К таким установкам относятся наиболее часто встречающиеся щелевые горизонтальные, щелевые полигональные и вертикальные пропарочные камеры.

ямная камера бетонная смесь

1.1.1 Горизонтальные щелевые камеры

Горизонтальные щелевые камеры (рис.1) бывают одноярусные и многоярусные (чаще - трехъярусные). Одноярусная щелевая камера располагается ниже уровня пола и представляет собой туннель. Длина составляет 60.127 м. Ширина туннеля проектируется в расчете на движение одного - двух изделий на каждой форме-вагонетке и находится в пределах 5.7 м. Высота равна 0,7.1,2 м. В камере помещается 17-27 вагонеток с изделиями. Щелевые пропарочные камеры по длине разделяются на зоны (при длине 127 м):

1. подъема температуры (24 м);

2. изотермической выдержки (68 м);

3. охлаждения (35 м). В первую и вторую зоны подводится тепловая энергия, третья, наоборот, вентилируется холодным воздухом. Разделение камеры на функциональные зоны позволяет экономить тепловую энергию за счет экономии затрат теплоты на нагрев конструкций после каждого цикла.

Рис.1. Схема горизонтальной пропарочной камеры щелевого типа: 1 - вагонетки с изделиям; 2 - снижатель; 3 - механическая штора; 4 - уровень рельсов; 5 - герметизирующая штора; 6 - подъемник

Горизонтальная щелевая пропарочная камера работает по следующему принципу. Форма-вагонетка с отформованным изделием 1 поступает на снижатель 2, который опускает форму-вагонетку на уровень рельс, проложенных в камере. Камера в целях уменьшения площади цеха, занятой под технологический процесс, заглублена в землю. Снижатель 2 оборудован толкателем вагонетки в камеру. Вагонетка проходит под механической шторой 3 и проталкивает весь поезд вагонеток по камере 4 на одну позицию. Вагонетка, находившаяся на последней позиции, поднимает герметизирующую штору 5, выкатывается на подъемник 6, который поднимает вагонетку с готовой продукцией на уровень пола цеха и скатывает ее на рельсовый путь. Загрузка и выгрузка вагонеток происходит с интервалом.

Материал, поступивший в камеру, может нагреваться либо острым паром, либо трубчатым и электронагревателями (ТЭНами), либо глухим паром.

При нагреве острым паром для его подачи используют двухсторонние стояки, причем первая пара стояков располагается на расстоянии 20.25 мм от входа с шагом 2.6 м, а последняя - на расстоянии 35.40 м от разгрузочного конца камеры. На каждый стояк установлена перфорированная трехдюймовая труба длиной 1150 мм с соплами, через которые пар поступает в камеру. При этом образуется паровоздушная смесь, которая конденсируется на холодных изделиях. В таких камерах предусмотрены уклоны для стока конденсата и устройства для его отбора.

1.1.2 Полигональные пропарочные камеры щелевого типа

Эти камеры представляют собой такой же туннель, как и горизонтальные, с подобным соотношением размеров и принципом действия (рис.2).

Полигональный тип камер особенно выгоден при использовании в качестве теплоносителя пара, так как в этом случае наиболее эффективно используется естественное расслоение паровоздушной смеси по высоте.

К таким установкам относятся камеры ямного типа, кассетные установки, автоклавные установки.

1.2.1 Кассетные установки

В кассетных установках формование и тепловая обработка производятся в вертикальных сборно-разборных формах. Такие установки применяются для изготовления как плоских (панели), так и сложных по форме изделий (лестничные марши, ребристые плиты и т.д.).

Изготовление изделий в кассетных формах обеспечивает высокую точность сборных деталей и хорошее качество поверхности. Отпадает необходимость в виброплощадках, бетоноукладчиках, сложных быстроизнашивающихся формах и пропарочных камерах.

