать ее повторяемой без присутствия оператора вблизи содержащего материал контейнера. Устройство для выравнивания поверхности для придания по существу плоской формы верхней поверхности вязкого материала, содержащегося в контейнере, имеющем днище и вертикальную боковую цилиндрическую стенку, верхняя кромка которой ограничивает круглое отверстие и включающее подвижный узел, для установки напротив указанного контейнера в рабочее положение, в котором узел находится над указанным отверстием, вторые приводные средства и вторую направляющую систему, обеспечивающие вращательное движение подвижного подузла, принадлежащего указанному узлу и содержащего вертикальный вал и выравниватель, который связан с нижней частью указанного вала и имеет нижнюю поверхность с горизонтальной продольной частью, для выравнивания верхней поверхности вязкого материала. Устройство выполнено с первыми приводными средствами и первой направляющей системой, обеспечивающими вертикальное перемещение указанного узла относительно указанного контейнера, вертикальным валом подвижного подузла, расположенным коаксиально с вертикальной боковой стенкой контейнера в рабочем положении подвижного узла. Верхняя часть вала выполнена как одно целое с указанными вторыми приводными средствами. Устройство выполнено со вторыми приводными средствами, обеспечивающими вращательное движение подвижного подузла, и с возможностью регулирования скорости. Устройство также имеет выравниватель с длиной, по существу равной радиусу указанного отверстия, и выполнен с наклонной частью, восходящей от горизонтальной части в направлении той поперечной стенки выравнивателя, которая при его вращении соответствует его передней стенке. Передняя кромка наклонной части образует восходящую линию от радиального внутреннего конца по направлению к радиальному внешнему концу выравнивателя. Вертикальная боковая стенка контейнера выполнена цилиндрической и ограничивающей своей верхней кромкой круглое отверстие. Выравниватель выполнен с возможностью проникания в указанное отверстие и в вязкий материал в ходе первого этапа функционирования первых приводных средств, связанного с опусканием подвижного узла, и с возможностью вращения в ходе второго этапа функционирования первых приводных средств, связанного с подъемом подвижного узла. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для выравнивания поверхности, которое предназначено для получения плоской верхней поверхности содержащегося в контейнере вязкого материала, а также к способу выравнивания поверхности с использованием данного устройства.
Термин "выравнивание поверхности" относится к операции, цель которой состоит в обеспечении плоской верхней поверхности вязкого материала, такого как бетон или цемент.
Уровень техники
При современном состоянии техники операцию выравнивания поверхности выполняют вручную с помощью инструмента с плоской поверхностью (рейки или строительного мастерка). Во время выполнения операции оператор перемещает инструмент горизонтально, по существу параллельно выглаживаемой поверхности, и при этом плоская поверхность инструмента, например его грань, на несколько миллиметров заглубляется в материал, чтобы выровнять верхнюю поверхность вязкого материала и сделать ее плоской. Оператор передвигает инструмент по своему усмотрению, то есть по кругу, по прямой или по другой траектории.
Эта ручная операция выравнивания поверхности не является строго воспроизводимой и дает самые разные результаты по качеству, которые чаще всего зависят от опытности оператора. Кроме того, такую операцию невозможно выполнять в условиях неблагоприятной среды, которая не допускает присутствия оператора, в особенности в условиях радиоактивной среды.
Известны различные устройства и способы для осуществления механического воздействия на верхний уровень вязкого материала типа бетона, залитого в контейнер, однако, они предназначены в основном для вибрационного уплотнения бетона, например, в контейнере с зараженными отходами (см., в частности, документ GB 2130784 А, 06.06.84, В 28 В 1/08) или для заглаживания верхней поверхности вязкого материала в контейнере без придания ей определенной формы (см., например, SU 746062 А, 07.07.80, E 04 F 21/16 и SU 1021624 А, 7.06.83, В 28 В 11/08). Ни одно из подобных известных технических решений непригодно для прецизионного выравнивания поверхности вязкого материала.
Наиболее близкими аналогами устройства и способа по настоящему изобретению являются соответственно устройство и способ, описанные в документе FR 2693399 А, 14.01.94, В 28 В 5/04. Известное из данного документа устройство предназначено для выравнивания поверхности бетона в установленном на вибрационном столе 36 контейнере 18 в процессе его заполнения из расположенного над ним раздаточного бункера 20. В соответствии с известным способом операция выравнивания осуществляется путем удаления излишков бетона с помощью набора 14 лопаточных роторов 58 с вертикальной осью вращения, установленных на несущей каретке 12. Роторы 58, имеющие возможность совершать только вращательное и возвратно-поступательное перемещение в горизонтальной плоскости, обеспечивают распределение бетона в верхней части контейнера, т.е. весьма грубое выравнивание его верхнего слоя путем удаления избытка материала, и финишную обработку бетона. При этом конструкция роторов и кинематическая схема, в которой они использованы, не позволяют применить известные способ и устройство для очень точного выравнивания поверхности, которое требуется, например, при консервации технологических отходов в атомной промышленности.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении недостатков известных устройств и в создании устройства, позволяющего автоматизировать операцию точного выравнивания поверхности с тем, чтобы сделать ее повторяемой и выполнимой без присутствия оператора вблизи содержащего материал контейнера.
