Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за Октябрь 2014

Электронагреватели. Для разогрева битума наиболее часто при­меняют открытые электронагреватели (рис. 11.33), состоящие из несу­щего элемента — асбоцементной трубы с навитой по наружной поверх­ности нихромовой спиралью из ленты сечением 10×0,8 мм2 длиной 27 м или сечением 12×1 мм2 длиной 35 м.

Рис. 11.33. Спиральный нагреватель низкой проводимости:

1 — нихромовая ленточная спираль; 2 — клеммное соединение;

3 ~ асбоцементная труба.

Перед работой нагреватель должен быть погружен в битум, а при работе не должен оголяться для исключения загорания битума. Расстоя­ние от дна хранилища до спирали должно быть не менее 150-200 мм, При работе нагревателей в обводненном битуме они быстро разрушаются.

Нагреватели с высокой проводимостью из стальной проволоки ди­аметром 5-6 мм представляют собой спираль (рис. 11.34), вставленную в асбоцементную трубу; концы проволоки пропущены через стенку трубы и закреплены. Для улучшения термостатической циркуляции би­тума в стенке трубы просверливают или пробивают отверстия, а торцы ее оставляют открытыми.

Рис. 11.34. Спиральный нагреватель высокой проводимости: 1 — асбоцементная труба; 2 — клеммное соединение; 3 — горячекатаная стальная проволока.

Достоинство нагревателей с высокой проводимостью заключается в доступности материала и его низкой стоимости.

Пластинчатые (пакетные) нагреватели изготовляют из листовой гоф­рированной жести (рис. 11.35). В стальном листе прорезают полосы, листы собирают в пакеты и изолируют деревянными рейками толщиной 40 мм и листовым асбестом. С внешней стороны пакеты закрепляют стальными уголками, через которые осуществляется растягивание полос нагревателя распорными болтами. Преимущество пластинчатых нагревателей — боль­шая теплопередающая поверхность. Недостатки — трудоемкость изготовле­ния, низкая температура нагрева битума (не выше 110- 115°С) и длительность разогрева из-за низкой температуры нагревателей. Основные параметры нагревателя: поверхность нагрева 4 м2, рабочее напряжение 50-60 В, мощ­ность 5.5 кВт. темпепатупа на воздухе 200°С. масса 20 кг.

Рис. 11.35. Пластинчатый (пакетный) нагреватель: 1 — выводная клемма; 2 — нагревательный лист; 3 — рамка каркаса; 4 — стяж­ной болт; 5 — крайний изолятор; 6 — средний изолятор; 7 — промежуточная клемма.

Коаксиальные (соосные) пакетные нагреватели состоят из отдель­ных элементов (рис. 11.36), собранных в ряд по 40-50 шт. и соединенных последовательно. Каждый элемент коаксиального нагревателя состоит из центрального горячекатаного стального стержня диаметром 12-14 мм, дли­ной 700 мм и наружной трубы диаметром 25,4 мм, длиной 600 мм. В нижней части стержени трубы соединены сваркой, внутреннее простран­ство заполнено кварцевым песком с жидким стеклом.

Рис. 11.36. Батарея коаксиальных нагревателей: 1 — выводная клемма; 2 — промежуточная клемма; 3- коаксиальный нагревательный элемент; 4 — деревянная рамка; 5 — стяжной болт; 6 — стержень нагревателя; 7 — наружная труба; 8 — изоляционная засыпка; 9 — донышко.

Питание коаксиальных нагревателей производится от сварочных транс­форматоров с силой тока 400-500 А. Достоинство коаксиальных нагрева­телей — простота, доступность, низкая стоимость и безопасность работы.

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) (рис. 11.37) представляют собой трубку из мягкой стали, реже — красной меди или латуни, внутри которой находится спираль из нихрома. Пространство между спиралью и трубкой заполнено тонкомолотым электроизоляционным материалом: периклазом, кварцевым песком или электрокорундом.

Выводные концы спирали — контактные стержни имеют винтовую резьбу и помещены в фарфоровые изоляторы. При высокой надежности и долговечности ТЭНы имеют малую мощность и относительно высо­кую стоимость на единицу мощности. Для разогрева вязких нефтепро­дуктов и битума удельная мощность передачи энергии поверхностью трубки составляет 2,5-2,8 Вт/см2, а предельно допустимая удельная мощность — 3,0 Вт/см2.

Разогрев битума при помощи излучателей инфракрасных лучей (длина волны 0,76-750 мкм) находится еще на стадии эксперимента. Источники инфракрасных излучений разнообразны. Их разделяют на четыре типа: генерирующие тепловые лучи (нихромовые спирали или керамические стержни с металлическими рефлекторами, электрические

лампы — теплоизлучатели и лампы накаливания); генерирующие инф­ракрасные лучи при прохождении тока через газ или пары металла; смешанного типа (электрические дуговые лампы); генерирующие тепло­вые лучи при нагреве излучателя от сжигания газа.

Рис. 11.37. Трубчатый электронагреватель: 1 — изолятор; 2 — выводной стержень; 3 — корпус; 4 — нихромовая спираль; 5, 6- клеммные гайки.

Для разогрева битума применяют источники только первого типа. Наибольшей надежностью и меньшей стоимостью обладают излучатели с открытой спиралью и металлическим отражателем (рис. 11.38). Теп­ло инфракрасного излучателя передается битуму через металлическую поверхность теплообменника, которая должна составлять 12-15 м2 на 1 т/ч производительности битумооазогоевателя.

Рис. 11.38. Инфракрасный теплоизлучатель: 1 — отражатель;

2 — нихромовая спираль; 3 — огнеупорное основание; 4 — кронш­тейн для крепления; 5 — клеммная коробка.

Недостатки системы разогрева битума инфракрасными лучами состоят в высокой стоимости нагревателей и трудоемкости их монтажа (при большом числе маломощных излучателей), больших габаритных размерах и необходимо­сти строгого контроля за режимом нагрева во избежание перегрева битума.

Оценивая конструкции и особенности эксплуатации электро­нагревателей битума, необходимо отметить их низкую экономичность. 1 кВт. ч электроэнергии при стоимости 2 коп и кпд использовании энер­гии 0,9 дает полезной энергии 3600 х 0,9 = 3240 кДж, или около 1600 кДж/коп., а 1 кг мазута при стоимости менее 4 коп и кпд использования энергии даже 0,4 дает полезной энергии 45 000 х0,4 = 18 000 кДж, или 4500 кДж на 1 коп. стоимости энергии.

Таким образом, затраты на энергию при электрическом нагреве битума в 2,5-4 раза больше затрат на огневой нагрев. При большой производительности затраты на электроэнергию будут очень велики. По этой причине в передвижных цистернах электронагреватели исполь­зуют только для поддержания рабочей температуры битума.

Системы огневого нагрева битума. Системы огневого нагрева битума применяют в битумохранилищах для нагрева битума до темпера­туры перекачивания, в битумонагревательных котлах для обезвожива­ния и нагрева битума до рабочей температуры, а также в автобитумово­зах и автогудронаторах — для поддержания рабочей температуры биту­ма. Системы огневого нагрева битума просты по конструкции, надежны в эксплуатации, имеют малый расход металла.

Для нагрева битума в битумохранилищах наиболее простой и безопас­ной является система с зоной горения топлива в жаровой трубе (рис. 11.39). Система состоит из горизонтальной жаровой трубы, вертикальных труб — воздухоподводящей и вытяжной, пропущенных через кровлю битумох­ранилища.

Топливная система состоит из бака для топлива с регулировочным краном, малого топливопровода, воронки с нижним топливопроводом. Воздухоподводящая труба должна быть выше кровли битумохранилища на 1,5-2 м, воронка должна быть расположена на 1,5-2 м ниже верхнего края воздухоподводящей трубы. Расстояние между малым топливопро­водом и воронкой — 0,4-0,5 м, расстояние между нижним топливопро­водом и кирпичной кладкой зоны горения — 0,5-1 м. Топливо самоте­ком стекает из малого топливопровода в воронку и по нижнему топли­вопроводу — в зону горения.

Скорость подачи топлива регулируют по числу падения капель из малого топливопровода в воронку. Для нормальной работы системы разогрева битума достаточно 60-100 капель топлива в минуту. В зоне падения капель днище жаровой трубы должно быть выполнено из кир­пича. Теплопроизводительность ограничивается подачей воздуха, осуще­ствляемой естественной тягой дымовой трубы. По способу регулирова­

ния подачи топлива систему называют капельницей. При достаточном уровне битума над жаровой трубой капельница работает надежно и бе­зопасно. Хотя температура дымовых газов и стенок дымовой трубы не очень велика, однако для исключения возгорания битума от стенок дымо­вой трубы ее выполняют двойной в зоне от жаровой трубы и высотой

1- 1,5 м над самым верхним уровнем битума.

Достоинства систем огневого нагрева битума заключаются в про­стоте конструкции и обслуживания, экономичности. Недостатками — высокая опасность возгорания битума и топлива, применяемого для рабо­ты топки.

Рис. 11.39. Система огневого нагрева битума в битумохранилище: 1 — воронка; 2 — топливный бак; 3 — верхний топливопровод; 4 — топливный кран; 5 — кровля битумохранилища; 6 — верхний уровень битума; 7 — нижний рабочий уровень битума; 8 — основ­ной отсек; 9 — дополнительный отсек; 10 — змеевик дополнитель­ного отсека; 11 — насосная установка; 12 — заслонка шиберная; 13 — стенка битумохранилища; 14 — изоляционный слой; 15 — жаровая труба; 16 — слой кирпичей; 17 — воздухоподводящая труба; 18 — нижний топливопровод.

Битумохранилища предназначены для долговременного или крат­ковременного хранения битума, нагрева его до температуры текучести и выдачи в битумонагревательные котлы или для поддержания битума при рабочей температуре и выдачи его потребителю. Битумохранилища должны предохранять битум от обводнения и загрязнения.

Битумохранилище представляет собой резервуар вместимостью 100­3000 т. Битумохранилища вместимостью свыше 500 т выполняют секци­
онными, состоящими из 2-6 отсеков, для хранения битума разных марок и снижения затрат на его разогрев. Вместимость битумохранилища оп­ределяется суточным расходом битума и периодичностью поставок.

Оборудование для нагрева битума, используемое в битумохранили — щах длительного хранения, состоит из оборудования для нагрева битума до температуры текучести (50-60°С), которое устанавливают непосред­ственно в хранилище; оборудования для нагрева битума до температу­ры перекачивания насосом (90-95°С) внутри хранилища или в допол­нительном отсеке; битумонагревательных котлов, обеспечивающих обез­воживание битума, нагрев его до рабочей температуры 140-160°С и выдачу потребителям (асфальтосмесительные установки, автораспреде­лители, эмульсионные установки и пр.).

Перекачивание битума или выдача его из битумохранилища произ­водится шестеренными насосами с обогреваемым корпусом. Трубопро­воды для подачи битума и запорную арматуру выпускают с системой обогрева и теплоизоляцией.

Битумохранилища классифицируют по вместимости резервуара и назначению, по положению резервуара, наличию нагревателей, типу на­гревателей битума и конструкции.

По вместимости резервуара и назначению битумохранилища с вместимостью резервуара до 100 т бывают временные, закрытые или открытые (рис. 11.31, а, б, в); вместимостью резервуара до 500 т — пере­ходные, реже открытые (рис. 11.31, а, б, в); с вместимостью резервуара свыше 500 т — постоянные, закрытые (рис. 11.31, г); с вместимостью одной цистерны, 30-100 т (металлические цистерны с системой тепло­изоляции), — переносные, которые располагают горизонтально или верти­кально (рис. 11.31, д).

По положению резервуара относительно поверхности земли раз­личают битумохранилища ямного (рис. 11.31, а), полуямного (рис. 11.31,

б), наземного (рис. 11.31, в), подземного типа (капитальные) (рис. 11.31, г) и передвижные (рис. 11.31, д).

