CN105881728A - 一种钢纤维混凝土电杆生产系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种钢纤维混凝土电杆生产系统及方法，主要包括生产系统，钢纤维混凝土电杆生产系统包括混凝土混合输送设备、上料设备、离心设备及养护设备，所述混凝土混合输送设备包括称量输送机构，称量输送机构与多级混合搅拌机构连接；所述上料设备包括行走旋转机构，行走旋转机构上两侧分别设有一次离心加料机构和二次离心加料机构；所述离心设备包括底座，底座上至少设有一组固定托轮和一组活动托轮；所述养护设备包括蒸养池，蒸养池内设有竖直安装框架，蒸养池一侧设有水化池。本发明提供的一种钢纤维混凝土电杆生产系统及方法，通过设置混凝土混合输送设备、上料设备、离心设备及养护设备，实现自动化作业且克服钢纤维混凝土电杆生产过程中的缺陷，提高电杆整体强度。

Description

一种钢纤维混凝土电杆生产系统及方法

技术领域

本发明涉及电杆生产设备及方法，尤其是一种钢纤维混凝土电杆生产系统及方法。

背景技术

传统的混凝土电杆由于易开裂、强度不够逐渐被钢纤维混凝土电杆所取代，钢纤维混凝土具有较高的抗拉、抗弯极限强度及抗冲击性，耐久性也较传统的混凝土具有较高的提升。现有的钢纤维混凝土电杆的生产与传统的混凝土电杆生产工艺大致相同，均需要经过制作钢筋骨架--灌浆--预应力张拉--离心分离--蒸养等工艺过程。但钢纤维混凝土电杆生产过程中仍然存在许多问题：1）、在制作过程中，中间工序有些需要人工完成，劳动强度很大，无法控制量，使生产质量得不到保证；2）、钢纤维混凝土电杆的强度好坏很大程度取决于钢纤维在混凝土中的分布情况，而钢纤维的分布又与钢纤维自身的体积率、混凝土的配合比、配筋及离心速度等因素有关，需要在传统工艺上进行改进；3）、传统制作过程均只进行一次离心成型，无法弥补离心过程中端头强度不足的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钢纤维混凝土电杆生产系统及方法，能够获得高强度的钢纤维混凝土电杆，保证电杆产品的合格率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种钢纤维混凝土电杆生产系统，包括混凝土混合输送设备、上料设备、离心设备及养护设备，所述混凝土混合输送设备包括称量输送机构，称量输送机构通过传送机构与多级混合搅拌机构连接；所述上料设备包括行走旋转机构，行走旋转机构上两侧分别设有一次离心加料机构和二次离心加料机构，一次离心加料机构和二次离心加料机构对安装在模具架内的模具两次离心分别进行加料；所述离心设备包括底座，底座上至少设有一组固定托轮和一组活动托轮；所述养护设备包括蒸养池，蒸养池内设有竖直安装框架，蒸养池一侧设有水化池。

所述多级混合搅拌机构包括一级混合搅拌斗、二级混合搅拌斗及三级混合搅拌斗，所述一级混合搅拌斗的出料管伸入到二级混合搅拌斗中，所述二级混合搅拌斗上部设有安装架，多个扇形喷头通过角度调节机构安装在安装架上；所述三级混合搅拌斗内设有C型搅拌轴，三级混合搅拌斗底部设有料口启闭机构。

所述行走旋转机构包括移动机构和旋转机构，所述移动机构包括底座，底座下端通过行走轮设置在滑轨上，底座上端通过伺服电机、链条传动机构控制行走轮行走；所述旋转机构包括转轴，转轴通过第二伺服电机带动旋转。

所述一次离心加料机构包括设置在底座上的搅拌机构，搅拌机构的出料口与螺旋输送机构的进料口连通，螺旋输送机构的出料管中心轴线与模具架上的模具高度一致。

所述二次离心加料机构包括安装座，安装座上设有气压缸，气压缸与二次搅拌加料罐连通，二次加料罐内设有带活塞的推板。

所述蒸养池的四周侧壁上从上往下等距离均布有多个蒸汽喷嘴和温度检测器，蒸汽喷嘴与温度检测器通过电路驱动模块与控制模块连接。

所述水化池底部设置有安装框架，上端设有多个自动喷嘴头。

所述上料设备分两组对应设置在模具架前后。

一种钢纤维混凝土电杆生产的方法，包括以下步骤：

一、混凝土及钢筋骨架制备：通过混凝土混合输送设备将混凝土湿料进行称量、混合搅拌，混凝土湿料的配合比为：水泥：490.5~550.7千克/每立方米；砂：732.6~780.5千克/每立方米；石子：1100.3~1423.4千克/每立方米；水：201.8~224.5千克/每立方米；钢纤维：2.6~4.1千克/每立方米；与此同时，按设计要求进行钢筋骨架制作，并将制作好的钢筋骨架放入到模具内调整定位。