Масса бетона в кассетах находится в замкнутом пространстве; открыто всего 1,5.6 % поверхности. Это дает возможность применять интенсивную тепловую обработку бетона, не опасаясь быстрого испарения из него влаги и образования трещин. Температура бетона в кассетных установках достигает 100°С.

При изготовлении изделий в вертикальном положении требуется меньше монтажной арматуры и панели можно перевозить при распалубочной прочности бетона. В этом случае твердение бетона до отпускной прочности может протекать в камерах дозревания или на теплых промежуточных складах, где комплектуются изделия.

Недостатком являются периодичность работы, необходимость применять пластичные бетонные смеси, требующие значительно большего расхода цемента по сравнению с жесткими смесями; неудобство чистки и смазки кассет; неравномерность прочности и структуры бетона по высоте изделия и значительная металлоемкость кассет (вес до 60 т) [7]. Форма-кассета (рис.3) состоит из вертикальных коробчатых форм 4, образующих рабочие отсеки.

Формы с обеих сторон имеют паровые рубашки 2. Во время работы установки формы сверху закрываются крышками с теплоизоляцией. Стенки форм рабочих отсеков изготовляются из металлических листов 3 толщиной 10 мм. Формы оснащены подвижной боковой бортоснасткой, перемещаемой в зависимости от высоты изделиями нижней сменной бортоснасткой для изделий разной толщины.

Крайние отсеки 5 представляют собой теплоизолированные подвижную и неподвижную стенки. Во время сборки и разборки кассетной установки подвижную стенку кассеты, а также рабочие и паровые отсеки перемещают по рельсовому пути на роликах с помощью рычажно-гидравлического устройства 6-8. Неподвижная стенка в торце крепится к жесткой раме станины 1. Готовые изделия извлекаются из рабочих отсеков мостовым краном.

Рис.3. Схема кассетной установки: 1 - станина; 2 - отсеки пара; 3 - разделительная стенка, металлическая гибкая или жесткая в виде короба; 4 - отсеки для изделий; 5 - теплоизолированные подвижная и неподвижная стенки; 6 - фиксирующие упоры; 7 - механизм сжатия; 8 - привод; 9 - упорный дожимной винт

1.2.2 Автоклавные установки

Автоклавы представляют собой герметически закрывающиеся сосуды, предназначенные для ТВО изделий из теплоизоляционных и силикатных бетонов паром под давлением выше атмосферного (рис.4). Автоклавы могут быть прямоугольные или цилиндрические, тупиковые (с одной крышкой) или проходные (с двумя крышками). Рабочее избыточное давление составляет от 0,8 до 2,5 М Па [8].

Наружная поверхность корпуса 1 и паропроводов покрыта слоем теплоизоляционного материала толщиной 100.120 мм. Крышки 2 крепятся болтами или быстродействующими байонетными затворами 3. Герметизация обеспечивается уплотняющими прокладками. По дну автоклава уложены рельсовые пути 9 для перемещения состава вагонеток с изделиями.

Около рельса по всей его длине расположена паровпускная труба 6 с отверстиями, направленными вверх. Для улучшения циркуляции среды на паропровод ставят расширяющиеся сопла Лаваля. Чистоту пара (отсутствие воздуха) контролируют по манометру и термометру. Предохранительный клапан 5 предотвращает превышение давления сверх допустимого.

При пуске или перепуске пара из одного автоклава в другой должны быть открыты вентили для спуска конденсата 10 и выпуска воздуха 12.

Устанавливают автоклав на 5 - 8 опорах. Опора 11 неподвижна, остальные подвижны, благодаря чему устраняются термические напряжения корпуса автоклава.

Впуск пара по описанной схеме не позволяет создать условия для направленной циркуляции его в автоклаве.

Выбор типа и размера автоклава зависит от габаритов изделий, технологии их изготовления и производительности предприятий. Чаще всего применяют автоклавы диаметром от 2 до 3,6 м. При большой мощности предприятий наиболее эффективны проходные автоклавы длиной до 40 м, обеспечивающие поточность производства. Длина автоклава должна быть кратна размерам изделий, потому что неиспользуемая длина снижает коэффициент заполнения объема и увеличивает удельный расход пара, который обычно составляет 300.400 кг/м³.