Решение поставленной задачи достигается в соответствии с изобретением за счет создания устройства для выравнивания поверхности, которое предназначено для придания по существу плоской формы верхней поверхности вязкого материала, содержащегося в контейнере, имеющего днище и вертикальную боковую цилиндрическую стенку, верхняя кромка которой ограничивает круглое отверстие.
Устройство по изобретению содержит:
подвижный узел, предназначенный для установки напротив указанного контейнера в рабочее положение, в котором указанный узел находится над указанным отверстием, и
вторые приводные средства и вторую направляющую систему, обеспечивающие вращательное движение подвижного подузла, принадлежащего указанному узлу и содержащего вертикальный вал и выравниватель, который связан с нижней частью указанного вала и имеет нижнюю поверхность с горизонтальной продольной частью, предназначенной для выравнивания верхней поверхности вязкого материала.
При этом данное устройство характеризуется тем, что дополнительно содержит первые приводные средства и первую направляющую систему, обеспечивающие вертикальное перемещение указанного узла относительно указанного контейнера. Кроме того, вертикальный вал подвижного подузла расположен коаксиально с вертикальной боковой стенкой контейнера в рабочем положении подвижного узла, причем верхняя часть указанного вала выполнена как одно целое с указанными вторыми приводными средствами, а вторые приводные средства, обеспечивающие вращательное движение подвижного подузла, выполнены с возможностью регулирования скорости.
Выравниватель в устройстве по изобретению имеет длину, по существу равную радиусу указанного отверстия, и содержит наклонную часть, восходящую от горизонтальной части в направлении той поперечной стенки выравнивателя, которая при его вращении соответствует его передней стенке. Передняя кромка наклонной части образует восходящую линию от радиального внутреннего конца по направлению к радиальному внешнему концу выравнивателя. При этом вертикальная боковая стенка контейнера выполнена цилиндрической и ограничивающей своей верхней кромкой круглое отверстие, а выравниватель выполнен с возможностью проникания в указанное отверстие и в вязкий материал в ходе первого этапа функционирования первых приводных средств, связанного с опусканием подвижного узла, и с возможностью вращения в ходе второго этапа функционирования первых приводных средств, связанного с подъемом подвижного узла.
Подвижный подузел подвижного узла устройства предпочтительно содержит также средства регулирования радиального положения выравнивателя относительно вертикального вала.
Таким образом, очевидно, что с помощью первых приводных средств можно производить подъем или опускание основной части устройства, включая выравниватель, который представляет собой рабочий орган для выравнивания поверхности, а с помощью вторых приводных средств регулируемой скорости можно приводить во вращение выравниватель и связанную с ним часть устройства с тем, чтобы автоматически производить круговое движение для выравнивания поверхности.
Кроме того, сочетание движения подъема и вращения выравнивателя в ходе второго этапа позволяет производить обработку поверхности за несколько проходов выравнивателя на каждом участке верхней поверхности вязкого материала с равномерным повышением уровня выравнивания, пока выравниватель не выйдет из контакта с поверхностью. При этом весь материал распределяется равномерно без необходимости удаления излишка материала, а следовательно, и без необходимости зачистки случайных брызг.
Согласно предпочтительному варианту осуществления подвижный подузел дополнительно содержит балку, жестко прикрепленную к указанной нижней части вертикального вала и в рабочем положении проходящую диаметрально над указанным отверстием. Одно плечо балки связано с выравнивателем, а другое плечо балки связано с системой уравновешивания, обеспечивающей горизонтальность продольной части нижней поверхности выравнивателя.
Согласно другому, особенно предпочтительному варианту выполнения подвижный подузел дополнительно содержит вибрационную систему, связанную с выравнивателем для дополнительного сообщения выравнивателю вертикальных колебаний во время его вращения, и систему демпфирования, которая установлена между балкой и выравнивателем и препятствует передаче вибрации от колебаний выравнивателя на остальные части устройства.
В этом случае в предпочтительном варианте выполнения вибрационная система содержит пневматический вибратор, жестко связанный с выравнивателем и питаемый от системы сжатого воздуха, которая содержит источник сжатого воздуха, коленчатую питающую трубку с верхним участком, связанным с указанным источником, поворотное соединение, связывающее нижний участок питающей трубки с верхней частью вертикального вала, продольный канал, проходящий от одного конца вертикального вала к другому, и гибкую трубку, связывающую нижний конец указанного канала с указанным вибратором. Система демпфирования предпочтительно образована эластичными блоками.