Битумохранилища ямного, полуямного и наземного типов сооружают в зависимости от уровня грунтовых вод. Стенки выполняют бетонными, железобетонными, кирпичными и деревянными.

По наличию нагревателей битумохранилища могут быть без на­грева, с местным и общим нагревом. В битумохранилищах без нагрева для забора битума применяют переносные нагреватели. Местный на­грев применяют в битумохранилищах вместимостью до 500 т, общий — в капитальных и переносных битумохранилищах.

г) д)

Рис. И.31. Битумохранилище: а — ямное; б — полуямное;

в — наземное; г — подземное; д ~ переносное инвентарное.

В основных отсеках капитального битумохранилища температура массы битума составляет 50-60°С, благодаря чему обеспечивается пере­текание битума в дополнительный отсек, в котором производится его нагрев до температуры 80-95°С, затем он перекачивается насосами в битумонагревательные котлы, где доводится до рабочего состояния. В переносных битумохранилищах масса битума постоянно поддерживает­ся в рабочем состоянии.

11о типу нагревателей различают битумохранилища с паровым, масляным, огневым и электрическим нагревом.

Паровой нагрев производится подачей по змеевикам и трубам пара давлением 0,6-1,2 МПа. Достоинство этого теплоносителя — мягкий режим нагрева (максимальная температура теплоносителя 270°С). Не­достатки — большая площадь змеевиков, возможность обводнения биту­ма теплоносителем при нарушении герметичности змеевиков.

При масляном (жидкостном) нагреве теплоносителем служат раз­личные минеральные масла с высокой температурой вспышки или спе­циальные высокотемпературные теплоносители. Первые — безвредны, но пожароопасны; вторые — менее пожароопасны, но очень токсичны. На­грев теплоносителя производится горячим газом в котлах экранного типа и реже — электрическими нагревателями. Недостаток масляного нагрева — возможность коксования масла в теплогенераторе, пожароопас­ность, необходимость установки дополнительного насоса для принудитель­ной циркуляции масла. Достоинства масляного нагрева — компактность оборудования и мягкий нагрев битума. Наибольшее распространение масляный обогрев находит в передвижных установках.

Огневой нагрев битума производится подачей газов от сжигания дизельного топлива по трубам диаметром 400-500 мм, уложенным по днищу битумохранилища. Этот способ применяют для нагрева битума в основных отсеках битумохранилищ до температуры перекачивания (95°С). Огневой способ прост и экономичен, но пожароопасен.

При электрическом нагреве тепло передается битуму от элек­трических нагревателей. Электрические нагреватели из материала с низкой проводимостью бывают открытые пластинчатые, закрытые (ТЭНы) и инфракрасные; из материала с высокой проводимостью — пластинча­тые, коаксиальные и др. Электронагреватели просты по конструкции, имеют низкую стоимость, надежны, но имеют низкие экономические показатели и ухудшают качество битума при длительном нагреве.

Конструкцию битумохранилищ выбирают исходя из вместимости и назначения. Резервуар временных и переходных битумохранилищ дол­жен быть облицован досками, кирпичом или другим материалом для снижения потерь и загрязнения битума. Над битумохранилищем жела­тельно иметь навес для защиты от атмосферных осадков. Временные и переходные битумохранилища ямного, полуямного и наземного типов применяют очень редко. Основная сложность хранения битума в таких хранилищах — большое обводнение битума, загрязнение механическими примесями, значительные потери тепла.

Капитальные и постоянные битумохранилища ранее выполняли круг­лыми из бетона и железобетона без деления на секции (рис. 11.31, г). В настоящее время наибольшее распространение получили битумохрани­лища линейной планировки с параллельным или последовательным рас­положением основных и дополнительных отсеков (рис. 11.32, а, б). Вы­полняют их из сборных железобетонных элементов, реже — из монолит­ного бетона. Днище основных отсеков имеет уклон в сторону дополни­тельных. Перекрытие резервуара выполняют из сборных железобетон­ных конструкций, покрытие должно исключать попадание внутрь атмос­ферных осадков. Общий обогрев основных отсеков (включаемый по­очередно) — паровой, реже — масляный. Для местного нагрева битума применяют паровой, огневой и электрический нагрев. При линейной плани­ровке битумохранилищ сокращаются простои железнодорожного транс­порта под разгрузкой. Капитальные битумохранилища из бетона и желе­зобетона не исключают обводнения битума грунтовыми водами, которое может достигать 30%. В последние годы для хранения битума использу­ют стационарные или переносные металлические цистерны (рис. 11.31, д) с теплоизоляцией. Их преимущества в полном отсутствии обводнения

битума и загрязнения механическими примесями, небольшие потери тепла, а следовательно, незначительные затраты тепла на поддержание рабочей температуры битума. Для обогрева инвентарных битумохранилищ наибо­лее часто применяют масляный нагрев, реже паровой и электрический.

Преимущество масляного и парового нагрева состоит в благоприят­ном режиме разогрева битума. Максимальная температура теплоносите­ля редко превышает 320°С, а чаще составляет 270-300°С, и битум при разогреве и хранении не теряет своих свойств, но ввиду небольшого пере­пада температур между теплоносителем и битумом (200-150°С) площадь нагревателей (труб) должна быть 0,5-1 м2 на 1 м3 битума.

;

Электрические нагреватели применяют только для поддержания ра­бочей температуры битума, поскольку при малой площади нагрева и высокой температуре нагревателей в битуме образуются смолоподоб­ные соединения — карбены и карбоиды, отрицательно влияющие на каче­ство битума.

В настоящее время существуют два направления совершенствования технологии приготовления асфальтобетонных смесей: вибрационное сме­шивание и беспыльное приготовление смеси.

При вибрационном смешивании все агрегаты технологического процесса остаются неизменными, кроме смесителя. В лабораторных ис­следованиях применяли вибрационный смеситель барабанного типа, в производственных экспериментах использовали двухвальные лопастные смесители периодического действия с вибрирующими корпусом и вала­ми. Вибрация корпуса и рабочих органов смесителя создает в смеси значительные ускорения частиц, разрушает коагуляционную структуру битума, что облегчает адсорбцию асфальтенов битума на поверхности минеральных материалов.

При вибрации весь битум переходит в пленочное состояние и лучше обволакивает минеральные частицы, а сами пленки битума более однород­ны по толщине. Все это приводит к повышению качества асфальтобетон­ной смеси и более долговечной работе асфальтобетонного покрытия. Одна­ко, несмотря на преимущества вибрационного смешивания по сравнению с традиционным, этот метод не получил пока распространения в основном вследствие низкой долговечности деталей смесителя при вибрации.

Технология беспыльного приготовления асфальтобетонной смеси существенно отличается от традиционной. Существуют два способа бес­пыльного приготовления смеси. По первому способу минеральные ма­териалы соединяются с битумом в двухвальном лопастном смесителе до сушки. По второму — минеральные материалы соединяются с биту­мом в процессе сушки и нагрева материала в сушильно-смеситель­ном барабане.

По первому способу, разработанному фирмой “Вибау” (Германия), предварительно отдозированные агрегатом питания влажные минеральные материалы подаются в двухвальный лопастный смеситель, куда поступа­ют битум и активирующая добавка.

Водный раствор активирующей добавки придает частицам ми­нерального материала водоотталкивающие свойства и улучшает их сма­чиваемость битумом. После введения в холодную смесь горячего распы­ленного битума его капли застывают, связывая мелкие частицы мине­рального материала в гранулы.

Приготовленная в смесителе холодная смесь поступает в сушильный барабан-активатор, где производится испарение влаги и расплавление капель битума. Благодаря действию активирующей добавки расплавлен­ный битум обволакивает частицы минерального материала.

Достоинства этого способа следующие: возможность использования серийного оборудования; снижение стоимости и металлоемкости обору­дования из-за исключения горячего грохота, секционного бункера горячих материалов, дозаторов горячих материалов; возможность длительного хранения холодной смеси и последующего приготовления готовой смеси в любом месте, где используют только сушильный барабан-активатор.

Недостатки способа: сложность соблюдения заданного рецеп­турного состава, поскольку дозирование осуществляется агрегатом пи­тания; необходимость строгого контроля влажности песка и щебня для сохранения заданного соотношения массы минерального материала и битума; необходимость применения минеральных порошков, не склон­ных к набуханию; необходимость применения запатентованной активи­рующей добавки (фирма “Вибау”, Германия); повышенные требования к стабильности теплового процесса для снижения разрушения и окис­ления битумной пленки.

Следует отметить, что приготовление асфальтобетонной смеси по способу фирмы “Вибау” не нашло широкого применения из-за контакта горячих газов высокой температуры с открытым битумом, вспенивания битума при нагреве материала свыше 100°С и интенсивного старения и выгорания битума. Замена противоточного барабана-активатора на по­точный не уменьшила явления старения и выгорания битума.

Второй способ беспыльного приготовления асфальтобетонной сме­си нашел большее распространение. Влажные и холодные песок и ще­бень, предварительно отдозированные в агрегате питания, и минераль­ный порошок по ленточному конвейеру подаются в сушильный барабан (рис. 11.30), работающий по поточному способу сушки. В радиационной зоне сушильного барабана происходит нагрев и сушка минеральных материалов. Во вторую (конвективную) зону сушильного барабана пода­ется битум, там в среде горячих газов и паров воды происходит даль­нейший нагрев песка и щебня и обволакивание их битумом.

Рис. 11.30. Схема технологического процесса приготовления ас­фальтобетонных смесей в сушильно-смесительном барабане с системой дозирования битума: 1 — агрегат питания; 2 — агрегат минерального порошка; 3 — система дозирования минерального порошка; 4 — датчик расхода материала; 5 — транспортер; 6 — сушильно-смесительный барабан; 1 — диафрагма; 8 — подача битума; 9 — расходомер битума; 10 — насос битумный; 11 — корректировка подачи битума; 12 — сравнивающее устрой­ство; 13 ~ задатчик процентного содержания битума; 14 — корректировка влажности; 15 — расход влажных материа­лов; 16 — задатчик расхода минерального порошка.

Дозирование битума основано на применении расходомеров и сбло­кировано с системой дозирования минеральных материалов при стро­гом контроле их влажности.

Для исключения прямого контакта факела горящего топлива с битумом и снижения окисления и выгорания битума фирмы США и Англии разделяют радиационную и конвективную зоны сушильно-смесительного барабана ди­афрагмой, фирма “Ермонт” (Франция) применяет специальную систему подъем — но-сбрасывающих лопастей, создающих непроницаемый для излучения факе­ла экран из ссыпающегося материала. Экран ссыпающегося материала обес­печивает качественное просушивание материалов в барабане.

Наличие в зоне активного пылеобразования жидкого битума спо­собствует улавливанию им частиц пыли, но полностью исключить вынос
пыли из сушильно-смесительного барабана не удается. Температура вы­ходящей готовой смеси составляет 120-140°С для менее вязких биту­мов и 135-175 °С — для более вязких. Готовая смесь может выдаваться или непосредственно в транспортные средства, или элеватором в на­копительный бункер.

Достоинства установок с сушильно-смесительными барабанами: про­стота оборудования, значительное снижение металлоемкости и энергоем­кости и меньшее количество пыли, выносимой из сушильно-смесительного барабана, что несколько упрощает проблему очистки дымовых газов.

Основные недостатки беспыльного приготовления смеси в сушиль­но-смесительном барабане: необходимость строгого контроля влажности поступающих материалов; необходимость применения минерального по­рошка, не склонного к набуханию; высокая влажность готовой смеси (до 1-3%); высокая температура дымовых газов (t = 300-350°С), что ведет к повышенному расходу топлива и старению битума в тонких пленках в процессе смешивания; сложность применения “сухих” пылеулавливаю­щих устройств; невозможность интенсификации процесса смешивания с подачей битума под высоким давлением и его тонким распыливанием из — за выноса мелких капель битума потоком дымовых газов.

