Планетарные бетоносмесители

Универсальные планетарные бетоносмесители
· Наиболее распространенные типы бетоносмесителей
· Перемешивание бетонной смеси
· Получение пенобетона повышенной прочности
· Снижение расхода цемента в производстве неавтоклавного пенобетона

Производство современных строительных материалов предъявляет особые требования к используемому смесительному оборудованию. Без получения однородной бетонной смеси невозможно приготовление качественного бетона или строительного раствора. Качество получаемого бетона напрямую зависит от типа применяемого бетоносмесителя. Однородность бетонной смеси тесно связанна с основными физико-механическими свойствами бетона. Особенно важное значение приобретает смешивание материалов разной насыпной плотности, например: песок, цемент и пенополистирол или песок, цемент и древесные опилки.
Без качественного смесительного оборудования невозможно получение высокопрочных бетонов с добавлением фибрового волокна.
Расход цемента необходимого для получения определенной марки бетона также напрямую связан с качеством перемешивания компонентов. Также в последнее время наметилась тенденция к расширению видов выпускаемой продукции на предприятиях, эксплуатирующих бетоносмесительное оборудование. При модернизации смесительных узлов особое внимание уделяется универсальности бетоносмесителя, возможности получения не только товарного бетона, но и бетона малоподвижного, жесткого, а также бетона с большим количеством различных добавок.
На сегодняшний день наибольшее распространение получили бетоносмесители цикличного действия. В бетоносмесителях цикличного действия загрузка компонентов производится после выгрузки готового бетона.

Поэтому в отличие от смесителей непрерывного действия, работу цикличных смесителей можно разбить на три этапа (цикла):
· Загрузка компонентов смеси.
· Смешивание.
· Выгрузка готового материала.
В свою очередь бетоносмесители цикличного действия делятся на гравитационные смесители и смесители принудительные. В гравитационных смесителях перемешивание осуществляется за счет свободного падения материала, а в принудительных смесителях имеются механические органы смешивания, взаимодействующие с компонентами смеси.

Гравитационные бетоносмесители с вращающейся емкостью

Гравитационные цикличные бетоносмесители в основном имеют грушевидную форму и опрокидывающий механизм разгрузки. На стенках смесительной емкости установлены лопасти, которые при вращении чаши смесителя захватывают материал и поднимают его вверх. В верхней точке материал, падая под действием силы тяжести с захватывающих лопастей, вызывает движение основной массы раствора. Иными словами смешивание основной массы происходит от соударения порций смеси захваченной лопастями.

Перемешивание происходит быстрее при наклоне вращающейся емкости, изменяя угол наклона емкости можно улучшить качество смешивания. Влияние на качество получаемых бетонов и растворов также оказывает угол наклона емкости, форма и количество лопастей, скорость вращения емкости смесителя.
К несомненным достоинствам гравитационных смесителей можно отнести:
· Оптимальное отношение массы установки к рабочему объему емкости смесителя.
· Простоту конструкции и высокую надежность.
· Возможность приготовления подвижных смесей с крупным заполнителем (до 150мм).
· Быстрая и максимально полная разгрузка смесителя, опрокидывающая емкость – эталон недостижимый для принудительных смесителей с донными, секторными затворами.
· Низкая энергонагруженность оборудования, причем в этом гравитационные смесители абсолютные чемпионы. Так для гравитационного смесителя объемом 500 литров мощность привода составляет всего 3 кВт, а для 750литров- 4.5 кВт!

Однако гравитационным смесителям присущи и серьезные недостатки. Основные из них, это низкая универсальность и невозможность получения однородной жесткой смеси. Трудности с равномерным распределением в бетонной массе пигментов, фибрового волокна, добавок, как сухих, так и жидких. Именно по этой причине гравитационные смесители сдают свои лидирующие позиции, и все чаще заменяются принудительными смесителями, предназначенными для интенсивной работы в составе комплексов по производству товарного бетона и формовочных линий.
Однако, если современные предприятия, выпускающие бетонные изделия практически повсеместно отказываются от гравитационных смесителей, на небольших строительных площадках с малыми объемами работ, в случае приготовления подвижного бетона, применение гравитационных смесителей, несомненно, оправданно.