В своем предпочтительном варианте устройство дополнительно содержит также корпус, снабженный открытой нижней частью, которая в рабочем положении расположена зафиксированным образом по существу над отверстием контейнера. В этой нижней части, по меньшей мере, частично установлен в опорах подвижный узел, оснащенный коробкой. При этом верхняя часть подвижного подузла установлена в опорах в коробке, первая направляющая система выполнена с возможностью обеспечения вертикального перемещения подвижного узла относительно корпуса. Вторые приводные средства в этом случае выполнены как одно целое с коробкой и обеспечивают вместе со второй направляющей системой вращательное движение подвижного подузла относительно коробки, а вертикальный вал установлен в коробке с возможностью вращения.
Далее, корпус содержит нижнюю часть, образующую крышку контейнера, которая расположена над выравнивателем и содержит нижний внутренний круглый фланец, связанный с указанной поперечной стенкой, а между внутренним фланцем указанной нижней части и поперечной стенкой помещены уплотнительные средства.
В этом варианте устройство по настоящему изобретению может дополнительно содержать:
средства центрирования корпуса в рабочем положении относительно контейнера таким образом, что вертикальный вал расположен коаксиально поперечной стенке контейнера, и
средства определения углового положения подвижного подузла относительно коробки.
При этом первые приводные средства содержат шаговый двигатель, установленный в верхней части корпуса и оснащенный вертикальным выходным валом, свободный конец которого выполнен с винтовой резьбой и взаимодействует с верхней частью коробки, образующей гайку, а первая направляющая система содержит, по меньшей мере, один подшипник скольжения между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью коробки.
Кроме того, подвижный подузел дополнительно содержит зубчатое колесо, коаксиальное указанному валу и жестко укрепленное на его верхней части, тогда как вторые приводные средства содержат двигатель, приводящий в действие редуктор с вертикальной осью, который приводит во вращение шестерню, зацепляющуюся с указанным зубчатым колесом. При этом вторая направляющая система содержит, по меньшей мере, один подшипник качения, помещенный между указанным валом и коробкой.
Предпочтительный вариант выполнения выравнивателя характеризуется тем, что передняя кромка выравнивателя образует дугу окружности радиусом R1, а его наклонная часть выполнена с примыкающей к горизонтальной части задней кромкой, которая образует дугу окружности радиусом R2>R1.
При этом радиальный внутренний конец выравнивателя центрирован относительно указанного отверстия и снабжен пальцем, образующим направленный вниз выступ и расположенным коаксиально указанному валу. В ходе первого этапа данный палец создает на верхней поверхности бетона углубление, которое в ходе второго этапа подъема указанного выравнивателя последовательно заполняется вязким материалом. Радиальный внешний конец выравнивателя предпочтительно продолжен в радиальном направлении уплотнением из материала-эластомера, предназначенным для контакта с внутренней поверхностью боковой стенки указанного контейнера.
Изобретение относится также к способу выравнивания поверхности до придания по существу плоской формы верхней поверхности вязкого материала, содержащегося в контейнере, с использованием устройства для выравнивания поверхности. Первый вариант осуществления способа по изобретению предусматривает установку устройства для выравнивания поверхности таким образом, чтобы поместить подвижный узел устройства с выравнивателем в рабочее положение над отверстием указанного контейнера и приведение выравнивателя во вращение посредством вторых приводных средств, содержащихся в указанном устройстве.
Данный вариант способа по изобретению характеризуется прежде всего тем, что в качестве устройства для выравнивания поверхности используют устройство по изобретению в любом из описанных вариантов его осуществления. При реализации данного варианта способа после того, как подвижный узел помещен в рабочее положение, в котором выравниватель находится над радиусом указанного отверстия, выполняют первый этап, во время которого приводят в действие первые приводные средства, содержащиеся в указанном устройстве, для опускания подвижного узла до тех пор, пока продольная часть выравнивателя не проникнет в вязкий материал. Затем выполняют второй этап, во время которого вторые приводят в действие приводные средства для приведения во вращение выравнивателя и в ходе вращения выравнивателя, приводят в действие содержащиеся в устройстве первые приводные средства для подъема подвижного узла, по меньшей мере, до тех пор, пока продольная часть выравнивателя не выйдет из вязкого материала.
Второй этап предпочтительно является этапом, в ходе которого в течение первого промежутка времени приводят в действие указанные вторые приводные средства для приведения во вращение выравнивателя с первой скоростью вращения, а затем в течение второго промежутка времени приводят в действие вторые приводные средства для приведения во вращение выравнивателя со второй скоростью вращения ниже первой скорости вращения.
Альтернативный вариант способа по изобретению выравнивания поверхности с приданием по существу плоской формы верхней поверхности вязкого материала, содержащегося в контейнере, с использованием устройства для выравнивания поверхности характеризуется тем, что осуществляется применительно к контейнеру, предпочтительно изготовленному из бетона, который содержит в себе вязкий материал, предпочтительно бетон, и, по меньшей мере, одну капсулу, заключающую в себе зараженные отходы для целей последующего долгосрочного хранения. Данный вариант способа, как и первый вариант, характеризуется также тем, что в качестве устройства для выравнивания поверхности используют устройство по изобретению в любом из описанных вариантов его осуществления. При этом предусматривается, что вязкий материал заливают в указанный контейнер в ходе воздействия вибрацией с помощью вибрационного стола с вертикальным ускорением, на котором устанавливают контейнер.