Для снижения отрицательного явления повышенного старения би­тума в сушильно-смесительном барабане применяют короткофакельные топки с интенсивным режимом горения и очень низким коэффициен­том избытка воздуха а, не превышающим 1,05.

Несмотря на отмеченные недостатки, выпуск установок с сушильно­смесительными барабанами непрерывно возрастает.

В некоторых странах доля смесей, приготовляемых в установках с сушильно-смесительными барабанами, составляет 10 % общего количе­ства приготовляемых асфальтобетонных смесей.

Смешивание минеральных материалов (щебня, песка, минерального порошка) с битумом является важнейшей операцией технологического процесса приготовления асфальтобетона, активно влияющей на формиро­вание его структуры.

В настоящее время для приготовления асфальтобетонных смесей применяют в основном лопастные смесители принудительного смеши­вания (рис. 11.27), которые разделяют на смесители периодического и непрерывного действия.

Смесители имеют корытообразное днище-корпус, боковые и торцо­вые стенки, два вала с лопастями, синхронно вращающимися внутри кор­пуса навстречу друг другу.

Лопасти закреплены на валах посредством кронштейнов и рас­положены попарно, причем каждая пара лопастей повернута относительно соседней на угол смещения кронштейнов (р, равный 90° в смесителях периодического действия. По отношению к оси вала лопасти закрепля­ют на кронштейнах под углом а, чаще всего равным 45°. Лопасти распо­лагают на валу по прерывистой винтовой линии. Это необходимо для
перемещения материала не только в плоскости вращения лопастей, но и вдоль корпуса смесителя.

А А Рис. 11.27. Лопастные смесители принудительного смешивания: а — периодического действия, б — непрерывного действия.

Смесители непрерывного действия имеют удлиненный корпус, ма­териал загружается в торце смесителя через люк в кожухе. В некоторых конструкциях смесителей в зоне загрузки 4-5 пар лопастей каждого вала установлены с углом смещения кронштейнов <р, равным 30 или 45°. При вращении лопастных валов смесь перемещается от одного тор­
ца к другому, где и разгружается через отверстие в нижней части торцо­вой стенки корпуса.

Длительность смешивания возможно регулировать изменением подачи материала в смеситель и изменением скорости движения смеси в корпусе смесителя. При любой производительности для получения качественной смеси ее уровень должен закрывать лопасти смесителя, что достигается или изменением наклона смесителя, или подъемом под­порной заслонки. Смесители периодического действия имеют более ко­роткий корпус, чем смесители непрерывного действия, материал загру­жается через люки в кожухе смесителя. Готовая смесь разгружается через открываемое днище-затвор.

Движение материала внутри корпуса смесителя, приводящее к рав­номерному распределению компонентов по объему замеса, зависит от установки лопастей на валах. Существуют две схемы движения смеси: противоточная и поточно-контурная (рис. 11.28).

Рис. И.28. Затворы лопастных смесителей периодического дей­ствия: а — шиберный; б — секторный; в — грейферный; г — лепестковый.

При противоточной схеме движения смеси лопасти установлены на валах так, что при вращении последних смесь движется от торцов смесителя к центру. В центре смесь поднимается конусом и веерообраз­но растекается с вершины конуса.

Лопасти, расположенные в середине вала, почти полностью загру­жены, так как находятся в смеси, а лопасти у торцовых стенок загруже­ны очень мало. Особенно большая неравномерность загрузки лопастей по длине вала наблюдается у длинных смесителей, имеющих коэффици­ент формы корпуса смесителя |I (отношение длины корпуса смесителя 1к к его ширине Ьк) 1,4 и более.

Пропорционально загрузке лопастей неравномерно изнашивается днище смесителя.

При поточно-контурной схеме движения смеси лопасти установлены на валах так, что при вращении последних смесь движется вдоль валов. Лопасти одного вала смещают смесь от одного торца смесителя к другому, где одна-две пары отбойных лопастей отгребают смесь от торца и переда­ют на другой вал; лопасти второго вала смещают смесь в противополож­ную сторону, где отбойные лопасти передают смесь на первый вал. Так образуется замкнутая схема движения смеси по контуру — большой круг циркуляции смеси. В средней части смесителя лопасти соседних валов смещают смесь в разные стороны, что в сочетании с поперечным движе­нием масс смеси приводит к возникновению малых кругов циркуляции и более быстрому распределению компонентов по объему замеса.

При поточно-контурной схеме движения смеси лопасти по всей длине валов загружены равномерно, износ днища и лопастей идет рав­номерно по длине смесителя, но лопастные валы нагружены зна­чительными осевыми силами, воспринимаемыми опорными подшипниками лопастных валов.

Затворы лопастных смесителей периодического действия могут быть трех типов: шиберными (выдвижными), секторными (поворотными) и створчатыми, которые подразделяют на грейферные и лепестковые.

Шиберные затворы представляют собой часть днища корпуса сме­сителя с рамкой и опорными катками, перемещающимися по подвесной раме (рис. 11.29, а). Привод шиберного затвора осуществляется электро­механическим или пневматическим устройством.

Достоинства шиберных затворов следующие: небольшая габаритная высота, простота и надежность уплотнения между неподвижным корпу­сом и подвижной частью затвора, благодаря чему исключается просыпа­ние материала при работе смесителя.

Недостатками шиберных затворов являются большое усилие от­крывания, особенно при выключенном приводе лопастных валов сме­сителя и наличии смеси в корпусе смесителя, значительное время от­крывания и закрывания затвора, малая площадь разгрузочного отвер­

стия, поскольку выдвижение затвора осуществляется на 1/3-1/2 дли­ны корпуса смесителя.

Рис. 11.29. Схема движения смеси в корпусе смесителя: а — проти — воточная; 6 — поточно-контурная; 1 — уровень смеси в смесителе;

2 — большие круги циркуляции; 3 — малые круги циркуляции.

Секторный затвор (рис. 11.29, б) устанавливают на подвесных опо­рах. Выгрузка смеси осуществляется при повороте затвора вокруг его продольной оси при помощи пневмоцилиндра. Достоинство секторного затвора заключается в быстроте и легкости открывания даже при оста­новленном приводе валов смесителя.

Недостатками секторного затвора являются трудности надежного уплотнения зазора между подвижным сектором и неподвижным дни­щем и, как следствие, просыпание мелких фракций сухого материала, малая площадь разгрузочного отверстия и несколько большая габарит­ная высота (по сравнению с шиберными затворами).

Грейферный затвор створчатого типа (рис. 11.29, в) состоит из двух подвесных створок, валов, кронштейнов и соединительных тяг. Привод створок осуществляется одним пневмоцилиндром. Створки поворачива­ются синхронно. Преимущества грейферного затвора состоят в быстро­те и легкости открывания створок, большой площади затвора, что приво­дит к быстрой разгрузке смеси.

Недостатки грейферного затвора: при большой площади створок велико дав­ление на них смеси, что вызывает деформацию синхронизирующих валов, кронш­тейнов и тяг, и большие габаритные размеры затвора в раскрытом состоянии.

Лепестковый затвор состоит из двух створок (рис. 11.29, г) с неза­висимым управлением. Каждая створка подвешена шарнирно на общей оси и управляется двумя иневмоцилиндрами. Достоинства лепесткового затвора: надежное уплотнение зазоров и отсутствие просыпания мате­риала, легкость и быстрота открывания створок.

Недостатки лепесткового затвора: малая площадь разгрузочного отверстия, разброс смеси в стороны при открывании створок.

В современных асфальтосмесительных установках периодического дей­ствия для дозирования минеральных материалов применяют весовые дозато­ры, обладающие малой погрешностью дозирования (до ±2 %) (рис. 11.22). Весовой бункер подвешивают к нижней обвязке верхнего блока уста­новки при помощи системы грузоподъемных рычагов. Рычаги посред­ством коромысла, тяги и тарной гири связаны с весовой головкой. В нижней части бункера установлен секторный затвор, служащий для раз­грузки дозированной массы в смеситель.

Весовая головка типа АДИ-ЗОП (рис. 11.23) обеспечивает автома­тическое дозирование минеральной смеси любого рецептурного состава.

Для дозирования каждой фракции (песка, трех фракций щебня и минерального порошка) на циферблатной головке имеются установоч­ные стрелки 2 с индуктивными датчиками, переставляемые вручную при настройке на новый рецепт смеси.

Рис. 11.22. Весовой механизм дозатора минеральных материалов: 1 — тарная гиря; 2 — тарная рейка; 3 — ограничитель хода; 4 — регулиро­вочный механизм; 5 — весовая головка; 6 — тяга; 7 — коромысло; 8,11 — грузоподъемные рычаги; 9 — поперечина; 10 — подвеска рычагов; 12 — подвесные серьги; 13 — весовой бункер; 14 — затвор весового бункера.

Рис. 11.23. Весовая головка.

При заполнении весового бункера указывающая стрелка 1 отклоня­ется от нулевого положения и перемещается вдоль шкалы, указывая в каждый момент общую массу материала в весовом бункере. При совпа­дении указывающей стрелки с установочной стрелкой в индуктивном датчике возникает импульс, поступающий в систему автоматического управления затворами секций расходных бункеров. Взвешивание каж­дой фракции материала производится последовательно в один весовой бункер в нарастающем порядке. Преимущество автоматических весо­вых головок, оснащенных индуктивными датчиками, состоит в отсутствии влияния датчиков на движение указывающей стрелки в противополож­ность магнитно-ртутным датчикам, которые могут захватывать и удер­живать указывающую стрелку, нарушая процесс дозирования. Недоста­ток индуктивных датчиков состоит в слабом сигнале, не превышающем порога чувствительности приемной аппаратуры автоматического управ­ления работой затворов при очень быстром движении указывающей стрелки. Этот недостаток отсутствует в фотоэлектрических датчиках, однако они еще не нашли широкого применения.

Для дозирования жидкого вяжущего и жидких активизирующих до­бавок в асфальтосмесительных установках в последнее время находят широкое применение дозаторы объемного дозирования и расходомеры типа шестеренных насосов. Объемный дозатор поплавкового типа для битума (рис. 11.24) имеет простую и надежную в работе конструкцию. Порция битума подается в емкость 3, которая заполняется вяжущим, по­ступающим по трубопроводу через наполнительный кран 7. По мере за­полнения емкости битумом всплывает металлический герметичный по­плавок 5, связанный гибким стальным канатиком 9 через системы на­правляющих блоков с мерноотсчетным устройством. Отражатель 6 пред­назначен для плавного подъема поплавка. Отсчетная шкала 10 закреплена на трубе, внутри которой перемещается грузик 11 со стрелкой. При заполне­нии емкости грузик опускается от нулевого деления по шкале вниз. В каждый момент стрелка грузика указывает количество битума (л) в доза­торе. Как только стрелка дойдет до заданного деления на шкале, наполни­тельный кран патрубка 2 закрывается. При срабатывании датчика 14 от действия грузика 11 закрывается кран 7. На этом процесс дозирования заканчивается. Дозированная порция битума в смеситель сливается через сливной кран 8. Для подачи битума в смеситель под давлением трубопро­вод сливного крана должен подключаться к насосу подачи битума.

Дозатор объемного дозирования может иметь достаточную точность работы, если окружающая температура будет поддерживаться постоян­
ной. Нижняя половина дозатора имеет паровую рубашку 4, паровым по­догревом оборудованы также наполнительный и сливной краны и биту- мопроводы.

Рис. 11.24. Объемный дозатор битума поплавкового типа.

Изменение объема подаваемого дозатором битума производится простым перемещением датчика 14 вдоль шкалы хомутиком 13 и вин­том 12. Окончательно этот объем корректируется по показанию стрел­ки с учетом инертности действия исполнительных механизмов управле­ния краном. Такая коррекция осуществляется при малых перемещениях коробки датчика вдоль шкалы.