Тип автоклава выбирают, исходя из соображений технологии и по наибольшему коэффициенту заполнения, который должен составлять 0,1.0,35.

Рис.4. Схема автоклавной установки: 1 - наружная поверхность корпуса; 2 - крышки; 3 - затворы; 4 - перепускной клапан; 5 - предохранительный клапан; 6 - паровпускная труба; 7…8 - опоры; 9 - рельсовые пути; 10 - вентиль для спуска конденсата; 11 - неподвижная опора; 12 - вентиль для выпуска воздуха

1.2.3 Термоформы

Изготовление и эксплуатация тепловых установок требуют больших капитальных вложений. При низком коэффициенте заполнения расходуется большое количество пара на периодический прогрев ограждений, свободного пространства, прокладок и др. В связи с этим целесообразнее тепловую обработку изделий проводить непосредственно в формах, полые борта и поддон которых выполняют роль тепловых отсеков. Такие формы получили название термоформ.

По условиям работы они бывают стационарными (имеют постоянное место) и передвижными (перемещаются в процессе изготовления изделий).

Материалом для изготовления термоформ служит металл и железобетон. Наиболее распространены металлические термоформы.

По условиям тепловой обработки изделий термоформы подразделяются на открытые, состоящие из поддона и бортоснастки, и герметизированные, имеющие еще и крышку. Последние могут состоять из поддона, к которому крепятся боковые стенки и крышка, или из двух крышек и боковых стенок, представляющих собой самостоятельную конструкцию.

Масса одной термоформы - 4200 кг. Удельный расход пара составляет 200.300 кг/м³. Применяются они на ДСК при производстве стеновых панелей.

Для повышения эффективности тепловой обработки изделий в открытых термоформах надо исключить массообмен с окружающей средой и надежно их тепло - и влагоизолировать и пригрузить (желательно). Для этого используют тяжелую резиновую ленту, пленку или тяжелый щит с пароизоляционной прокладкой.

1.2.4 Камеры ямного типа

Наибольшее распространение в промышленности сборного железобетона получили пропарочные камеры ямного типа. Чаще всего они применяются в поточно-агрегатной технологии. Камеры имеют прямоугольную форму, иногда со скругленными краями для улучшения циркуляции теплоносителя. В зависимости от уровня грунтовых вод и условий эксплуатации ямные камеры бывают напольные (установленные на уровне пола) и заглубленные в землю так, чтобы они возвышались над уровнем пола не более 0,6.0,7 м. Рационально и удобно блокировать камеры по нескольку штук. На рис.5 представлена камера ямного типа. Высота камеры достигает 2,5.3 м. Ширину и длину обычно выбирают с учетом размещения в ней двух штабелей изделий в формах. Для лучшей циркуляции теплоносителя между стенами и штабелями оставляют зазоры 50.75 мм, между полом и днищем нижней формы - 150 мм, между крышкой и верхним изделием - 50 мм [2]. Стены 3 камеры до недавнего времени изготовлялись из кирпича, бетона или железобетона с теплоизоляцией. Наружные кирпичные стены камер имели толщину 380 мм (1,5 кирпича), железобетонные 300.400 мм; внутренние кирпичные - 250 мм (1 кирпич), железобетонные - 150.200 мм. По боковым стенам камеры устанавливаются стойки 4 с кронштейнами для изделий в формах. Пол камеры из монолитного бетона или железобетонных плит с гидроизоляцией (12.20 см) имеет уклон для стока конденсата. В полу есть трап 11 для вывода конденсата. В приемнике трапа, куда стекает конденсат, делают конденсатовыводящее устройство 10, назначение которого - выпускать конденсат в систему конденсатоотвода и не пропускать пар. Камера закрывается съемной крышкой 7, представляющей собой жесткую конструкцию, заполненную изоляцией. По периметру крышки устанавливается уголок 6. Внутренняя стенка крышки выполнена с уклоном к краям, чтобы конденсат не попадал на поверхность изделия. Уплотнение между крышкой и камерой выполнено в виде гидравлического затвора, представляющего собой желоб, образованный швеллером, уложенным по периметру стены. Этот желоб заполняется водой или песком.