Перечень фигур чертежей
Примеры осуществления настоящего изобретения, его дополнительные особенности и преимущества будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает в продольном разрезе приемный контейнер, содержащий вязкий материал, верхняя поверхность которого подлежит выравниванию,
фиг.2 схематично изображает в продольном разрезе устройство для выравнивания поверхности, установленное над контейнером по фиг.1,
фиг.3 изображает на виде сбоку выравниватель для выравнивания поверхности, показанный с задней стороны вида по фиг.2,
фиг.4 изображает выравниватель для выравнивания поверхности по фиг.3 на виде сверху,
фиг.5 изображает выравниватель для выравнивания поверхности на виде по линии V-V на фиг.4,
фиг.6 изображает выравниватель для выравнивания поверхности в разрезе по линии VI-VI на фиг.4.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Представленный на чертежах пример выполнения относится к использованию устройства для выравнивания поверхности материала в приемном контейнере, применяемом в атомной промышленности для того, чтобы консервировать зараженные технологические отходы путем их заключения в защитную рубашку из фибробетона. Такие отходы вначале помещают в специальные капсулы 10, которые ставят друг на друга штабелями внутри емкости или цилиндрического контейнера 12, предпочтительно также изготовленного из фибробетона.
Капсулы 10 погружены в массу обладающего высокой вязкостью материала 14, предпочтительно фибробетона, который предварительно заливают во внутреннюю полость контейнера 12 почти до уровня верхней кромки 12с.
Контейнер 12 образован днищем 12а и цилиндрической боковой стенкой 12b и установлен нижней поверхностью 12d днища 12а на опоре, ровность которой имеет тот же уровень качества, что и поверхность 12d.
После заливки бетона его верхний уровень 14а находится самое большее на несколько сантиметров ниже верхней свободной кромки 12с контейнера 12.
Для данного примера использования верхняя поверхность 14а должна быть совершенно ровной, чтобы допускать установку ряда контейнеров 12 в вертикальный штабель. Качество выравнивания поверхности должно гарантировать отсутствие дефектов или повреждений поверхности 14а после затвердевания бетона. Практически такой дефект может нарушить долгосрочную герметизацию контейнера, хранение которого рассчитано на несколько столетий.
После полного затвердевания бетона его верхняя поверхность 14а образует верхнюю поверхность контейнера, так что не требуется никакой другой крышки. Таким образом, если на этой поверхности имеются какие-либо неровности или перепады, они могут вызвать растрескивание, например, при проникновении жидкости.
Ручные операции выравнивания поверхности 14 исключены из-за радиоактивности отходов в капсулах 10, так что данные операции должны осуществляться автоматически с дистанционным управлением.
Перед началом осуществления способа выравнивания поверхности производят заливку бетона 14 в контейнер 12 с установкой контейнера 12 на вибрационном столе с тем, чтобы устранить образование в бетоне внутренних воздушных пузырей. Если после заливки контейнера в нем оказывается излишнее количество бетона, перед выравниванием поверхности контейнер подают на пост профилирования для снятия излишков, то есть почти всего бетона выше уровня верхней кромки 12с.
На фиг.2 схематично показано установленное над контейнером 12 устройство 20 для выравнивания поверхности.
Устройство 20 для выравнивания поверхности содержит верхнюю часть 20а, в которой сконцентрированы приводные и направляющие элементы, предпочтительно, с дистанционным управлением, предназначенные для обеспечения одновременного или последовательного вертикального перемещения и вращения, как будет описано далее. Нижняя часть 20b устройства 20 содержит элементы точного позиционирования выравнивателя с тем, чтобы после выполнения операции выравнивания поверхности получать как можно более плоскую, то есть как можно более гладкую верхнюю поверхность 14а бетона.
Принцип работы устройства при осуществлении способа по изобретению заключается в следующем.
Выравниватель 22 в форме бруса помещают над контейнером 12 по радиусу отверстия 12е контейнера, при этом выравниватель имеет длину, по существу равную внутреннему радиусу контейнера, и специальный профиль, который будет описан ниже. Затем, для выполнения первого этапа способа, приводят в действие первые приводные средства (которые будут описаны ниже) для опускания подвижного узла до тех пор, пока продольная часть выравнивателя не проникнет в вязкий материал так, чтобы нижняя поверхность выравнивателя 22 находилась на несколько миллиметров ниже поверхности 14а бетона.
Затем выполняют второй этап способа по изобретению, во время которого выравниватель 22 приводят во вращение вокруг оси Z контейнера 12. При этом вращении и за счет этого вращения выравниватель 22 распределяет массу бетона над уровнем, на котором он находится. В соответствии с основным принципом способа по изобретению при вращении выравнивателя 22 его постепенно поднимают до полного выхода из бетона с тем, чтобы получить плоскую поверхность 14а
. В предпочтительном варианте осуществления изобретения второй этап способа (подъем выравнивателя) производят в два приема (грубая и окончательная обработка), которым соответствуют две скорости вращения, - вначале высокая (рабочая), а затем низкая скорость (скорость окончательной отделки, или выглаживания).