二、灌浆：控制系统启动上料设备，使一次离心加料机构完成接料，通过行走旋转机构的运动定位，螺旋输送机构的出料管向模具与骨架形成的空腔内连续输送混凝土直到最终完成混凝土的灌浆。

三、张拉离心：对钢筋骨架进行预应力张拉，张拉力控制在1300KN~1700 KN ,然后进行离心成型，离心成型采用慢速-中速-变速-高速分阶段逐级增加，由1000转/每分钟~1300转/每分钟增大到2500转/每分钟~2900转/每分钟。

四、补料：控制系统启动上料设备，使二次离心加料机构上端的料斗接收一定量的混凝土进行搅拌，；同时将离心后的模具转移到模具架上，通过二次离心加料机构对模具两端头加入混凝土，随后进行二次离心，离心速度控制在500转/每分钟~1400转/每分钟。

五、混凝土结构养护：将混凝土结构放入蒸养池中，按给定工艺曲线升温、恒温和降温，通入蒸汽进行人工养护，完成热养护后，放入水化池进行定期水养。

本发明一种钢纤维混凝土电杆生产系统及方法，具有以下技术效果：

1）、通过设置混凝土混合输送设备、上料设备、离心设备及养护设备可实现钢纤维混凝土电杆自动化生产，降低劳动强度，另外由于整个过程各部分衔接紧密，因此结构紧凑，减少占地面积，同时降低传统因过于分散带来的运输成本和能耗。

2）、通过设置多级搅拌斗，可使各种原料混合均匀为混凝土灌浆、离心获得高质量的成品打下基础。

3）、通过设置两次离心加料机构，可实现对两次离心过程进行加料，从而弥补钢纤维混凝土电杆制作过程中存在两头强度不足的问题，并提高电杆内衬钢纤维的密度，使钢纤维分布更加均匀，保证电杆的整体强度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体示意图。

图2为图1中A处的示意图。

图3为本发明中C型搅拌轴的示意图。

图4为本发明中上料设备的示意图。

图5为本发明中蒸养池的示意图。

图6为本发明中水化池的示意图。

图7为本发明中离心设备的示意图。

图8为本发明中离心设备的局部示意图。

图9为本发明中扇形喷头上的角度调节机构的示意图。

图中：混凝土混合输送设备1，上料设备2，离心设备3，养护设备4，称量输送机构5，传送机构6, 多级混合搅拌机构7, 行走旋转机构8，一次离心加料机构9, 二次离心加料机构10，模具架11, 底座12，固定托轮13, 活动托轮14，蒸养池15, 水化池16，一级混合搅拌斗17,二级混合搅拌斗18,三级混合搅拌斗19，扇形喷头20, 底座21，行走轮22, 滑轨23, 第一伺服电机24, 链条传动机构25, 转轴26，搅拌机构27，螺旋输送机构28, 安装座29，气压缸30，二次搅拌加料罐31, 推板32, 蒸汽喷嘴33, 温度检测器34，电路驱动模块35, 控制模块36, 安装框架37，喷嘴头38, C型搅拌轴39,电杆40，转轴41，托轮42，活动板43，弹性减震板44，双套筒45，插孔46，锁紧螺栓47。

具体实施方式

如图1所示，一种钢纤维混凝土电杆生产系统，包括混凝土混合输送设备1、上料设备2、离心设备3及养护设备4，所述混凝土混合输送设备1包括称量输送机构5， 称量输送机构5通过传送机构6与多级混合搅拌机构7连接，其中称量输送机构5包括分别装砂、水泥及碎石的料斗，料斗下端设有两称量传送带，物料经称量后落入到下端料仓内混合，并从一端倾斜的料口流入到传送斗内，传送斗经卷扬机带动钢丝绳传送到多级混合搅拌机构处；所述上料设备2包括行走旋转机构8，行走旋转机构8上两侧分别设有一次离心加料机构9和二次离心加料机构10，一次离心加料机构9和二次离心加料机构10对安装在模具架11内的模具两次离心分别进行加料；所述离心设备3包括底座12，底座12上设有两组固定托轮13和一组活动托轮14，三组托轮均包括转轴41和托轮42，其中，活动托轮14通过活动板43可调节安装在底座12上，由此可保证不同直径的钢纤维混凝土电杆进行离心时，离心轮与模具的支撑点处受力合适，减少离心钢轮与模具之间的磨损及噪音，提高离心轮的使用寿命。另外为防止钢托轮与钢模具在旋转离心过程中冲击产生巨大振动及噪音，在转轴41的安装座下端设有弹性减震板44；所述养护设备4包括蒸养池15，蒸养池15内设有竖直安装框架，竖直安装框架通过槽钢制成，下端设有垫脚，为蒸汽流通提供蒸汽通道。通过竖直安装框架将混凝土结构进行竖直放置来进行蒸养，由于蒸养池均在地底下挖坑进行安装制作，相对于横向放置而言，这样就可以节省大量空间，同时便于安放，提高工作效率；蒸养池15一侧设有水化池16，经热养护的混凝土，由于水分散失较多，介质浓度较大，影响水化速率，水化产物得不到延伸，使混凝土的强度和密实度得不到显著的提高，因此水化池为水泥水化反应进一步提供条件。