Дозаторы объемного дозирования поплавкового типа с изменяе­мым рабочим объемом имеют следующие недостатки: большие затраты времени на цикл дозирования, связанные с последовательным заполне­нием и опорожнением бака дозатора; попадание пыли в бак дозатора, так как камера дозирования связана с атмосферой; выход в атмосферу паров битума и поверхностно-активных добавок; перелив битума из дозатора через переливной патрубок 1. Эти недостатки ведут к потере битума и загрязнению установки. Кроме того, дозаторы поплавкового

типа не обеспечивают допустимой погрешности дозирования (±1,5 %). Достоинство дозаторов объемного дозирования: простота конструкции, низкая стоимость, отсутствие деталей и узлов, требующих высокой точ­ности изготовления.

Для смесителей с сокращенным циклом смешивания и подачей битума под давлением 1,5-2,1 МПа применяют дозаторы с непрерывно­объемным дозированием вяжущего.

Дозирующее устройство импакт-аппарата (рис. 11.25) имеет бак 3 с масляным подогревом (от трубчатого нагревателя 13 с насосом 12). Из бака через сетчатый фильтр 4, расходомер 5 (шестеренный насос с эллиптическими шестернями) насосом высокого давления 7 битум по битумопроводу 11 подается в смеситель.

Рис. И.25. Дозирующее устройство импакт-аппарата для битума.

В бак дозатора битум непрерывно подается циркуляционным насо­сом 2 из расходной емкости 1, а через контрольно-сливную трубу излишки битума возвращаются в емкость, благодаря чему подача циркуляционного насоса несколько больше подачи насоса высокого давления. Обогрев аг­регатов в корпусе дозатора осуществляется горячим битумом. При включении электромагнитной муфты 8 вращение от электродвигателя 10 передается насосу высокого давления. Насос расходомера, принудительно вращаясь потоком битума, измеряет объем проходящего битума и при помощи гибкого валика 6 и стрелки индикатора 9 указывает количество битума, подаваемого в смеситель. При совмещении указательной стрелки
с установочной подается сигнал автоматической системе управления на выключение электромагнитной муфты 8 и отключение указывающей стрел­ки индикатора 9, которая возвращается в нулевое положение.

Недостатки импакт-дозатора: сложность конструкции, сложность изготовления эллиптических шестерен насоса расходомера и неравно­мерность их угловой скорости вращения, сложность обслуживания и ремонта дозатора, так как все агрегаты находятся непосредственно в битумной ванне.

Более простым по конструкции является дозатор шпридомат-аппа — рат (рис. 11.26), состоящий из расходной емкости /, поплавкового забор­ного устройства 2, насоса высокого давления 4, циркуляционного патруб­ка 3, корпуса дозатора, распределителя 7, фильтра 6, насоса расходомера 5 и индикатора-дозатора 8. Битум из дозатора впрыскивается форсунками 10 в смеситель 11, куда подается минеральный материал из дозатора 9.

Рис. И.26. Дозирующее устройство илпридомат-аппарат для битума.

В шпридомат-аппарате насос-дозатор с эллиптическими шестерня­ми вращается принудительно потоком битума высокого давления. Пре­имущества шпридомат-аппарата по сравнению с импакт-аппаратом за­
ключаются в простоте конструкции, постоянстве работы насоса высоко­го давления. Недостатки шпридомат-аппарата: сложность изготовления эллиптических шестерен насоса дозатора и неравномерность их угловой скорости вращения. Общим достоинством насосов-дозаторов с эллип­тическими шестернями является большая производительность за один оборот шестерен.

Высказано предположение, что к недостаткам относится установка насоса дозатора после насоса высокого давления из-за возможных поло­мок при попадании посторонних предметов и поломки насоса-дозатора вследствие чрезмерного возрастания давления при пуске неподогретого агрегата.

Первое предположение неоправданно, так как при перевозке биту­ма в цистернах и хранении в инвертарных битумохранилищах исключа­ется его загрязнение механическими примесями, а для увеличения на­дежности дозатора устанавливают сетчатый фильтр. Относительно вто­рого предположения следует заметить, что поломка насоса может воз­никнуть лишь при неправильной эксплуатации аппарата: после оконча­ния работы он должен быть освобожден от остатков битума, а перед работой — предварительно прогрет, для чего в нем имеется обогреваю­щая система.

В асфальтосмесительных установках применяют два типа сор­тировочных устройств — плоские и барабанные грохоты.

В настоящее время большинство асфальтобетонных установок ос­нащают плоскими эксцентриковыми или вибрационными грохотами.

Наиболее желательно применение вибрационных грохотов, обеспе­чивающих лучшее по сравнению с другими типами грохотов качество грохочения и более строгое соблюдение заданного гранулометрического состава приготовляемой асфальтобетонной смеси.

Механизмы грохота во избежание пыления и попадания влаги в бункера закрыты кожухами и снабжены вытяжными трубами, соединен­ными с системой пылеочистки. Для плоских грохотов весьма сложным является вопрос защиты металлоконструкции смесителя от вибрации. Наиболее целесообразна комбинированная система виброизоляции, со­стоящая из пружинных амортизаторов подвески ситового короба к про­межуточной раме и опирания промежуточной рамы на металлоконст­рукцию смесителя через пневмобаллонные амортизаторы. Пружинные амортизаторы обладают малым гистерезисом, что обеспечивает высокий возврат энергии, накопленной при сжатии пружины, и нормальную рабо­ту грохота; пневмобаллонные амортизаторы обладают большим гисте­резисом, в результате чего снижается передача колебаний на металло­конструкцию.

Под грохотом расположен секционный расходный бункер с отсеками для песка, мелкого, среднего и крупного щебня. ГОСТ предусматривает для асфальтобетона одну фракцию песка и три фракции щебня. Практи­куемое некоторыми фирмами разделение щебня на 4-5 фракций услож­няет конструкцию грохота, бункеров и дозировочного отделения, в том числе и системы автоматики. Все секции бункеров должны быть обору­дованы окнами для отбора излишнего материала чтобы избежать пере­полнения подрешетного пространства грохотов и поломки. Окна для излишков материала соединяют патрубками со сборным бункером из­лишков, который периодически разгружается. Подобным же образом собирается материал, не прошедший через грохот.

Бункера фракционированного материала расположены в один ряд. Для подачи минерального порошка применяют отдельный элеватор и расходный бункер. Расположение расходного бункера минерального по­рошка в один ряд с бункерами фракционированного горячего материала при продольной компоновке смесителя (рис. 11.21) нецелесообразно, так как в смеситель материал поступает с большой неравномерностью рас­пределения отдельных фракций по длине смесителя. Лучшее распре­деление отдельных фракций и особенно минерального порошка достига­ется при параллельном расположении расходных бункеров и минераль­ного порошка. Стенки расходных бункеров с внутренней стороны облицо­вывают броневыми листами. Рабочую вместимость отсеков расходного бункера устанавливают из расчета 10-15-минутного запаса материалов, необходимых для безостановочной работы смесителя.

Применение агрегатов питания и накопительных бункеров готовой смеси позволяет снизить вместимость расходных бункеров до 5—10-
минутного запаса материалов, что особенно важно для смесителей большой производительности. Все отсеки расходных бункеров имеют разгрузочные устройства в виде секторных затворов, приводимых в действие пневмоци­линдрами с дистанционным кнопочным или автоматическим управлением.

/ 2 3 *■ 5 6 7 8 9 Рис. 11.21. Однорядное расположение бункеров: 1 — перекидной лоток; 2 — грохот; 3 — бункер песка; 4 — бункер мелкого щебня; 5 — бункер среднего щебня; 6 — бункер крупного щебня; 7 — бункер минерального порошка; 8 — лоток сброса негабарита; 9 — рама.

Агрегаты питания предназначены для непрерывного предвари­тельного дозирования минеральных материалов (песка и щебня) с це­лью равномерного питания сушильного барабана и сортировочно-дози­ровочной системы. Агрегаты питания являются связующим звеном между складом материалов и сушильным барабаном.

В состав агрегатов питания входят расходные емкости — бункера, дозаторы, транспортирующие устройства. Агрегаты питания должны обеспечивать возможность получения асфальтобетонных смесей любого стандартного рецептурного состава.

В основном агрегаты питания имеют четыре расходных бункера /, каждый вместимостью 4-25 м3 с однорядным их расположением. Бун­кера (рис. 11.3) установлены на раме 2, которая опирается на фундамен­тные опоры. Под каждым бункером размещены дозаторы 5, которые равномерным потоком подают минеральный материал на ленту транс­портера 3. На одной из боковых стенок бункеров установлены сводооб — рушители 6, препятствующие образованию сводов минеральных матери­алов на стенках бункеров и обеспечивающие выход материалов плот­ной массой на стол или ленту дозатора-питателя 4.

Бункера агрегатов питания загружаются материалами с временных или постоянных складов АБЗ при помощи грейферных кранов, одноков­шовых погрузчиков или бульдозеров с применением эстакад или транс­портеров.

В качестве дозаторов объемного или объемно-весового дозирова­ния применяют кареточные, ленточные, пластинчатые и вибрационные питатели. Производительность дозаторов регулируется специальными устройствами или секторными затворами, установленными у течек бун­керов. Первоначально устанавливают производительность дозаторов по количественной потребности тех или иных фракций минерального мате­риала в соответствии с рецептурным составом выпускаемой смеси. В процессе работы производится автоматическое или ручное регулирова­ние производительности дозаторов в зависимости от загруженности расходных бункеров сортировочно-дозировочного агрегата смеситель­ной установки.

В агрегатах питания для дозирования щебня большее применение находят кареточные, пластинчатые и вибрационные питатели, а для дози-
рования песка — ленточные. Иногда питатели объемного дозирования оборудуют контрольно-весовыми устройствами или применяют перенос­ные весы с ящиком для контрольного измерения производительности дозатора за определенное время дозирования.

Рис. 11.4. Вибрационный дозатор-питатель: 1 — бункер; 2 — сводо — обрушитель; 3 — вибровозбудитель; 4 — вибролоток; 5 — сектор­ный затвор; 6 — рычажно-весовая система; 7 — ленточный дат­чик-питатель; 8 — звуковой сигнал; 9 — пульт управления; 10 — весовая головка; 11- сервомеханизм.

Схема вибрационного дозатора с контрольно-весовым устройством представлена на рис. 11.4. Первоначальная производительность его ус­танавливается секторным затвором, приводимым в действие вручную штурвалом или электродвигателем при дистанционном управлении. В процессе работы необходимая производительность корректируется ав­томатической весовой головкой или с пульта управления. Весовая го­ловка соединена с рычажной весовой системой ленточного питателя.

Кареточные питатели (рис. 11.5) имеют простое конструктивное устройство и находят широкое применение в агрегатах питания. Каре­точный питатель имеет качающийся стол 3 с возвратно-поступательным движением. Ход стола не превышает обычно 40-60 мм. Число двойных ходов в минуту находится в пределах 40-60. Стол питателя установ­лен на роликах и приводится в движение посредством водила 4 и шату­на 5 от редуктора механизма качания 6. Обычно один механизм качания приводит в действие все столы агрегата питания.

Рис. 11.5. Кареточный дозатор-питатель.

Производительность дозатора регулируется секторным затвором 9, приводимым в действие сервомеханизмом 8. Для удобства настройки и контроля имеется шкала 7. Для предотвращения образования сводов минерального материала в бункере / на его боковой стенке установлен вибратор 2.

Отдозированный минеральный материал от каждого питателя-доза­тора по лоткам поступает на ленту собирающего конвейера агрегата питания, который транспортирует материал непрерывным потоком не­посредственно в сушильный барабан.

Агрегаты питания просты по конструкции, компактны, легко подда­ются автоматическому управлению. Их применение значительно повы­шает эффективность работы системы питания асфальтосмесительной установки. При выпуске битумоминеральных смесей дозирование ком­понентов полностью обеспечивается агрегатами питания.