Для обеспечения этих двух перемещений выравнивателя 22 устройство 20 содержит комплекс элементов, образующий подвижный узел 24 вертикального перемещения, причем часть этого подвижного узла 24 образует подвижный подузел 26.
Как показано на фиг.2, устройство 20 содержит также корпус 28 с нижней открытой частью, в рабочем положении устройства находящийся в зафиксированном положении по существу над отверстием 12е контейнера 12. В корпусе 28 размещен, по меньшей мере, частично, указанный подвижный узел 24, оснащенный подвижной коробкой 30, которая имеет возможность вертикального смещения относительно корпуса 28 и в которой в опорах установлена верхняя часть подвижного подузла 26. Корпус 28 и коробка 30 образуют два пустотелых сварных элемента, расположенных один в другом.
Для обеспечения вертикального перемещения подвижного узла 24 относительно корпуса 28 и контейнера 12 устройство 20 содержит первые приводные средства в виде шагового двигателя 32, который установлен в верхней части корпуса и имеет вертикальный выходной вал 34, свободный конец 34а которого снабжен винтовой резьбой и взаимодействует с верхней частью 30а коробки 30, образующей гайку относительно винтового конца 34а.
Корпус 28 со своей нижней стороны продолжен нижней частью, образующей чашеобразную крышку 36, которая закрывает отверстие 12е контейнера 12. Таким образом, чашеобразная крышка 36 представляет собой нижнюю часть корпуса 28, образуя крышку контейнера 12 над выравнивателем 22, и содержит нижний внутренний круглый фланец 36а, прикрепленный к боковой стенке 12b контейнера 12с включением средств уплотнения в виде упругой плоской кольцевой прокладки 38, зажатой между чашеобразной крышкой 36 и контейнером 12.
Кроме того, предусмотрены средства центрирования корпуса 28, позволяющие установить корпус в рабочем положении относительно контейнера 12. Эту функцию выполняют центрирующие колодки 40.
Первая направляющая система обеспечивает вертикальное перемещение подвижного узла 24 относительно корпуса 28 за счет, по меньшей мере, одного подшипника скольжения 42, помещенного между внутренней поверхностью корпуса 28 и наружной поверхностью коробки 30. Предпочтительно, как это показано на фиг.2, устройство 20 содержит два подшипника скольжения 42, расположенных соответственно сверху и снизу в верхней части 20а устройства 20.
Для предотвращения относительного поворота между корпусом 28 и коробкой 30 предусмотрена шпонка 44.
Таким образом, под действием шагового двигателя 32 вращение свободного винтового конца 34а вала 34 вызывает вертикальное перемещение коробки 30 и всех элементов, которые она содержит и которые с ней соединены. К ним относится вал 46, который в рабочем положении устройства 20 расположен вертикально, соосно с осью Z контейнера 12, т.е. коаксиально с его боковой цилиндрической стенкой. С нижним концом 46b вала 46, который выступает во внутреннее пространство чашеобразной крышки 36, соединен выравниватель 22. Верхний конец 46а вала 46 выполнен как одно целое со средствами привода вращения, содержащими вторые приводные средства, которые жестко соединены с коробкой 30 и вместе со второй направляющей системой обеспечивают относительное вращение между подузлом 26 и коробкой 30. При этом вал 46 установлен в коробке 30 с возможностью вращения.
Вторые приводные средства регулируемой скорости содержат приводной блок 48, состоящий из двигателя с приводимым им в действие редуктором с вертикальным валом, который приводит во вращение шестерню 50 с вертикальной осью вращения. Шестерня 50 зацепляется с зубчатым колесом 52, концентрично укрепленным на верхней части 46а вала 46.
Число зубьев зубчатого колеса 52 определяется на основании желаемого передаточного отношения между зубчатым колесом 52 и шестерней 50.
Для вала 46 предусмотрена вторая направляющая система, которая содержит, по меньшей мере, один подшипник 54 качения между валом 46 и коробкой 30. В представленном примере выполнения использованы два разнесенных по длине вала подшипника 54 качения, предпочтительно с коническими роликами. Эти подшипники 54 качения предотвращают любые поперечные смещения вала 46 и всех элементов, образующих подузел 26 и связанных с ним, относительно коробки 30.
В предпочтительном примере выполнения устройство дополнительно содержит средства определения углового положения подузла 26 относительно коробки 30, выполненные в виде кодирующего венца 56, который укреплен на зубчатом колесе 52 и несет равномерно расположенные по окружности штырьки, расположенные на двух различных уровнях. Два индуктивных бесконтактных датчика 58 сигналов расположены относительно венца 56 таким образом, чтобы фиксировать прохождение одного из штырьков перед одним из датчиков. Штырьки и датчики 58 образуют логическое устройство, которое в каждый данный момент позволяет определять число оборотов, совершенных валом 46, то есть выравнивателем 22.