Принудительные бетоносмесители с неподвижной емкостью

Смесители принудительного действия применяются для производства как подвижных, так и жестких, формовочных бетонов, а также для производства легких бетонов с большим количеством добавок. В основном распространены два типа принудительных смесителей: с горизонтальными валами и корытообразным корпусом и вертикальным валом и цилиндрическим корпусом.
Смесители принудительного действия обеспечивают хорошее качество перемешивания. Высокая универсальность смесителей этого типа позволяет производить бетоны и растворы различной подвижности и плотности, в том числе формовочные, жесткие бетоны.
Бетоносмесители с горизонтальным расположением валов
Смесители с горизонтально расположенным валом или несколькими валами, представляет собой корытообразную емкость, на торцах которой установлены подшипниковые узлы. Внутри емкости расположены один или несколько валов с закрепленными на них перемешивающими лопатками.

Хорошее качество перемешивания – несомненный плюс смесителей с горизонтально расположенными валами. Однако увеличенное время выгрузки смесителя, затрудненное обслуживание смесительной части, а также повышенная масса смесителя по отношению к рабочему объему емкости исключает массовое применение смесителей этого типа на предприятиях, выпускающих товарный бетон, а также жесткие формовочные составы.

Установки с горизонтально расположенным валом очень чувствительны к размеру применяемого заполнителя (обычно не более 40 мм), применение заполнителей повышенной крупности вызывает серьезную поломку смесительной, а в некоторых случаях и приводной части. Поэтому смесители подобной конструкции в основном применяются на предприятиях, производящих сухие строительные смеси, когда требуется получение большого объема однородной сухой массы и проблема выгрузки готового материала не стоит так остро. Сухие смеси не налипают на стенках емкости и смесительных лопатках, поэтому ревизия смесительной части проводится не часто. К тому же сухая смесь не оказывает такого воздействия на смесительную часть установки, как подвижные и малоподвижные строительные растворы и бетоны.

Скоростные турбулентные бетоносмесители
Турбулентный смеситель состоит из неподвижной бочкообразной емкости, установленной на массивной раме ротора-активатора, обычно расположенного в нижней части емкости, электродвигателя и приводных шкивов.

Благодаря простоте конструкции и хорошим эксплутационным характеристикам турбулентные смесители активно используются производителями строительных материалов. Некоторые ограничения к применению с лихвой компенсируются высокой скоростью смешивания при относительно небольшой энергонагруженности оборудования. Сам принцип турбулентного перемешивания, основанный на создании высоких градиентов скоростей, способствует равномерному распределению в приготавливаемом растворе различных включений и добавок (фибра, пигменты, пластифицирующие добавки). Быстро вращающийся активатор создает турбулентные завихрения, поэтому воздействие на компоненты приготавливаемой смеси при перемешивании осуществляется не столько активатором (ротором) установки, сколько именно динамическим возмущением среды. Такое активное воздействие позволяет получать очень качественные подвижные растворы при минимальном разрушающем воздействии на применяемые наполнители. Так как компоненты смеси имеют очень непродолжительный контакт с механической частью смесителя, можно сказать, что турбулентные смесители обеспечивают бережное перемешивание быстроразрушающихся компонентов приготавливаемого раствора (например, фибры). Именно по причине хорошего качества смешивания и активного воздухововлечения в приготавливаемые растворы, турбулентные смесители широко используются для приготовления неавтоклавного пенобетона (поробетона). Однако для приготовления жестких, формовочных составов турбулентные смесители не пригодны.

Бетоносмесители с неподвижной чашей и вертикально расположенным валом

Принудительные смесители с вертикальным валом являются наиболее универсальными машинами. Хорошее отношение собственной массы смесителя к полезному объему емкости, неплохое качество смешивания, возможность производства как подвижных, так и малоподвижных бетонов, а также жестких, формовочных составов, делает смесители этого типа самыми распространенными смесительными машинами.

Смеситель состоит из цилиндрической чаши, внутри которой установлен отборный цилиндр, препятствующий скоплению перемешиваемого материала в центре емкости.