Сушильные агрегаты предназначены для сушки и нагревания ми­неральных компонентов смеси до необходимой рабочей температуры. Сушильный агрегат состоит из цилиндрического сушильного барабана, вращающегося на опорных роликах, привода вращения сушильного бара­бана и топки с форсункой.

Сушка, т. е. выпаривание поверхностной и гигроскопической влаги и нагревание песка и щебня до температуры 160-250°С, происходит вслед­ствие радиационного излучения факела, конвективного переноса тепла от горячих газов к ссыпающемуся с лопастей материалу и частично от соприкосновения с горячими деталями сушильного барабана.

Высокая эффективность сушки достигается при непосредственном контакте поверхности минеральных материалов с потоками горячих га­зов. Для этой цели лопасти многократно поднимают минеральный мате­риал и сбрасывают его в поток горячих газов. Чем равномернее распре­делен ссыпающийся материал по поперечному сечению барабана, тем лучше он омывается потоком горячих газов и тем полнее и быстрее идет передача тепла от газов материалу.

По способу сушки различают барабаны с противоточной и поточ­ной сушкой. При поточной сушке горячие газы и высушенный материал движутся в одном направлении, при противоточной — движутся в про­тивоположных направлениях. Перепад температур между дымовыми га­зами и материалом составляет 150-200°С. При поточной сушке темпе­ратура дымовых газов составляет 350-400°С, а при противоточной — 180-200°С. Коэффициент использования тепла горячих газов в бараба­нах с противоточной сушкой выше, чем в барабанах с поточной сушкой, поэтому сушильные барабаны с противоточной сушкой получили широ­кое распространение.

Сушильный агрегат (рис. 11.6) имеет цилиндрический сушильный барабан, опирающийся на опорные ролики через бандажи. Стальные бан­дажи прикреплены к наружной поверхности барабана при помощи ком­пенсаторов для компенсации разных температурных деформаций бара­бана и бандажей. Цилиндрические обечайки барабанов изготовляют сварными из вальцованных стальных листов или труб соответствующе­го диаметра. Компенсаторы сушильных барабанов показаны на рис. 11.7. Упругие эллиптические компенсаторы (рис. 11.7, а) хорошо зарекомен­довали себя на сушильных барабанах малых диаметров и только со сто­роны дымовой коробки. Упругие тангенциальные компенсаторы (рис.

11.7, б) широко применяют на сушильных барабанах любых диаметров. Эти компенсаторы крепят к обечайке сваркой или болтами. Болтовое крепление компенсаторов является более надежным. Жесткие регулиру­емые компенсаторы (рис. 11.7, в) широко распространены, хотя регулиро­вание их теплового зазора является трудоемким процессом.

Рис. 11.6. Сушильный агрегат: 1 — загрузочная и дымовая короб­ки; 2 — сушильный барабан; 3 — рама; 4,11- бандажи сушильного барабана; 5 — компенсатор; 6 — упорный ролик; 7 — привод; 8 — зубчатый венец; 9 — защитный кожух; 10 — опорный ролик; 12 — кожух охлаждения барабана; 13 — разгрузочная коробка; 14 — топка; 15 — запальная форсунка; 16 — датчик горения топ­лива; 17 — форсунка; 18 — регулировка подачи топлива; 19 — топливопровод; 20 — разгрузочный (ссыпной) лоток; 21 — вентилятор охлаждения барабана и распыла топлива.

На сушильных барабанах больших диаметров во избежание деформации обечайки шаг установки компенсаторов I должен быть не более 2-2,5 шири­ны компенсатора; подбандажную плиту (пояс обечайки в зоне крепления компенсаторов) изготовляют шириной (4- 5) <5 и толщиной (1,5-2) b (здесь b — ширина бандажа; 5 — толщина стенки барабана). Шарнирные тангенциаль­ные компенсаторы (рис. 11.7, г) применяют на сверхмощных сушильных бара­банах и обжиговых печах при производстве керамзита и цементного клинкера.

Со стороны загрузки сушильные барабаны имеют торцовую стен­ку с отверстием для ввода материала и удаления дымовых газов, к кото­рой примыкают загрузочное устройство и дымовая коробка.

Рис. 11.7. Типы компенсаторов: 1 — бандаж; 2 — эллиптический компенсатор; 3 — обечайка барабана; 4 — подбандажная плита; 5 — тангенциальный компенсатор; 6 — опорный башмак; 7 — регулировочные прокладки; 8 — шарнирный компенсатор.

Наиболее часто загрузочное устройство состоит из лотка, проходяще­го через дымовую коробку и установленного под углом 60-70° к горизон­тальной оси для устранения зависания влажного материала (рис. 11.8, а).

Рис. И.8. Загрузочные устрой­ства: а — ссыпной лоток;

6 — ленточный конвейер;

в — виброжелоб;

1 — сушильный барабан;

2 — дымовая коробка.

При такой конструкции загрузочного устройства создаются небла­гоприятные условия движения дымовых газов (живое сечение резко уменьшается, скорость движения дымовых газов возрастает), в резуль­тате чего увеличивается вынос мелких частиц. Для улучшения условий выхода газов из сушильных барабанов иногда применяют подачу мате­риала в нижнюю часть барабана ленточным конвейером или виброже­лобом (рис. 11.8, б, в). При подаче материала конвейером привод ленты переносят на задний барабан, а в зоне разгрузки устанавливают защит­ный кожух. Однако лента конвейера подвергается воздействию высоких температур и быстро выходит из строя.

Известен способ загрузки сушильных барабанов при помощи коль- цевого элеватора, прифланцованного к барабану и имеющего ковши спе- циальной формы. Внутреннее устройство сушильного барабана разделяют на три конструктивные зоны (рис. 11.9). В первой зоне расположены винто- вые отгребающие лопасти 3, приваренные к обечайке барабана 5 и обеспечивающие интенсивное перемещение материала от загрузоч- ного торца /, чтобы не было пересыпания материала обратно в загру- зочную коробку. Угол подъема отгребающих лопастей составляет 45- 60° к продольной оси барабана, а длина первой зоны 0,5-0,8 диаметра барабана.

Рис. 11.9. Сушильный барабан: 1 — загрузочный торец; 2 — отвер­стие выхода дымовых газов; 3 — отгребающие лопасти; 4 — подъемно-сбрасывающие лопасти; 5 — обечайка барабана; в — разгрузочные лопасти; 7 — отверстие выхода материала. Во второй зоне применяют подъемно-сбрасывающие лопасти 4, рас­положенные параллельно оси барабана. Перемещение материала вдоль барабана обеспечивается благодаря наклону барабана к горизонту под углом 3-6°. В некоторых конструкциях для изменения производитель­ности применяют регулирование угла наклона барабана. Подъемно-сбрасывающие лопасти сушильных барабанов (рис. 11.10) разделяют на корытообразные мелкие (рис. 11.10, а) — встречаются наи­более часто из-за простоты конструкции; закрытые глубокие (рис. 11.10, б); криволинейные мелкие (рис. 11.10, в); серповидные (рис. 11.10, г); закрытые мелкие (рис. 11.10, д); закрытые глухие (рис. 11.10, е); плоские радиальные (рис. 11.10, ж); плоские, отклоненные вперед по ходу движе-

ния (рис. 11.10, з); плоские, отклоненные назад относительно хода движе­ния (рис. 11.10, и). Существуют также другие типы лопастей.

Рис. 11.10. Подъемно-сбрасывающие лопасти.

Закрытые глубокие лопасти (рис. 11.10, б) по рекомендации докто­ра технических наук, профессора Н. М. Михайлова выпускают со следу­ющими размерами: I = 0,2D; /; = 0,085D; d = 0,6D; а = 25-30°.

Во второй зоне лопасти устанавливают в несколько рядов по дли­не барабана с расстоянием между рядами 50-100 мм. Для лучшей пере­дачи тепла от газов к материалу лопасти в соседних рядах смещают на полшага. Длина лопастей в осевом направлении / = 0,6~0,8 м. Лопасти в более холодной части барабана приваривают, в более горячей их же­лательно крепить болтами во избежание деформации из-за неравно­мерного нагрева лопастей и обечайки.

В третьей зоне — зоне разгрузки, устанавливают плоские лопасти под углом 20-30° к оси барабана, что ускоряет продвижение материа­лов и предохраняет их от пережога радиационным излучением (что особенно важно для известняковых материалов). Иногда в третьей зоне устанавливают серповидные лопасти (рис. 11.10, г), которые проносят материал над факелом и ссыпают по его периферии. Серповидная форма лопастей целесообразна при малых размерах топки, когда сгорание топ­лива происходит в сушильном барабане.

Полное отсутствие лопастей в третьей зоне нежелательно, так как материал лежит во вращающемся барабане довольно узкой лентой

и большая часть поверхности барабана подвергается интенсивному ра­диационному и конвективному нагреву от факела топки и может быст­ро выйти из строя. Длина третьей зоны составляет 0,4-0,6 диаметра барабана.

Вращение сушильного барабана осуществляется шестеренным, цеп­ным или фрикционным приводом.

Шестеренный привод (рис. 11.11, а) состоит из ведущей шестерни 3 и ведомого зубчатого венца 2, закрепленного на барабане / при помо­щи компенсаторов. При высокой надежности и долговечности шесте­ренный привод имеет следующие недостатки: высокую стоимость вен — цовой шестерни, особенно для барабанов больших диаметров; наруше­ние зацепления между ведущей шестерней и зубчатым венцом ввиду возможного прогиба барабана и сложности регулирования зацепления при монтаже зубчатого венца.

Рис. 11.11. Приводы сушильных барабанов: а — шестеренчатый; б — цепной охватывающего типа; в — цепной тангенциального типа; 1- обечайка сушильного барабана; 2 — делительная окруж­ность ведомого зубчатого венца; 3 — ведущее зубчатое колесо; 4 — обводные ролики; 5 — натяжное зубчатое колесо;Е’№ — окруж­ное усилие, ведущего звена, приложенное к зубчатому колесу.

Цепной привод сушильных барабанов состоит из ведущей звез­дочки 3 (рис. 11.11, б, в), зубчатого венца 2 цепной передачи, закреп­ленного на сушильном барабане 1 при помощи компенсаторов, натяж­ной звездочки 5 и цепи.

На рис. 11.11, б показана цепная передача охватывающего типа с вращением ведущей звездочки и ведомого зубчатого венца в одну сто­рону, а на рис. 11.11, в — тангенциального типа с наружным зубчатым венцом 2 и вращением ведущей 3 и ведомой 2 звездочек в разные
стороны. Преимуществом цепной передачи охватывающего типа являет­ся простота конструкции.

Недостатки этой передачи заключаются в неравномерности натя­жения цепи при возможном прогибе барабана и неточности монтажа зубчатого венца цепной передачи, которая усугубляется также и тем, что натяжные звездочки или ролики выполнены неподпружиненными; не­благоприятном расположении ведущей звездочки под барабаном, кото­рое создает дополнительное усилие в опорных роликах, равное усилию натяжения в рабочей ветви цепи.

Цепная передача тангенциального типа с наружным ведомым зуб­чатым венцом сложнее по конструкции. Для этой передачи требуется установка натяжной звездочки 5 на пружинный амортизатор, примене­ние ведущей и натяжной звездочек относительно большого диаметра для обеспечения достаточного угла охвата ведомого зубчатого венца це­пью (а6 = 20-30°).

Достоинство этого типа привода состоит в том, что усилие натяжения рабочей ветви цепи, равное окружному усилию зубчатого венца, почти не передается на опорные ролики сушильного барабана.

Следует отметить, что хотя долговечность цепного привода несколь­ко ниже чем зубчатого, однако небольшая стоимость, простота обслужи­вания и ремонта, меньшие требования к точности монтажа делают цеп­ную передачу, особенно тангенциального типа, более перспективной по сравнению с зубчатой (шестеренчатой).