所述多级混合搅拌机构7包括一级混合搅拌斗17、二级混合搅拌斗18及三级混合搅拌斗19，所述一级混合搅拌斗17进行水泥、砂及石子的初次混合，一级混合搅拌斗17的出料管伸入到二级混合搅拌斗18中，所述二级混合搅拌斗18上部设有安装架，多个扇形喷头20通过角度调节机构安装在安装架上, 角度调节机构包括双套筒45，其中一个套环上环绕有多个插孔46、且通过插销、插孔46安装在支撑架上；另一套环上设有锁紧螺栓47，且通过锁紧螺栓47实现对扇形喷头20的锁紧。所述三级混合搅拌斗19内设有C型搅拌轴39，C型搅拌轴39可通过驱动装置实现对混合物料进行上下翻转式搅拌，防止混凝土凝固，三级混合搅拌斗19底部设有料口启闭机构，料口启闭机构包括活动板，活动板与气缸活塞杆固接，并由控制系统控制启闭。混合搅拌时，通过设置一级混合搅拌斗，可进行水泥、混凝土及石子及减水剂等添加物的初级混合搅拌，由于一级混合搅拌斗的出料管伸入到二级混合搅拌斗中，通过二级混合搅拌斗中的限位器控制原料的高度，避免原料与上面的加水装置造成封堵。通过二级混合搅拌斗成比例加水，由于扇形喷头分多个分布在二级混合搅拌斗上部，可均匀加水，避免混合料抱团，保证原料快速混水均匀。另外通过角度调节机构可调节喷水角度及安装位置，以适应实际需求，另外，也可方便更换维修。

所述行走旋转机构8包括移动机构和旋转机构，所述移动机构包括底座21，底座21下端通过行走轮22设置在滑轨23上，底座21上端通过第一伺服电机24、链条传动机构25控制行走轮22行走；所述旋转机构包括转轴26，转轴26通过第二伺服电机带动旋转。工作时，启动第一伺服电机，通过控制系统控制行走轮行走，当到达模具架11一侧时，转轴旋转，使离心加料机构的加料装置与模具架上的模具端口正对。

所述一次离心加料机构9包括设置在底座21上的搅拌机构27，搅拌机构27的出料口与螺旋输送机构28的进料口连通，螺旋输送机构28的出料管中心轴线与模具架11上的模具高度一致。灌浆时，在行走旋转机构的运动下，首先，搅拌机构上端的料斗进行接料；其次，当运动、旋转到一定位置后，搅拌机构一边搅拌，一边将混凝土经搅拌机构的出料口出来，进入到螺旋输送机构，螺旋输送机构经带绞龙的出料管向模具与骨架形成的空腔内输送，且边输送，行走旋转机构边匀速与送料反方向运动，直到一端灌满混凝土位置。

所述二次离心加料机构10包括安装座29，安装座29上设有气压缸30，气压缸30与二次搅拌加料罐31连通，二次加料罐31内设有带活塞的推板32。二次加料罐31上方设有搅拌斗，搅拌斗上设有称量器。由于第一次离心作用，甩出了水及少量浆，两端头留出空缺，且存在密实度不够的问题，因此当第一次离心后需要进行补料。当模具内的混凝土进行第一次离心后，在行走旋转机构的运动下，二次离心加料机构的搅拌斗进行接料；当运动、旋转到一定位置后，气压缸动作，气缸活塞杆向前，气压推动推板将混合带钢纤维的混凝土向模具的端头输送。