Смесительная часть установки обычно представляет собой четырехстоечную конструкцию с закрепленными на ней перемешивающими и отборными лопатками. Каждая стойка выполняется разной длинны. Смесительные лопатки движутся по индивидуальной траектории, подавая перемешиваемый материал в зону работы соседней лопатки. Обычно крайние лопатки смесителя исполняют роль отборных скребков, счищающих налипшую смесь с внутренней стенки чаши и подавая ее в зону работы смесительных лопаток. Так как каждая смесительная лопатка, проходя через перемешиваемый материал, имеет солидный зазор между внутренней стенкой чаши и отборным цилиндром, принудительные смесители с верхним расположением вала не так критичны к размеру заполнителя как смесители с горизонтальным валом. Крупные включения отбрасываются лопаткой в зону работы следующей лопасти и в виду большого зазора между смесительной лопаткой и емкостью не вызывают заклинивание перемешивающей части смесителя.
Разгрузочные устройства принудительных смесителей с верхним расположением вала обычно выполняются секторного типа, при этом разгрузочный сектор занимает до 1/3 площади дна смесителя. Однако, несмотря на это в скорости и качестве разгрузки смесители, оснащенные секторными затворами, заметно проигрывают гравитационным смесителям с механизмом опрокидывания емкости. Поэтому хотя скорость смешивания у принудительных смесителей выше, чем у гравитационных, реальная производительность их практически равна (при производстве подвижных бетонов) именно из-за разного времени полной разгрузки. Еще одним серьезным недостатком принудительных смесителей является относительно высокая установленная мощность привода. Обычно принудительные смесители оснащаются электродвигателями как минимум в два раза мощнее, чем приводные электродвигатели гравитационных смесителей аналогичного объема. Причина этого массивность активатора принудительного смесителя и значительное сопротивление, оказываемое материалом на смесительные и отборные лопатки активатора. Также к основным недостаткам принудительных смесителей с верхним расположением вала следует отнести трудности получения качественной, однородной смеси при использовании компонентов имеющих разную насыпную плотность. Причем, чем больше различается насыпная плотность компонентов, тем хуже качество полученной смеси. Например, получение керамзитобетона плотностью около 900кг/м3 на принудительных смесителях не составляет особого труда, а получение полистиролбетона плотности около 400кг/м3 с применением гранул вспененного полистирола плотностью 15 кг/м3 на смесителе с верхним расположением вала практически невозможно. Связано это с тем, что при прохождении смесительной лопатки через смешиваемый материал происходит разделение компонентов смеси. Более легкие выталкиваются наверх, более тяжелые опускаются вниз, поэтому смесь получается не однородной, слоистой.

Сравнение гравитационных и принудительных цикличных бетоносмесителей,
плюсы и минусы
Итак, к несомненным плюсам смесителей принудительного типа с неподвижной емкостью следует отнести:

• Высокую универсальность. Возможность выпускать как подвижные, так и жесткие бетоны.
• Приемлемое качество смешивания, вполне достаточное для выпуска традиционных цементосодержащих строительных материалов.
• Достаточно высокую надежность оборудования этого типа.
• Сокращенную продолжительность цикла смешивания.

Минусами смесителей принудительного типа с неподвижной емкостью являются:

• Неоптимальное отношение общей массы смесителя к полезному объему емкости.
• Повышенная установленная мощность привода.
• Мощная и сложная трансмиссия смесительного активатора, необходимость частого и качественного обслуживания приводной части.
• Затрудненная выгрузка из смесителя готового материала.
• Значительные трудности получения материала на основе компонентов, имеющих разную насыпную плотность.
• Трудности в равномерном распределении в приготавливаемой массе добавок, пигментов и других включений.
• Уменьшенный, по сравнению с гравитационными смесителями, размер применяемого наполнителя (обычно не более 70мм).
• Трудности в работе с вязкими, сверхпластичными материалами, налипающими на смесительной части установки.

Гравитационные смесители имеют следующие положительные стороны:

• Простота и надежность оборудования.
• Возможность работы с крупным заполнителем (до 150мм).
• Отличное отношение собственной массы смесителя к полезному объему емкости.
• Невысокая установленная мощность оборудования, даже большого рабочего объема.
• Быстрая и качественная выгрузка приготовленного материала.

Существенные недостатки гравитащионных смесителей это:
· Возможность приготовления только подвижного строительного раствора и бетона.
· Невысокое качество смешивания и, как следствие, повышенный расход цемента при производстве бетона заданной марки.
· Трудности в работе с вязкими, пластичными материалами, налипающими на стенках емкости.

Итак, нами перечислены основные плюсы и минусы двух наиболее распространенных типов смесителей. Однако существует и третий тип, который соединяет в себе практически все положительные стороны вышеперечисленных смесительных установок и гравитационных и принудительных. Это Универсальный Планетарный Смеситель серии “КОМПАС” разработанный Конструкторским Бюро ООО “СтройМеханика”.
Но прежде чем перейти к описанию смесителей серии “КОМПАС” хотелось бы остановиться на планетарных смесителях подробней.