Зубчатые венцы цепной передачи состоят из обода с зубьями (рис. 11.12). Конструкции зубчатых венцов отличаются выполнением зубьев и их расстановкой на бандаже. На рис. 11.12, а изображен зубчатый венец из фрезерованных секторов, приваренных к бандажу и образующих непре­рывную линию зубьев. На рис. 11.12, б показан венец с длинными зубь­ями, при которых снижаются требования к точности их изготовления и шагу расстановки на ободе. На рисунке 7.12, в представлен венец с короткими зубьями. Они имеют профиль зуба обычной звездочки, а вту­лочно-роликовая цепь своими роликами ложится на впадины звездочки (зуба). Короткие зубья сложнее в изготовлении, но крепление их к обо­ду более надежное.

Фрикционный привод вращения сушильных барабанов встречается довольно редко. Вращение барабану передается от приводных опорных роликов 1 через опорные бандажи 2 (рис. 11.13) вследствие сил трения между приводными опорными роликами и бандажами. Для обеспечения надежной работы все четыре опорных ролика выполнены ведущими.

Опорные ролики с каждой стороны сушильного барабана либо насаже­ны на общий вал, либо соединены трансмиссионными валами.

Рис. 11.12. Зубчатые венцы цепных передач: а — секторный венец с нормальным шагом зубьев и вогнуто-выпуклой формой зуба; б — зубчатый венец с прореженными зубьями и прямолинейно-выпук­лой формой зуба; в — зубчатый венец с прореженными зубьями и выпуклой формой зуба; 1 — приводная цепь типа ПРИ; 2 — обечайка барабана; 3 — компенсатор; 4 — бандаж зубчатого венца; 5 — зубча­тый сектор; 6 — прямолинейно-выпуклый зуб; 7 — выпуклый зуб.

Преимуществом фрикционного привода по сравнению с цепным яв­ляется простота конструкции и меньшая стоимость. Фрикционный привод с одним двигателем и трансмиссионными валами можно применять для сушильных барабанов малой производительности. Для больших сушиль­ных барабанов все ролики оснащают индивидуальными приводами.

При зубчатом приводе каждый бандаж опирается на два опорных ро­лика. На больших сушильных барабанах для снижения контактных напря­жений ролики устанавливают попарно на балансирных опорах (рис. 11.14).

Кроме опорных роликов один из бандажей снабжают еще двумя упорными роликами, которые представляют собой мощные диски, закреп­ленные на осях, расположенных с обеих сторон бандажа. Назначение их состоит в том, чтобы воспрепятствовать передвижению сушильного ба­рабана вдоль оси. При правильной установке опорных роликов их оси должны быть строго параллельны оси сушильного барабана, однако в конструкциях опорных устройств роликов редко предусматривают при­способления для контроля точности их установки. Смещение барабана

по роликам в осевом направлении (вверх на уклон или вниз под уклон) вызывается возможным перекосом роликов, как показано на рис. 11.15.

Рис. 11.13. Фрикционный привод сушильного барабана.

Рис. 7.14. Установка балансирных роликов: 1 — бандаж; 2 — ролик; 3 — риски установки роликов; 4 — балансир; 5 — опора балансира; 6 — рама.

Рис. 11.15. Схема перекоса ролика: 1 — барабан; 2 — опорный ролик; 3 — бандаж; Т — окружная сила трения пары ролик-бан­даж; Тсм — сила, смещающая барабан вдоль оси.

При перекошенном ролике направление вектора силы трения со­ставляет с осью барабана некоторый угол, приводящий к возникновению осевой силы, которая может смещать барабан как вниз (под уклон), так и вверх (на подъем). Если два каких-либо ролика развернуты так, что со­здаются осевые силы различного направления, то на беговых поверхнос­тях бандажа и ролика быстро возникает шелушение и волнообразова­ние. Боковые поверхности упорного ролика и бандажа обычно обрабаты­ваются по конусу, что обеспечивает чистое качение одного по другому, так как вершины обоих конусов находятся на пересечении осей банда­жа и упорного ролика (рис. 11.16).

Рис. 11.16. Схема установки упорных роликов: а — наклонная; б — прямая; 1 — обечайка сушильного барабана; 2 — подбандажная плита; 3 — прямой бандаж; 4 — наклонно установленные ролики; 5 ~ прямо установленные ролики; 6 — конусный бандаж 6)

Упорный ролик иногда снабжен специальным устройством, при по­мощи которого его можно передвигать вдоль оси барабана, что позволяет прижимать ролик к бандажу. Однако в этом нет необходимости, так как ролики должны обеспечивать упор лишь в случае передвижения бара­бана вверх или вниз. Чрезмерное прижатие бандажа к ролику и быстрый износ последнего свидетельствуют о неправильной установке опорных роликов и необходимости их регулирования.

Разгрузочный торец сушильного барабана входит в кожух разгру­зочной коробки. Для сушильных барабанов малых диаметров наиболее часто применяют разгрузочные коробки с самотечным осыпанием мате­риала из барабана на ссыпной лоток 4 (минуя топку) разгрузочной короб­ки 2, установленный к горизонтальной оси под углом 45° для обеспечения свободного осыпания сухого материала в приемную воронку 5 горячего элеватора / (рис. 11.17, а). Преимущество разгрузочных коробок данного типа заключается в их простоте и надежности, недостаток — в большой длине лотка и необходимости заглубления приемной воронки горячего элеватора ниже поверхности пола, что в большой степени затрудняет ремонт и обслуживание горячего элеватора и увеличивает его длину.

3 4 5 в Рис. 11.17. Разгрузочные устройства сушильных барабанов: а — ссыпной лоток; б — ротационный элеватор.

Ввиду отмеченных недостатков сушильных барабанов больших диаметров выгрузку материалов из сушильного барабана осуществляют при помощи ротационного элеватора 3 (рис. 11.17, б), соединенного с обечайкой 4 сушильного барабана. Ротационный элеватор поднимает лопастями материал на уровень выше оси барабана и ссыпает его в приемную воронку 6, откуда по лотку 2 материал ссыпается в приемную воронку 7 горячего элеватора 1.

Сушильный барабан с ротационным элеватором показан на рис. 11.18. Применяя ротационный элеватор, возможно поднять нижнюю точку го­рячего элеватора выше поверхности пола и закрепить его непосредственно на раме сушильного барабана, что очень важно для обслуживания элева­

тора (особенно при засыпке избыточным количеством сухого материала при поломках), а также в передвижных установках для сокращения сро­ков монтажа. Внутреннюю поверхность лотков загрузочной и разгрузоч­ной коробок футеруют сменными листами из износоустойчивой стали. Плотность соединений обечайки вращающегося барабана и неподвижных кожухов дымовой коробки и топки обеспечивается лабиринтными или подпружиненными секторными уплотнениями 8 из износоустойчивой стали или термостойкой графитизированной резины. Стенки сушильного бара­бана, особенно в околотопочной зоне, могут нагреваться до очень высокой температуры. Во избежание высокого нагрева стенок и для уменьшения потерь тепла барабан закрывают кожухами. Нагретый под кожухом воз­дух подается дутьевым вентилятором в топку, что снижает потери тепла стенками барабана и улучшает процесс горения топлива.

12 3 4 5 6 7 8 9 Ю 11 12 Рис. 11.18. Сушильный барабан с ротационным элеватором: 1 — барабан; 2 — бандаж; 3 — опорный ролик; 4 — рама сушильного барабана; 5 — рама топки; 6 — фундаментные опоры; 7 — ротацион­ный элеватор; 8 — уплотнительные пластины; 9 — топка; 10 — зажигательный конус; 11- разгрузочный лоток; 12 — форсунка.

Тепловая изоляция непосредственно наружной поверхности ба­рабана нежелательна, так как под слоем теплоизоляции возможен чрез­мерный нагрев обечайки, что неблагоприятно отражается на ее проч­ности, ибо даже открытый барабан после окончания работы и прекра­щения подачи топлива оставляют вращаться на 10-15 мин для равно­
мерного охлаждения обечайки и предупреждения ее прогиба от соб­ственной массы.

Со стороны разгрузочной коробки барабана установлена топка, ра­ботающая на жидком или газообразном топливе. Околотопочную зону сушильного барабана с внутренней стороны можно футеровать плитами из жаростойкой стали. Топку сушильного барабана изготовляют из лис­товой стали и внутри футеруют огнеупорным кирпичом или жаростой­ким бетоном. Возможно применение нефутерованных топок из жаро­стойкой стали. Швы между кирпичами должны быть не более 1 мм и заполняться раствором из огнеупорной глины с магнезитовым порош­ком, Швы каждого ряда смещают для предотвращения выпадания сразу нескольких кирпичей.

Между металлической обечайкой и футеровкой прокладывают лис­товой асбест, основным назначением которого является компенсация их различного расширения в процессе работы топки.

Для увеличения срока службы футеровки топку устанавливают на раме агрегата при помощи специального крепления, позволяющего пери­одически, по мере появления одностороннего износа, поворачивать ее вокруг продольной оси.

Топка является ответственной частью сушильного агрегата. От каче­ства работы топки с форсункой (топочного агрегата) зависит термичес­кий кпд и расход топлива, а также качество приготовляемой смеси.

Режим горения и полнота сгорания топлива зависят от конструкции топки, конструкции форсунки и способа распыла топлива, т. е. от режима работы топочного агрегата в целом.

Процесс горения тяжелого топлива (мазута, наиболее часто приме­няемого для работы сушильных барабанов асфальтосмесительных уста­новок) происходит в две стадии: газификации капель топлива (пироге — нетического разложения) и сгорания продуктов газификации. Процесс газификации тяжелого топлива начинается при температуре около 600°С и интенсивно возрастает при 700°С и выше. Чем выше температура воздушно-топливной смеси и мельче распылено топливо, тем быстрее идет газификация и короче горящий факел.

Применение длиннофакельных форсунок ведет к увеличению вре­мени газификации и догорания топлива, которые протекают на значи­тельной части длины сушильного барабана. В сушильном барабане в горящий факел попадает материал с температурой не выше 220~250°С, что приводит к снижению температуры факела и возможной конденса­ции топлива на поверхности частиц каменного материала. Кроме того,
горящий в барабане факел теряет много тепла лучеиспусканием, что также ведет к снижению температуры факела и скорости газификации и, как следствие, к увеличению неполноты сгорания.

Химическая неполнота сгорания является следствием плохого сме­шивания воздуха с топливом и недостатка воздуха.

Механическая неполнота сгорания является следствием грубого распыла топлива, плохой его газификации и большой длины факела.

Известно несколько типов топочных устройств, применяемых на су­шильных агрегатах (рис. 11.19): закрытая топка, топка с зажигательным конусом, топки с газификацией вследствие рециркуляции (возвратного дви­жения) горячих газов, открытая топка с паровым распылом и топка с пред­варительной высокотемпературной подготовкой топлива в змеевиках.

Рис. 11.]9. Типы топок сушильных барабанов: 1 — топка; 2 — торцо­вая стенка; 3 — форсунка воздушного распыливания топлива; 4 — зажигательный конус; 5 — корпус; 6 — камера сгорания; 7 — направ­ляющий аппарат; 8 — форсунка парового распиливания топлива; 9 — змеевик; А — подача топлива; Б — подача воздуха; В — подача первич­ного воздуха; Г — подача вторичного воздуха; Д — подача пара.

В закрытых топках (рис. 11.19, а) распыливание топлива воздушное или воздушно-механическое, воздух для сжигания топлива подается в топку дутьевым вентилятором через форсунку.

Достоинства закрытых топок: простота конструкции, простота ре­монта и изготовления в производственных условиях на АБЗ. Недостат­ки: воздух необходимо подавать вентилятором, медленная газификация топлива в потоке холодного воздуха, что приводит к удлинению факела, и большая длина топок (L = 1,5D и более).

‘ т ‘ т ‘

В топках с зажигательным конусом (рис. 11.19, б) распыливание топлива воздушное или воздушно-механическое, но через форсунку по­дается воздух только для распыливания топлива в количестве 10-20 % необходимого воздуха (т. е. около 1~2 кг воздуха на 1 кг топлива), а недостающий воздух для сгорания топлива подсасывается через кольце­вые пространства между форсункой, зажигательным конусом и топкой.