В нижней части 20b устройства 20 на нижней части вала 46b укреплена горизонтальная балка 60, причем вал расположен по центру этой балки. На одном плече 60а балки (слева на фиг.2) с помощью опорной системы смонтирован выравниватель 22, а на втором плече 60b укреплена система уравновешивания в виде противовеса 62, предназначенного для обеспечения горизонтальности балки 60 и выравнивателя 22 без создания неуравновешенности на уровне нижнего конца вала 46.
Устройство 20 предпочтительно содержит также пневматический вибратор 64 для передачи на выравниватель 22, в процессе его вращения, вертикальных колебаний. Эти колебания существенно улучшают качество окончательной поверхности бетона 1. Для подачи к вибратору 64 сжатого воздуха от верхней части 20а устройства 20 предусмотрена пневматическая система, которая содержит коленчатую питающую трубку 66 с верхним вертикальным участком 66а. Этот участок сообщается с источником сжатого воздуха, проходит через верхнюю стенку корпуса 28 с возможностью скольжения в ней и образует шарнирное соединение 68 с верхней стенкой коробки 30.
Нижний участок 66b питающей трубки 66 подсоединен к поворотному соединительному устройству 70, расположенному коаксиально валу 46 над его верхней частью 46а. Вал 46 выполнен с продольным каналом 46с, который в нижней части 46b вала сообщается с гибкой трубкой 72; другой конец этой трубки соединен с вибратором 64.
Выравниватель 22 укреплен под регулируемой пластиной 74, которая установлена с возможностью скольжения относительно верхней неподвижной пластины 75 под действием винта (не показан). Этот узел образует средства регулирования радиального положения выравнивателя 22 относительно вала 46.
Вибратор 64 установлен на неподвижной пластине 75, связанной с балкой 60 с помощью четырех упругих блоков 76 с образованием демпфирующей системы, предназначенной для гашения передачи вибрации от колебаний выравнивателя 22 на остальные части устройства 20.
Перед началом осуществления способа выравнивания поверхности по изобретению производят точное регулирование положения выравнивателя 22, устанавливая его внутренний радиальный конец 22а по центру отверстия 12е контейнера 12, то есть на оси Z. Этот внутренний радиальный конец 22а оснащен пальцем 78, или шипом, который в рабочем положении устройства 20 расположен коаксиально оси Z контейнера 12 и выступает вниз от выравнивателя 22. Во время опускания всего узла палец 78 образует углубление в поверхности 14а бетона, а затем, в ходе второго этапа подъема выравнивателя 22, это углубление постепенно заполняется бетоном. Это позволяет использовать накапливающиеся в центре поверхности остатки материала и избежать образования центрального выступа из материала, что было бы недопустимо.
Конфигурация и конструкция выравнивателя 22 представлены на фиг.3-5.
Внешний радиальный конец 22b выравнивателя 22 снабжен уплотнением 80 из материала-эластомера, которое продолжает выравниватель в радиальном направлении и предназначено для движения в контакте с поперечной стенкой 12b контейнера с тем, чтобы не допускать подъема материала в этой зоне.
Выравниватель 22 имеет продольную горизонтальную часть 22с, ограниченную контуром в виде дугового сегмента с внутренним радиусом R2 и шириной "е" кольца. Данная горизонтальная часть 22с примыкает к задней вертикальной стенке 22а и ограничивается ею.
В направлении передней стенки 22е горизонтальная часть 22с продолжается наклонной частью 22f, которая восходит от горизонтальной части 22с в направлении поперечной стенки, которая при вращении выравнивателя образует переднюю стенку 22е. Как видно более отчетливо на фиг.3, передняя кромка 22g наклонной части 22f образует восходящую линию от внутреннего радиального конца 22а выравнивателя к внешнему радиальному концу 22b. При этом в горизонтальной проекции передняя кромка 22g образует дугу окружности радиусом R1 (фиг.4), а в вертикальной проекции - прямую линию (фиг.3). Задняя кромка 22h наклонной части 22f вблизи горизонтальной части 22с образует дугу окружности радиусом R2, при этом R2 больше R1.
Таким образом, как показано на фиг.6, выравниватель 22 имеет поперечное сечение в виде многоугольника с пятью сторонами, образованного из прямоугольника, один угол которого между передней стенкой 22е и горизонтальной стенкой 22с срезан с образованием наклонной части 22f.
При вращении выравнивателя 22 в направлении стрелки на фиг.4 бетон смещается от центра выравнивателя 22 к его периферии, так что толщина излишнего бетона последовательно прорабатывается и распределяется по мере вращения выравнивателя от центра поверхности 14а к периферии этой поверхности.
Специальный профиль выравнивателя 22 имеет целью выравнивание эффекта от разности скоростей движения между центром 22а и периферией 22b выравнивателя 22 относительно контейнера 12.