Принудительные планетарные бетоносмесители

Планетарные бетоносмесители относятся к типу принудительных цикличных смесителей. Планетарный смеситель имеет емкость сходную по конструкции с емкостью принудительного смесителя (с верхним расположением вала), однако его смесительная часть представляет собой совершенно оригинальную конструкцию. Если на стойке принудительного смесителя с верхним расположением вала, установлена неподвижная лопатка, то на планетарном смесителе, в конце полой приводной стойки установлена смесительная звездочка. Внутри полой стойки, расположен привод смесительной звездочки. Смесительная звездочка вращается вокруг своей оси, в то время как приводной рычаг движется по своей орбите. При этом скорость вращения звездочки обычно выше, чем скорость вращения приводной стойки. Наблюдается своеобразная траектория движения смесительного органа. Приводная стойка движется по своей орбите, а на конце стойки, подобно планете вращается вокруг своей оси смесительная звездочка.

Таким образом, быстро вращающаяся смесительная звездочка принудительно проводится через всю массу смешиваемого материала. Планетарные бетоносмесители отлично справляются с задачей смешивания компонентов имеющих разную насыпную плотность.

Для смесителей построенных по такой схеме характерно очень качественное перемешивание материала при уменьшенном времени смешивания. На стойках также устанавливаются периферические отборные скребки, очищающие внутренние стенки емкости смесителя и направляющие материал в зону работы смесительной звездочки. Иногда для снижения износа внутренних стенок емкости смесителя применяется противоточная схема движения смесительных органов. В этом случае периферические скребки движутся на встречу смесительной звездочке, что также повышает качество смешивания, хотя и усложняет конструкцию трансмиссии смесительной установки.
В общем, при высокой производительности и отличном качестве смешивания, планетарные бетоносмесители достаточно дорогие и технически сложные установки. Очевидно, этим и объясняется сравнительно небольшое количество этих установок, находящихся в эксплуатации на отечественных заводах ЖБИ и формовочных линиях. Также хотелось бы заметить, что абсолютное большинство предлагаемого на рынке смесительного оборудования планетарные бетоносмесители импортного производства, хотя последнее время появляются и отечественные разработки. В частности можно отметить очень удачный, отечественный планетарный смеситель БСУ-500 производства завода КРАСНАЯ ПРЕСНЯ.
К недостаткам планетарных смесителей можно отнести:
· Повышенная мощность привода (для 750 литрового смесителя около 18.5 кВт)!
· Сложная трансмиссия, требующая качественного и регулярного обслуживания.
· Разгрузочный узел обычно секторного типа, увеличивающий время полной выгрузки смесителя.

Универсальный Планетарный Смеситель серии “КОМПАС”
Бетоносмесители с подвижной чашей и эксцентрично расположенным валом активатора

Универсальный планетарный бетоносмеситель разработанный конструкторским бюро ООО “СтройМеханика” конструктивно объединяет некоторые элементы и гравитационных, и принудительных бетоносмесителей. В частности, смесительная емкость с внутренним отборным цилиндром похожа на аналогичный узел принудительного бетоносмесителя с верхним расположением вала. Однако система разгрузки бетоносмесителя и опрокидывающий привод заимствованы у гравитационных бетоносмесителей.
Универсальный планетарный бетоносмеситель имеет вращающуюся цилиндрическую емкость с внутренним отборным цилиндром. Опрокидывающуюся рамку, на которой установлена вращающаяся емкость вместе с приводом, мотор-редуктором с активатором и периферическими отборными скребками.

При работе бетоносмесителя перемешиваемый материал постоянно подается к активатору установки, периферические скребки при этом очищают внутренние стенки установки и стенки внутреннего цилиндра и также направляют материал в зону работы активатора. Поэтому, хотя вращающийся активатор установки не движется по установленной орбите в перемешиваемом материале, а материал сам подается на активатор, можно говорить о получении эффекта “планетарного” смешивания, достигнутого, однако более простым путем. Такой способ перемешивания не только обеспечивает получение абсолютно однородной смеси, но и позволяет снизить установленную мощность привода, а также значительно повысить надежность оборудования. Уменьшенная масса смешивающего активатора позволяет применить цилиндрический мотор-редуктор мощностью 5.5 кВт для смесителя объемом 750литров, причем полная установленная мощность смесителя не превышает 7.7кВт. Универсальный планетарный смеситель прекрасно справляется с перемешиванием сверхпластичных составов, отлично работает с многокомпонентными смесями, имеющих существенные различия по плотности. С использованием универсального планетарного бетоносмесителя возможно приготовление сверхлегких полистиролбетонных смесей, при этом неравномерное распределение гранул пенополистирола в получаемой массе полностью исключается.