Достоинства топок с зажигательным конусом по сравнению с закры­тыми: небольшая мощность дутьевого вентилятора, быстрый подогрев и испарение топлива в зажигательном конусе и более полное сгорание топлива непосредственно в топке.

Недостатки топок с зажигательным конусом: сложность конструкции и изготовления футеровки зажигательного конуса в производственных услови­ях (жаростойкий бетон или футеровочный кирпич специальной формы).

В показанной на рис. 11.19, в топке с газификацией топлива в предварительной камере, через форсунку подается воздух только на рас­пыливание топлива. В предварительной камере происходит газификация топлива, а горение заканчивается в основном пространстве топки. В результате эффекта эжекции часть горячих газов по специальным кана­лам проходит вокруг камеры газификации (рециркулирует) и поступает к предварительной камере, где нагревает воздушно-топливную смесь, обес­печивая быструю газификацию топлива.

Достоинства топки с газификацией топлива в предварительной камере: быстрая и полная газификация, 100 %-ное сгорание топлива, ко­роткий факел, малый коэффициент избытка воздуха (а= 1,05-1,1), так как топливо в основной камере горит как газ. Недостатки топок с гази­фикацией топлива в предварительной камере: сложность конструкции, изготовление камеры газификации из керамического материала высо­кой термостойкости, высокое давление распыливающего воздуха.

В топке с газификацией топлива в основной камере, представленной на рис. 11.19, г, через форсунку подается воздух только на распыливание топлива; недостающий воздух для горения топлива поступает в кольце­вое пространство между торцовой стенкой и топкой. В топке вследствие эжектирующего действия форсунки и вторичного воздушного потока происходит завихрение продуктов горения (рециркуляция горячих га­

зов), благодаря чему обеспечивается подогрев вторичного воздуха до высокой температуры и быстрое сгорание топлива.

Достоинства топок с газификацией топлива в основной камере: простота конструкции, сравнительно небольшая мощность дутьевого вен­тилятора, быстрый прогрев воздуха и хорошая газификация топлива, ко­роткий факел, малый коэффициент избытка воздуха (а = 1,05-1,1) и полное сгорание топлива. Недостаток топок с газификацией топлива в основной камере заключается в необходимости применения форсунки с большим конусом распыливания топлива.

В топке с паровым распылом (рис. 11.19, д) топливо распыливается паром давлением 0,6-0,8 МПа. Воздух на сжигание топлива поступает в топку через открытый торец вследствие разрежения, создаваемого в сушильном барабане дымососом.

Достоинство топок с паровым распыливанием: простота конструк­ции. Недостатки: паровоздушная смесь выходит из форсунки с очень большой скоростью и создает сильный шум; горение топлива происхо­дит только с поверхности факела (внутри факела горение отсутствует, так как пар не поддерживает горения), ввиду чего факел получается очень длинным; большой коэффициент избытка воздуха и высокий про­цент неполноты сгорания топлива.

В топке с предварительной высокотемпературной подготовкой топ­лива в змеевиках (рис. 11.19, е) топливо, проходя по змеевику и нагрева­ясь, подается в форсунку, в которую поступает и первичный воздух. Вторичный воздух поступает в топку через открытый торец. Газифика­ция происходит в короткой предварительной камере, омываемой снару­жи холодным воздухом, горение газифицированного топлива — в основ­ной камере.

Достоинства топок с предварительной высокотемпературной под­готовкой топлива: короткофакельное горение топлива, полное его сго­рание, низкий коэффициент избытка воздуха (а = 1,05-1,1), возмож­ность изготовления предварительной камеры из недорогих материа­лов. Недостатки таких топок: сложность регулирования нагрева топли­ва (мазута) в змеевике путем перемещения змеевика внутри топки; возможность закоксовывания и прогорания стенок змеевика при скоро­сти движения топлива в нем менее 0,5 м/с и температуре топлива в змеевике выше 300°С.

Существенно влияет на эффективность и экономичность работы топливной системы предварительный подогрев топлива, а также и воз­духа, поступающего в форсунки.

Для нагрева топлива используют паровые или масляные тепло­обменники, возможно использование тепла отработавших газов из су­шильного барабана или электронагревателей.

На рис. 11.20 показана наиболее распространенная схема подогрева топлива, применяемая в смесителе Д-508, в котором топливо подогрева­ется паровым змеевиком и самотеком поступает к насосу.

Рис. 11.20. Открытая система нагрева топлива: 1 — топливный бак; 2 — паровой змеевик; 3 — фильтр; 4 — насос; 5 — редукционный клапан; 6 — форсунка; 7 — манометр; 8 — дутьевой вентилятор.

5

г

При нагреве топлива выше 95°С возрастает упругость паров, что приводит к разрыву потока на линии между нагревателем и насосом и снижению подачи насоса.

По этой причине температура нагрева мазута в системе не должна превышать 90°С, хотя для распыливания и полного сгорания его она дол­жна быть более высокой (до 250-270°С).

Асфальтосмесительные установки могут быть классифицированы по основным конструктивным и технологическим показателям: произ­водительности, мобильности, компоновке, технологии смешивания.

По производительности асфальтосмесительные установки раз­деляют на четыре типа: малой (до 40 т/ч), средней (50-100 т/ч), боль­шой (150-350 т/ч) и сверхмощные с производительностью более 400 т/ч. Производительность асфальтосмесительных установок является главным параметром. Действующим ГОСТом на машины для приготовления ас­фальтобетонных и других битумоминеральных смесей предусмотрен выпуск смесителей производительностью 12, 25, 50, 100, 200 и 400 т/ч.

За рубежом преимущественное применение находят смесители производительностью 150 т/ч и более. Максимальная производительность установок, выпускающих смеси без нагрева материалов и оснащенных смесителями непрерывного действия, составляет 750-1100 т/ч.

По мобильности асфальтосмесительные установки подразделяют на передвижные, полустационарные и стационарные. Конструктивное исполнение агрегатов определенным образом влияет на продолжитель­ность монтажа и демонтажа установки, ее мобильность.

Передвижные установки используют в основном при строительстве и ремонте дорог и прочих сооружений в тех случаях, когда отсутствуют постоянно действующие асфальтобетонные заводы (АБЗ) или когда их создание экономически нецелесообразно. Смесительные передвижные установки кроме ходового оборудования оснащают механизмами само — монтажа и демонтажа.

Передвижные смесительные установки производительностью ме­нее 10 т/ч, выполняемые на одноосном шасси, не нашли широкого при­менения из-за сложности компоновки большого числа агрегатов и тру­доемкости загрузки минеральных материалов в агрегат и разгрузки го­товой смеси в мобильные транспортные средства. Чаще их изготовляют для выпуска битумоминеральных смесей по схемам, показанным на рис. 11.2. Установки малой производительности в большей части ком­понуют из нескольких агрегатов с собственными пневмоколесными шасси и оборудуют приспособлениями для самомонтажа.

Смесительные установки полустационарного типа предназначены для постоянно действующих или редко перебазируемых асфальтобетонных заво­дов. Установки полустационарного типа имеют различное конструктивное исполнение и преимущественно среднюю или большую производительность.

Установки средней и большой производительности изготовляют в виде отдельных блоков на самостоятельном шасси или перевозимыми на прицепах-тяжеловозах, а также автомобилях. При монтаже этих устано­вок используют как средства самомонтажа, так и крановое оборудование.

Асфальтосмесительные установки стационарного типа применяют на постоянно действующих асфальтобетонных заводах. Чаще стационар­ные установки средней и большой производительности изготовляют в виде мощных блоков с автоматическим управлением, причем только органы управления размещены в закрытом помещении или специаль­ной кабине.

Размещение стационарных асфальтосмесительных установок в закры­тых помещениях может быть оправдано только в районах с неблагопри­ятными атмосферными условиями.

По конструктивной компоновке узлов смесительного агрегата асфальтосмесительные установки подразделяют на башенные и партерные.

При башенной компоновке основные узлы смесительного агрегата расположены один под другим по одной вертикали. Для установок тако­го типа требуется лишь однократный подъем горячих материалов. За­тем материал поступает самотеком последовательно в нижерасполо­женные агрегаты.

В состав смесительного агрегата входят грохот, дозаторы с расход­ными и весовыми бункерами, смеситель. Остальные агрегаты асфальтос­месительных установок: агрегат питания, сушильный барабан, накопи­тельный бункер и другие — имеют партерное (наземное) расположение.

Асфальтосмесительные установки партерного типа имеют наземное расположение всех основных узлов и агрегатов. Материал перемещает­ся от агрегата к агрегату по горизонтали при многократном подъеме. При этом увеличиваются число транспортирующих подъемных механиз­мов, затраты энергии на транспортирование материалов и потери тепла нагретым минеральным материалом. При партерном расположении аг­регатов требуются большие площади.

Однако наземное исполнение агрегатов дает возможность снаб­дить их механизмами самомонтажа и ходовым оборудованием, что имеет важное значение при частом перебазировании установок.

По технологии протекания процесса смешивания принято раз­личать асфальтосмесительные установки периодического и непрерывного действия.

В установках периодического действия обычно подготовительные и вспомогательные операции выполняются непрерывно, а дозирование, сме­
шивание и разгрузка смесителя производятся периодично определенны­ми порциями. Поскольку смешивание является основным процессом приготовления смеси, то установки со смесителями порционного смеши­вания принято называть асфальтосмесительными установками периоди­ческого (циклического) действия.

Порционность дозирования минеральных компонентов и вяжущего каждого очередного замеса является достоинством таких установок, так как эти установки позволяют без каких-либо сложных перенастроек дозаторов легко переходить на выпуск смеси требуемого рецептурного состава. Поэтому установки периодического действия находят большое применение для городских АБЗ, поскольку при их работе приходится часто изменять рецептурные составы смесей.

Следует отметить еще одно важное достоинство таких установок — возможность устанавливать любую продолжительность смешивания, что имеет большое значение для регулирования качества приготовления сме­сей различных составов.

В установках непрерывного действия все технологические опера­ции, в том числе и смешивание, выполняются непрерывно. Периодично (порционно) может выполняться лишь вспомогательная операция — вы­пуск смеси из накопительного бункера в транспорт.

Смесительные установки непрерывного. действия имеют некоторые преимущества перед установками периодического действия в отноше­нии меньшей металлоемкости конструкции смесителя и энергоемкости процесса смешивания. Их целесообразно применять при больших объе­мах работ на строящихся автомагистралях, когда требуется массовое про­изводство постоянной по составу смеси.

11.1. Технологические процессы приготовления асфальтобетонных смесей

Горячие асфальтобетонные смеси приготовляют в стационарных, полустационарных и передвижных установках периодического или не­прерывного действия. Производительность асфальтобетонных установок колеблется в пределах от 6 до 400 т/ч и более.

Современные асфальтосмесительные установки представляют со­бой сложившийся технологический комплекс оборудования и агрегатов, работающих в единой технологической цепи.

На рис. 11.1 показана принципиальная технологическая схема со­временной асфальтосмесительной установки. Со склада минеральные материалы подаются в агрегат питания /, каждый расходный бункер которого имеет дозатор для предварительного весового или объемного дозирования фракционного щебня и песка.

Непрерывно дозируемые материалы поступают при помощи лен­точного транспортера 2 в загрузочное устройство 4 сушильного агрега­та 5, где высушиваются и нагреваются до рабочей температуры. Барабан имеет топку с форсункой 6. Температуру нагревания устанавливают с учетом последующих потерь и постоянно контролируют. Горячим эле­ватором 7 компоненты смеси подаются в сортировочный агрегат 17 для более тщательного фракционирования по отсекам 19 горячих бункеров и последующего весового дозирования в дозаторе, а негабарит сбрасыва­ется в бункер 20.