В процессе подъема выравнивателя 22 (т.е. на втором этапе способа по изобретению) он вращается вначале с первой скоростью вращения блока 48 двигателя с редуктором и производит грубую обработку поверхности 14а. Затем скорость вращения выравнивателя 22 снижают до того, как он выйдет из бетона, для выполнения этапа окончательной отделки в ходе нескольких оборотов выравнивателя 22. При этом одновременно с вращением выравниватель 22 продолжает подниматься, так что наклонная часть 22f выравнивателя прорабатывает все меньше и меньше бетона, а затем выравниватель занимает положение, при котором горизонтальная часть 22с находится в плоскости 14а' верхней поверхности бетона.
Из приведенного описания устройства по изобретению должно быть ясно, что оно обеспечивает осуществление всех операций, предусмотренных предлагаемым способом выравнивания поверхности как в первом, так и во втором его варианте, разработанном применительно к контейнеру из бетона, содержащему, по меньшей мере, одну капсулу с зараженными отходами для их долгосрочного хранения.
По завершении описанного способа достаточно отсоединить контейнер 12 от устройства 20 для перехода к следующему этапу, который соответствует затвердеванию бетона.
Предпочтительно, чтобы описанное устройство 20 для выравнивания поверхности было связано со следующими системами:
системой автоматической промывки чашеобразной крышки 36 в интервале между двумя циклами выравнивания, что позволяет удалять все загрязнения и/или налипшие брызги с внутренней стенки чашеобразной крышки и вращающихся элементов под чашеобразной крышкой и, в особенности, с выравнивателя 22,
и системой дистанционного наблюдения с помощью видеокамер, часть из которых позволяет наблюдать за состоянием поверхности бетона в ходе и по окончании выглаживания. Эта система наблюдения позволяет оператору тщательно следить за осуществлением способа выравнивания, чтобы остановить его в случае необходимости.
Формула изобретения
1. Устройство для выравнивания поверхности, предназначенное для придания, по существу, плоской формы верхней поверхности вязкого материала, содержащегося в контейнере, имеющем днище и вертикальную боковую цилиндрическую стенку, верхняя кромка которой ограничивает отверстие, и содержащее подвижный узел, предназначенный для установки напротив указанного контейнера в рабочее положение, в котором указанный узел находится над указанным отверстием, и вторые приводные средства и вторую направляющую систему, обеспечивающие вращательное движение подвижного подузла, принадлежащего указанному узлу и содержащего вертикальный вал и выравниватель, который связан с нижней частью указанного вала и имеет нижнюю поверхность с горизонтальной продольной частью, предназначенной для выравнивания верхней поверхности вязкого материала, отличающееся тем, что устройство содержит первые приводные средства и первую направляющую систему, обеспечивающие вертикальное перемещение указанного узла относительно указанного контейнера, вертикальный вал подвижного подузла расположен коаксиально с вертикальной боковой стенкой контейнера в рабочем положении подвижного узла, причем верхняя часть вала выполнена как одно целое с указанными вторыми приводными средствами, вторые приводные средства, обеспечивающие вращательное движение подвижного подузла, выполнены с возможностью регулирования скорости, выравниватель имеет длину, по существу, равную радиусу указанного отверстия, и содержит наклонную часть, восходящую от горизонтальной части в направлении той поперечной стенки выравнивателя, которая при его вращении соответствует его передней стенке, причем передняя кромка наклонной части образует восходящую линию от радиального внутреннего конца по направлению к радиальному внешнему концу выравнивателя, при этом вертикальная боковая стенка контейнера выполнена цилиндрической и ограничивающей своей верхней кромкой круглое отверстие, а выравниватель выполнен с возможностью проникания в указанное отверстие и в вязкий материал в ходе первого этапа функционирования первых приводных средств, связанного с опусканием подвижного узла, и с возможностью вращения в ходе второго этапа функционирования первых приводных средств, связанного с подъемом подвижного узла.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижный подузел дополнительно содержит балку, жестко прикрепленную к указанной нижней части вертикального вала и в рабочем положении проходящую диаметрально над указанным отверстием, причем одно плечо балки связано с выравнивателем, а другое плечо балки связано с системой уравновешивания, обеспечивающей горизонтальность продольной части нижней поверхности выравнивателя.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что подвижный подузел дополнительно содержит вибрационную систему, связанную с выравнивателем для дополнительного сообщения выравнивателю вертикальных колебаний во время его вращения, и систему демпфирования, которая установлена между балкой и выравнивателем и препятствует передаче вибрации от колебаний выравнивателя на остальные части устройства.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что вибрационная система содержит пневматический вибратор, жестко связанный с выравнивателем и питаемый от системы сжатого воздуха, которая содержит источник сжатого воздуха, коленчатую питающую трубку с верхним участком, связанным с указанным источником, поворотное соединение, связывающее нижний участок питающей трубки с верхней частью вертикального вала, продольный канал, проходящий от одного конца вертикального вала к другому, и гибкую трубку, связывающую нижний конец указанного канала с указанным вибратором, а система демпфирования образована эластичными блоками.
5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что подвижный подузел дополнительно содержит средства регулирования радиального положения указанного выравнивателя относительно вертикального вала.
6. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит корпус, снабженный открытой нижней частью, которая в рабочем положении расположена зафиксированным образом, по существу, над отверстием контейнера и в которой по меньшей мере частично установлен в опорах подвижный узел, оснащенный коробкой, при этом верхняя часть подвижного подузла установлена в опорах в коробке, первая направляющая система выполнена с возможностью вертикального перемещения подвижного узла относительно корпуса, а вторые приводные средства выполнены как одно целое с коробкой таким образом, что обеспечивают вместе со второй направляющей системой вращательное движение подвижного подузла относительно коробки, а вертикальный вал установлен в коробке с возможностью вращения.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что корпус содержит нижнюю часть, образующую крышку контейнера, которая расположена над указанным выравнивателем и содержит нижний внутренний круглый фланец, связанный с указанной поперечной стенкой, а между внутренним фланцем указанной нижней части и указанной поперечной стенкой помещены уплотнительные средства.
8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства центрирования корпуса в рабочем положении относительно контейнера таким образом, что вертикальный вал расположен коаксиально поперечной стенке контейнера.
9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства определения углового положения подвижного подузла относительно коробки.
10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что первые приводные средства содержат шаговый двигатель, установленный в верхней части корпуса и оснащенный вертикальным выходным валом, свободный конец которого выполнен с винтовой резьбой и взаимодействует с верхней частью коробки, образующей гайку, а первая направляющая система содержит по меньшей мере один подшипник скольжения между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью коробки.
11. Устройство по п.6, отличающееся тем, что подвижный подузел дополнительно содержит зубчатое колесо, коаксиальное указанному валу и жестко укрепленное на его верхней части, вторые приводные средства содержат двигатель, приводящий в действие редуктор с вертикальной осью, который приводит во вращение шестерню, зацепляющуюся с указанным зубчатым колесом, а вторая направляющая система содержит по меньшей мере один подшипник качения, помещенный между указанным валом и указанной коробкой.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что передняя кромка выравнивателя образует дугу окружности радиусом R1, а его наклонная часть выполнена с примыкающей к указанной горизонтальной части задней кромкой, которая образует дугу окружности радиусом R2>R1.
13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что радиальный внутренний конец выравнивателя центрирован относительно указанного отверстия и снабжен пальцем, образующим направленный вниз выступ и расположенным коаксиально указанному валу, причем указанный палец в ходе первого этапа создает на верхней поверхности бетона углубление, которое в ходе второго этапа подъема указанного выравнивателя последовательно заполняется указанным вязким материалом.
14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что радиальный внешний конец выравнивателя продолжен в радиальном направлении уплотнением из материала-эластомера, предназначенным для контакта с внутренней поверхностью боковой стенки указанного контейнера.
15. Способ выравнивания поверхности до придания, по существу, плоской формы верхней поверхности вязкого материала, содержащегося в контейнере с использованием устройства для выравнивания поверхности, включающий установку устройства для выравнивания поверхности таким образом, чтобы поместить подвижный узел устройства с выравнивателем в рабочее положение над отверстием указанного контейнера, и приведение выравнивателя во вращение посредством вторых приводных средств, содержащихся в указанном устройстве, отличающийся тем, что в качестве устройства для выравнивания поверхности используют устройство по любому из пп.1-13, причем после того, как подвижный узел помещен в рабочее положение, в котором выравниватель находится над радиусом указанного отверстия, выполняют первый этап, во время которого приводят в действие первые приводные средства, содержащиеся в указанном устройстве, для опускания подвижного узла до тех пор, пока продольная часть выравнивателя не проникнет в вязкий материал, и выполняют второй этап, во время которого вторые приводные средства приводят в действие приводные средства для приведения во вращение выравнивателя и в ходе вращения выравнивателя приводят в действие содержащиеся в устройстве первые приводные средства для подъема подвижного узла по меньшей мере до тех пор, пока продольная часть выравнивателя не выйдет из вязкого материала.
16. Способ выравнивания поверхности по п.15, отличающийся тем, что второй этап является этапом, в ходе которого в течение первого промежутка времени приводят в действие вторые приводные средства для приведения во вращение указанного выравнивателя с первой скоростью вращения, а затем в течение второго промежутка времени приводят в действие указанные вторые приводные средства для приведения во вращение указанного выравнивателя со второй скоростью вращения ниже первой скорости вращения.
17. Способ выравнивания поверхности с приданием, по существу, плоской формы верхней поверхности вязкого материала, содержащегося в контейнере, с использованием устройства для выравнивания поверхности, отличающийся тем, что в качестве устройства для выравнивания поверхности используют устройство для выравнивания поверхности по любому из пп.1-14, причем указанный контейнер, предпочтительно изготовленный из бетона, содержит в себе вязкий материал, предпочтительно бетон, и по меньшей мере одну капсулу, заключающую в себе зараженные отходы для целей последующего долгосрочного хранения, а указанный вязкий материал заливают в указанный контейнер в ходе этапа воздействия вибрацией с помощью вибрационного стола с вертикальным ускорением, на котором устанавливают указанный контейнер.
РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
