Вибрационные технологии для строительства и промышленности строительных материалов

Гусев Б. Гончаревич И. Вибрационные технологии для строительства и промышленности строительных материалов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. №2. C.22-23

На принципах вибрационной и волновой техники разработаны планетарные и бипланетарные, шнековые, камерные и специальные смесители. Рабочему органу виброимпульсного смесителя сообщается медленное вращение и одновременно высокочастотные крутильные колебания. Вращательное движение рабочего органа создает необходимые для осуществления процесса смешения сдвиговые деформации обрабатываемой среды, а импульсные колебания разрушают ее физико-химическую структуру. Вследствие разрушения вибрационными воздействиями структуры перерабатываемой среды радикально ускоряется и повышается качество процесса смешения, снижаются сопротивления сдвиговым деформациям, достигается более высокая однородность смеси, оказывается возможной переработка жестких высоконаполненных сред, структура которых не разрушается в традиционных смесителях.

В связи с тем, что по условиям поддержания оптимального технологического процесса на различных стадиях смешения необходимо управлять режимом вращения и вибрации, создан привод с регулируемой скоростью вращения мешалки, амплитудой и частотой её крутильных колебаний.

Применение виброимпульсных приводов устраняет необходимость использования передающих механизмов, служащих для снижения скоростей движения рабочих органов смесителей до уровня технологических требований, уменьшает средние нагрузки на основную трансмиссию, снижает установочную мощность приводных электродвигателей. Одним из основных ноу-хау виброимпульсного привода является возможность сочетания высокочастотных колебаний и низких оборотов вращения шнека одним механизмом.

Виброимпульсный привод может выполняться в качестве автономного агрегата устанавливаемого на действующие или вновь производимые традиционные смесители, что радикально расширяет их технологические возможности, упрощает конструкцию и способствует снижению расхода энергии.

В смесителях камерного типа в ёмкостях с перерабатываемой средой с помощью колебаний различных форм создаются сложные быстрые вихревые и медленные циркуляционные потоки, в которых за счет различных по величине, а иногда и по направлению, смежных струй интенсивно смешиваются перерабатываемые компоненты. Для интенсификации этих циркуляции используются также вибрационно-волновые устройства с гибкими мембранами, совершающими волновые движения.

Разработана технология комплексного метода смешения-прессования жестких высоконаполненных дисперсных систем. Вибрационный смеситель-но-прессующий агрегат осуществляет предварительное смешение перерабатываемого продукта и последующее его прессование в поточном режиме. Вместо одновременного прессования всей массы, всего изделия предлагается технология постепенного, послойного наращивания объема с укладкой (намазыванием) каждого слоя в режиме виброимпульсных воздействий. Такой метод позволяет избежать эффект распора материала в матрице и обеспечивает высококачественную пропрессовку каждого тонкого слоя виброимпульсными воздействиями и получение гладкой поверхности изделия.

Процесс прессования протекает при значительно меньших сопротивлениях, вследствие отсутствия распора, и не требует больших затрат энергии, снижаются нагрузки, действущие в силовых элементах оборудования.

Применение технологии непрерывного послойного прессования и замена оборудования периодического действия на машины непрерывного действия повышает производительность и одновременно приводит к резкому сокращению габаритов установок. Открывается возможность производить крупногабаритную продукцию не на заводах гигантах с уникальными, исчисляющимися штуками, с мощным прессовым оборудованием,а на средних и мелких предприятиях.

Реализация послойного виброимпульсного прессования достигается установками двух модификаций. Прессом, основой которого является шнек специальной конфигурации, в зону прессования которого прессуемая масса подается пульсирующими со сдвигом по фазе плунжерными насадками. Сам процесс прессования осуществляется выходным концом шнека, вращающегося в режиме импульсных крутильных колебаний. Во второй модификации прессующим органом является прецессирующая шайба, обеспечивающая высококачественную пропрессовку материала на формирующемся конце изделия.

Многие современные технологические процессы и изделия связаны с широким использованием разнообразных порошковых материалов или гранулированных наполнителей. В расширении производства калиброванных материалов важную роль может сыграть технология вибрационного дробления и измельчения.

В вибрационных дробилках и измельчителях вследствие высокочастотных колебаний дробящего органа происходит предварительное ослабление измельчаемого продукта за счет раскрытия поверхностных микротрещин и накопления дефектов в его внутренней структуре. Дробление производится, в отличие от традиционного, не раздавливанием, а энергетически более эффективно в виброударных режимах.

Вибрационные дробилки и измельчители характеризуются также рядом технологических и конструктивных достоинств. Вследствие полной или частичной компенсации сил инерции дробящего органа восстанавливающими силами упругих элементов, детали привода подвергаются меньшим динамическим нагрузкам. Снижение динамических нагрузок позволяет уменьшить установочную мощность электродвигателей и конструктивные размеры силовых элементов привода. Дробящие органы не имеют жесткой кинематической связи с приводом, поэтому усилия дробления не передаются непосредственно на элементы привода. Попадание в рабочую камеру недробимых предметов не приводит к поломкам машины.

Ещё один вибрационный технологический процесс-подготовка кондиционного наполнителя. Промывка наполнителя, содержащего глинистые примеси, в вибрационных моечных установках относится к самым прогрессивным и наиболее эффективным методам. В результате кругового вибрационного движения промывочных барабанов происходят соударения и взаимное трение промываемых зерен наполнителя, что в присутствии циркулирующей воды приводит к интенсивному отделению примесей. Промытые примеси вытекают через отверстия в днище промывочных барабанов. Вибромойки в сравнении с другими типами моек существенно легче и имеют более низкую установочную мощность, занимаемая оборудованием площадь также меньше. Вибромойка настолько эффективна, что в большинстве случаев не нужно предусматривать двухступенчатую промывку. Вибромойка обеспечивает эффективную переработку низкокачественного сырья, благодаря чему увеличивается выход годного. Вибромойка выпускается с диаметром барабанов 750 и 900 мм (см. рис. 2). Для интенсификации процесса мойки применён специальный инерционный привод, сообщающий барабанам движение по многолепестковым траекториям. Вибровозбудитель установлен между барабанами и соединен карданным валом с электродвигателем.