Опрокидывающаяся емкость смесителя позволяет произвести разгрузку максимально полно и быстро.
Зачастую при производстве некоторых видов многокомпонентных материалов необходимо применение смесительного оборудования имеющего
возможность регулирования скорости вращения смесителя-активатора. Заметим, что устройства позволяющие производить такую регулировку, достаточно сложны и дороги. Универсальные планетарные смесители серии “КОМПАС” изначально комплектуются реверсивным механизмом привода емкости. Изменение направления вращения смесительной емкости относительно вращающегося активатора позволяет регулировать скорость смешиваемого потока. При встречном вращении емкости и активатора, скорость соударения смешиваемых частиц максимальная, при равнонаправленном вращении – минимальная.

Планетарные пенобетоносмесители с подвижной емкостью
Универсальные планетарные смесители серии “КОМПАС” предназначены для интенсивной работы в составе комплексов по производству бетона и строительного раствора, высокопроизводительных формовочных линиях, для приготовления подвижных и малоподвижных бетонов, а также для приготовления жестких формовочных составов с большим количеством разнообразных добавок (пигментов, фибрового волокна, пластификаторов и т.д).
Быстросъемный мотор редуктор, позволяет легко установить на его место скоростной активатор турбинного, либо рамочного типа, для производства неавтоклавного пенобетона, в том числе и пенобетонных растворов пониженной технологической влажности.
Возможность качественно перемешивать вязкие, сверхпластичные, малоподвижные растворы существенно расширяет область применения универсальных планетарных смесителей серии “КОМПАС”. В частности, производство неавтоклавного пенобетона с пониженным содержанием воды на универсальном планетарном смесителе, оборудованном скоростным рамочным, либо турбинным активатором, позволяет снизить расход цемента на 15-25%.
Снижение расхода цемента достигается за счет равномерного его распределения в пенобетонной массе, а также за счет снижения количества ослабляющих капиллярных микропор. Напомним, что массовое образование ослабляющих капиллярных микропор происходит при увеличении количества свободной воды в подвижном пенобетонном растворе. Универсальный планетарный смеситель, оборудованный скоростным активатором, позволяет производить вязкий, неавтоклавный пенобетон с пониженным содержанием воды. Неавтоклавный пенобетон при снижении количества свободной воды превращается в вязкую, малоподвижную, сверхпластичную субстанцию, перемешать такой материал может только специализированный смеситель. С этой задачей блестяще справляется универсальный планетарный смеситель серии “КОМПАС”.
При производстве неавтоклавного пенобетона с пониженным содержанием воды, представляется особенно важной возможность двухрежимного смешивания, когда первоначальное смешивание компонентов смеси производится при равнонаправленном вращении рамочного, либо турбинного активатора и емкости смесителя, а окончательное приготовление пенобетонной массы и активация пенообразующих добавок при встречном вращении активатора и смесительной емкости.
Заметим, что приготовление неавтоклавного пенобетона с пониженным содержанием воды позволяет не только повысить марочную прочность выпускаемого материала, но и значительно снизить расход цемента. К тому же вязкая пенобетонная масса за счет сниженного количества свободной воды быстрее высыхает, что существенно ускоряет оборот формовочной оснастки и делает производство пенобетонных стеновых блоков более динамичным.
Итак, один смеситель, работающий в составе комплекса по производству товарного бетона способен также, без переустановки активатора выпускать жесткий, формовочный бетон, полистиролбетон различных плотностей, малоподвижные растворы, а после установки скоростного активатора – пенобетонные растворы и, в том числе, с пониженным содержанием воды!
Универсальные планетарные бетоносмесители серии “КОМПАС” – это уникальное сочетание простоты и надежности, высокого качества смешивания и универсальности, эффективности и доступности!

Обращаем внимание, что технические решения, сделавшие возможным производство Универсального Планетарного Смесителя серии “КОМПАС”, являются патентованной собственностью, принадлежащей предприятию ООО “СтройМеханика”. Их несанкционированное копирование преследуется по закону!
Авторы статьи сотрудники ООО “СтройМеханика” Векслер М.В.
Липилин А.Б.