Пар из магистрали по трубопроводу 2 подается в камеру. Система разводки пара обычных камер ямного типа состоит из кольцевых паропроводов диаметром 50.60 мм, расположенных внутри камеры на высоте 150.300 мм от пола. В трубах паропровода на расстоянии 150.200 мм одно от другого расположены отверстия диаметром 3.5 мм, обеспечивающие равномерное распределение пара по площади камеры. В сторону пола пар выпускается со скоростью 100.120 м/с. Обычно для разводки пара используют перфорированные трубы из антикоррозийного материала или с антикоррозийным покрытием. Иногда, особенно при отсутствии циркуляции, у пола монтируют регистры без перфорации для дополнительного подогрева глухим паром. Это помогает выровнять температуру в камере по высоте. Для отвода конденсата используют трубы диаметром 50 мм. Отвод может быть общим и отдельным для каждой камеры. Под стенами, где проходит конденсатоотвод, устанавливают гидравлический затвор высотой 5.10 см, который обеспечивает гидравлическую изоляцию камеры. Тепло конденсата глухого пара повторно используют в теплогенерирующей установке. Конденсат острого пара, как правило, не используется, так как загрязнен маслами и солями.

Эксплуатация камеры. В камеру 1 с помощью крана загружают изделия в формах и устанавливают на нижние кронштейны. Нагруженные кронштейны заставляют раскрыться следующий ряд. После загрузки камеру закрывают крышкой, заполняют водяные затворы 5 и 8 и включают подачу пара. Пар, поступая в камеру, поднимается вверх, смешиваясь с воздухом и нагревая его. Образуется паровоздушная смесь, одновременно пар нагревает изделия, стены, крышку, конденсируется и в виде конденсата стекает в конденсатоотводящее устройство. При изотермической выдержке количество подаваемого пара уменьшают, а в период охлаждения подачу пара отключают и открывают вентиляционный канал 9, через который удаляется паровоздушная смесь. При этом вода в гидравлических затворах вскипает и удаляется в виде паровоздушной смеси и через них в камеру начинает поступать холодный воздух. После охлаждения изделий камера открывается, а изделия, набравшие 70.80 % марочной прочности, выгружаются из камеры краном.

Камеры, применяемые на заводе, могут отличаться системами разводки пара, отвода конденсата, вентиляции, но при любом исполнении оснащены рассмотренными устройствами.

Цикл работы ямной камеры составляет 12.15 ч. Он включает время на загрузку, на разогрев изделий, на изотермическую выдержку, охлаждение и выгрузку изделий.

Удельный расход пара в таких камерах - 200.300 кг/м³ бетона (это показатель тепловой экономичности), но при правильной эксплуатации может быть снижен до 120.150 кг/м³ бетона.

Главное достоинство ямной камеры перед другими видами установок для ТВО: сравнительная простота системы теплоснабжения и низкой металлоемкости.

Основным же недостатком такого способа термовлажностной обработки является вредное влияние внешнего массообмена на качественные характеристики поверхностного слоя бетона или даже всего изделия.

Рис.5. Пропарочная камера ямного типа: 1 - камера; 2 - подводящий пароотвод; 3 - стена камеры; 4 - стойки с кронштейнами; 5,8 - гидравлические затворы; 6 - уголок; 7 - крышка; 9 - канал для отбора паровоздушной смеси; 10 - система отбора конденсата; 11 - трап для вывода конденсата

Сравнительная характеристика установок периодического действия

2. Подбор состава бетонной смеси