При установке перекидного лотка 18 в положение II горячие материалы поступают в бункер песка и далее на дозирование в дозатор, минуя грохот.

В установках периодического действия дозирование ведется порци­онно на каждый последующий замес. Отдозированный материал одного замеса из весового бункера дозатора 25 для песка и щебня подается в смеситель 22. Порция минерального порошка из агрегата хранения и выдачи 13 подается в бункер, а затем дозатором 21 в смеситель. Битум из битумохранилища 14 подогревается нагревателем 15 и вводится в смеситель насосно-дозирующим устройством 16. Возможно примене­ние аналогичного устройства для дозирования и подачи поверхностно­активных добавок.

Рис. 11.1. Технологическая схема приготовления асфальтобетонной смеси.

Готовая порция смеси выгружается из смесителя либо в ковш скипо­вого подъемника 23 накопительного бункера 24, либо в кузов автоса­мосвала. Наличие накопительного бункера позволяет исключить про­стои смесительного агрегата при задержке транспорта, по прибытии пос­леднего до минимума сократить продолжительность простоя транспорта под загрузкой.

За автоматической работой агрегатов ведется контроль с пульта управления кабины оператора, где также имеется дублирующая система дистанционного управления.

Дозатор минерального порошка пневмотранспортом загружается из расходной емкости. Она по мере опоражнивания заполняется из цис­терны цементовоза. Установка может иметь дополнительный агрегат для беспламенной сушки и нагрева минерального порошка.

Битумная система питается от обогреваемой цистерны, которая име­ет насосное устройство. Вместо цистерны можно применять битумона­гревательные котлы, оборудованные битумными насосами.

Дымовые газы из сушильного барабана через дымовую коробку 3 поступают на первую ступень очистки 8. Уловленная пыль должна быть

направлена в горячий элеватор. Подача уловленной пыли в бункер ми­нерального порошка, или в дозатор минерального порошка 21, или в специальный дозатор пыли нежелательна по двум причинам: во-первых, пыль, уносимая из сушильного барабана, является неотъемлемым компо­нентом песка и при частичной подаче ее в процессе дозирования может нарушиться проектная пористость и плотность асфальтобетона; во-вто­рых, силикатная пыль уноса является кислой породой и не может слу­жить заменой минерального порошка, приготовляемого из основных материалов — известняка или доломита.

Очищенные на первой ступени дымовые газы дымососом 9 могут подаваться на вторую ступень пылеочистки, на которой применяют мок­рую очистку, рукавные фильтры, электрофильтры и др. Затем дымовые газы выбрасываются в трубу 12, а уловленная пыль или шлам удаляют­ся через дозатор 10.

За рубежом применяют установки еще двух типов для приго­товления битумоминеральных смесей с менее жесткими требованиями к качеству исходных материалов: с нагревом минеральных материалов, но без сортирования их после сушки и дозирования перед смешиванием (рис. 11.2, а); без нагрева минеральных материалов (рис. 11.2, б). Эти установки оснащают смесителями непрерывного действия.

а)

Подача н дозирование минерального порошка

Нагрев, подача и дозирование битума

I Дозирование Смешивание исходных Хранение н выдача влажных песка —*■ компонентов и выдача —*- готовой смеси н щебня смесн потребителю потребителю

6)

■ Рис. 11.2. Технологические схемы получения битумоминеральных смесей с нагревом (г) и без нагрева (б) минеральных материалов.

Автогудронаторы предназначены для перевозки и распределения битумных материалов при постройке и ремонте гравийных и щебеноч­
ных слоев дорожной одежды методом пропитки, полупропитки, пере­мешивания на дороге, при поверхностной обработки и укреплении грун­тов. Нормы розлива битума при различных видах работ даны в таб­лице 10.2.

Таблица 10.2.

Нормы розлива битума при различных видах работ Виды работ Норма розлива, л/м’ Пропитка 2-7 Поверхностная обработка 0,75-1,5 Обеспыливание 0,80- 1,5 Подгрунтовка 0,5 Перемешивание на дороге 10,0-15,0

Вяжущие материалы распределяются под давлением 0,25-0,60 МПа.

Гудронаторы классифицируют по назначению, способу передвижения и приводу битумного насоса.

По назначению автогудронаторы делят на ремонтные и стро­ительные. При использовании автогудронаторов на дорожно-ремонтных работах вместимость цистерны не превышает 400 л, а на дорожно-стро­ительных — 3000-20 000 л.

По способу передвижения гудронаторы классифицируют на само­ходные (автогудронаторы), прицепные и полуприцепные. Самоходные монтируют на шасси автомобиля. Для прицепных и полуприцепных гуд­ронаторов используют автомобильные прицепы, полуприцепы или спе­циальные одноосные тележки.

По способу привода битумного насоса различают автогудронаторы с приводом от двигателя автомобиля, на шасси которого смонтирован гудронатор, и с приводом от отдельного двигателя.

Применение двух двигателей — одного для трансмиссии ходовой части автомобиля и другого для привода насоса позволяет изменять нор­му розлива битума в более широком диапазоне.

Автогудронаторы состоят из цистерны, автомобильного шасси или тягача, системы подогрева, системы перекачки и распределения битума.

Наибольшее распространение получили автогудронаторы с полез­ной вместимостью цистерны 3500 и 7000 л.

Автогудронатор однодвигательного типа с полезной вместимостью цистерны 3500 л (рис. 10.7) монтируют на шасси автомобиля. Цистерна выполнена сварной из листовой стали. В поперечном сечении цистерна имеет форму эллипса и снабжена термоизоляционным слоем из стек­

лянной ваты, закрытой снаружи металлическим кожухом. Полость цис­терны разделена волногасительной перегородкой на два сообщающихся отсека. В переднем отсеке установлена труба, которая верхней частью сообщается с атмосферой и служит для слива излишка битумных мате­риалов при случайном переполнении цистерны, а также для уравнива­ния давления в цистерне с атмосферным воздухом. В верхней части цистерны имеется горловина с фильтром, через которую можно напол­нять цистерну битумом.

1 2 3 и 5 6 7 Рис. 10.7. Автогудронатор с цистерной вместимостью 3500 л: 1 — шасси ЗИЛ-130; 2 — термометр; 3 — цистерна; 4 — люк; 5 — фильтр; 6 — клапан; 7 — указатель уровня битума; 8 ~ стационарная горелка; 9 — рычаг большого крана; 10 — боль­шой кран; 11— механизм подъема; 12 — битумный насос; 13 — распределитель; 14 — огнетушитель; 15 — трансмиссия; 16 — коробка отбора мощности.

Коммуникация цистерны состоит из большого крана, шестеренного насоса, малых кранов и трубопроводов (рис. 10.8). Устанавливая краны в различные положения, можно осуществлять наполнение цистерны, внутреннюю циркуляцию материалов, необходимую для более быстрого и равномерного подогрева, а также розлив битума через распределитель по обрабатываемой поверхности.

Распределитель автогудронатора имеет квадратное сечение и со­стоит из центральной, левой и правой частей. Они соединены между собой шарнирно, что обеспечивает вращение левого и правого распреде­лителей относительно вертикальной оси. Это позволяет быстро перево­
дить его в транспортное положение и изменять ширину розлива благо­даря вводу и выводу левой и правой частей из процесса распределения.

Рис. 10.8. Схема автогудронатора и установка кранов для выполне­ния различных операций: а — наполнение; б — опорожнение; в — перекачивание; г — розлив; д — циркуляция; е — розлив правый; ж — розлив левый; з — ручной розлив с перепусканием излишков; и — отсос; к — розлив с перепусканием излишков; 1 — большой край; 2 — приемный трубопровод; 3 — шестеренный насос; 4 — трубопровод розлива; 5 — трубопровод циркуляции; 6 — малые трехходовые краны.

В нижней части распределителя установлены сопла на расстоянии 190 мм одно относительно другого. Эти сопла одновременно открывают­ся или закрываются при помощи пневмокамер и рейки.

Автогудронатор снабжен также и ручным распределителем, кото­рый применяют при небольших ремонтных работах или устранении про­пусков розлива битума.

Топливная система автогудронатора (рис. 10.9) аналогична системе автобитумовоза и состоит из топливного бака, топливопровода, воздухо­провода, двух стационарных и одной переносной горелок.

Рис. 10.9. Топливная система автогудронатора: 1 — вытяжная труба; 2 — жаровая труба; 3 — стационарная горелка; 4 — топ­ливный фильтр; 5 — предохранительный клапан; 6 — топливный бак; 7 — ресивер: 8 — компрессор; 9 — переносная горелка.

Топливо подается к горелкам под давлением 0,25-0,3 МПа. Стаци­онарные горелки установлены на фланцах жаровых труб и могут рабо­тать независимо друг от друга. Они предназначены для разогрева битум­ных материалов в цистерне. Переносная горелка подсоединена к топ­ливной системе рукавом. Она имеет отдельный вентиль и предназначена для обогрева трубопроводов и насоса.

На автогудронаторе установлены следующие приборы: указатель уровня вяжущего материала в цистерне, термометр с пределами измере­ния температуры 0~200°С и тахометр, показывающий частоту вращения вала насоса.

Промышленностью также выпускается автогудронатор с полезной вместимостью цистерны 7000 л с отдельным двигателем для привода битумного насоса. В конструктивном отношении этот гудронатор мало отличается от описанного выше.

Прицепные гудронаторы имеют только распределительную систе­му и насосную установку и, как правило, не имеют собственной цистер­ны для материала. Их присоединяют к битумовозам и производят рас­
пределение вяжущих. Благодаря этому прицепные гудронаторы имеют небольшие габаритные размеры и малую массу.

Распределительная система позволяет осуществлять все операции по внутренней циркуляции и распределению вяжущих материалов. В трансмиссии от двигателя к насосу предусмотрены редуктор с двумя передачами прямого вращения и одной — обратной, а также предохрани­тельное устройство, отключающее насос при перегрузке. Ширина розли­ва находится в пределах 1-7 м. Норма розлива 0,55-7,0 л/м2 при шири­не розлива 7 м и 7-10 л/м2 при ширине розлива 4 м.

Для совместной работы необходимо соединить битумную ком­муникацию автобитумовоза с коммуникацией прицепного гудронатора.

Производительность гудронаторов и битумовозов (л/ч)

n= 3600Vk/T, (10.1)

г ц в’ ’ v ‘

где — полезный объем цистерны, л; кв~ коэффициент использования машины по времени; Т — продолжительность одного рейса, с.

Продолжительность рейса

т+~ + —+ /,, +t„, (10.2)

L L —+ —

^ v,

где і — время заполнения цистерны битумом, t = 600 — 900 с; L — расстоя­ние транспортирования битума, м; и — скорости движения груженого и порожнего гудронатора, м/с; tp = V / (vpql) = VjПн — время розлива битума по обрабатываемой поверхности, с (здесь v — скорость движения гудронатора при розливе, м/с; q — норма розлива л/м2; / — ширина розлива, м; Пн — производительность битумного насоса, л/с); t — время маневрирования гуд­ронатора на битумной базе и объекте строительства, t — 240-360 с; / — время на подготовку гудронатора и розлив битума, t = 300-360 с.

Для обеспечения бесперебойной работы автогудронаторов число битумонагревателей

г = Т6/Т, (10.3)

где Т6 — время нагрева потребного объема битума для автогудронатора до рабочей температуры, с.

Мощность двигателя насоса (Вт)

N = 0,001 ПтРр/ц, (10.4)

где Пm — теоретическая подача насоса, м3/с; р — расчетное суммарное давление, которое должно быть создано насосом, Па; rj — КПД трансмис­сии от двигателя до насоса.

Рр= 1′! (Рп + SPM + Ppi)’ ^10-5^

где р — потери давления по длине трубопровода; Ерм — местные потери давле­ния, возникающие на закруглениях магистрали, кранах, вентилях и т. д.; ррд — давление, при котором происходит розлив битума (ррд = 0,5 — 0,6 МПа).