所述蒸养池15的四周侧壁上从上往下等距离均布有多个蒸汽喷嘴33和温度检测器34，蒸汽喷嘴33与温度检测器34通过电路驱动模块35与控制模块36连接，其中，电路驱动模块包括传感器调理电路、电动阀及电动阀驱动电路。控制模块是通过单片机系统进行控制。蒸养池是建在地下的保温池，用钢筋水泥制造，周边填入保温材料，顶部加一厚钢板制成的盖子，池子周边均匀分布13个蒸汽喷嘴，蒸汽通过调节阀控制流入池中的流量，并通过温度检测器检测池中的温度值，根据工艺参数控制电动阀的开度，形成闭环控制。

所述水化池16底部设置有安装框架37，上端设有多个自动喷嘴头38。通过安装框架将电杆进行竖直放置，通过上面的自动喷嘴头实现定期喷水，进行二次水养护，经过水养护的混凝土，其内氢氧化钙等物质不同程度被溶出，随着氢氧化钙浓度降低，高碱性水化硅酸钙变成强度更高的低碱性水化硅酸钙，使混凝土的强度和密实度得到显著的提高。

所述上料设备2分两组对应设置在模具架11前后。由此可从模具架两端同时进行加料，提高工作效率。另外，由于钢纤维混凝土的和易性，灌浆时间太长，离心时钢纤维的运动受阻，成型后钢纤维外露现象会很严重，因此，两头送料不仅可以提高灌浆速度还可提高离心质量。

一种钢纤维混凝土电杆生产的方法，包括以下步骤：

一、混凝土及钢筋骨架制备：螺旋输送机将各种原料分别从料仓中输送到装砂、水泥及碎石的料斗中，通过混凝土混合输送设备1将混凝土湿料进行称量、混合搅拌，混凝土湿料的配合比为：水泥：490.5~550.7千克/每立方米；砂：732.6~780.5千克/每立方米；石子：1100.3~1423.4千克/每立方米；水：201.8~224.5千克/每立方米；钢纤维：2.6~4.1千克/每立方米；与此同时，按设计要求进行钢筋骨架制作，并将制作好的钢筋骨架放入到模具内调整定位。

二、灌浆：控制系统启动上料设备2，使一次离心加料机构9完成接料，通过行走旋转机构8的运动定位，螺旋输送机构28的出料管向模具与骨架形成的空腔内连续输送混凝土，边输送边退，直到最终完成混凝土的灌浆。

三、张拉离心：首先对钢筋骨架进行预应力张拉，张拉力控制在1300KN~1700 KN ,然后进行离心成型，离心成型采用慢速-中速-变速-高速分阶段逐级增加，由1000转/每分钟~1300转/每分钟增大到2500转/每分钟~2900转/每分钟。

四、补料：通过二次离心加料机构10上端的料斗中接收一定量的混凝土（大约在5千克-10千克）进行搅拌；同时将离心后的模具通过门机吊装到模具架11上，通过二次离心加料机构10对模具两端头加入混凝土，随后进行二次离心，离心速度控制在500转/每分钟~1400转/每分钟。由于第一次钢纤维混凝土电杆经离心后，模具内的混凝土离心脱去部分水和浆， 导致两端的密实度及强度不够，成为整根电杆强度的薄弱处。另外成型后的钢筋混凝土结构中心存留部分水浆，内壁粗糙不圆滑（钢纤维分散不均的结果）。通过第二次补料离心，使混凝土结构两端的强度得到很大改善，增加钢纤维内层分布密度，避免混凝土结构因两头强度不够、内衬钢纤维密度不够导致电杆端头或内壁过早开裂的现象。同时，通过两次离心，不仅使钢纤维分布更加均匀，提高电杆整体强度（特别是抗弯强度），而且减少钢纤维部分裸露在外腐蚀生锈，提高电杆使用寿命。

五、混凝土结构养护：将混凝土结构放入蒸养池15中，按给定工艺曲线升温、恒温和降温，通入蒸汽进行人工养护，升温阶段每小时升温35℃，最后到达84℃时维持恒温状态。为了确保蒸汽池中的温度基本均衡，通过自动调节喷嘴喷出的蒸汽的方向，使蒸汽在池中形成环形流动，检测温度前关闭蒸汽阀，让池内的温度达到基本平衡，再采集数据。完成热养护后，放入水化池16进行定期水养，每隔半小时，通过电磁阀开启出水阀，对混凝土结构进行洒水。

Claims (9)

1.一种钢纤维混凝土电杆生产系统，包括混凝土混合输送设备（1）、上料设备（2）、离心设备（3）及养护设备（4），其特征在于：所述混凝土混合输送设备（1）包括称量输送机构（5），称量输送机构（5）通过传送机构（6）与多级混合搅拌机构（7）连接；所述上料设备（2）包括行走旋转机构（8），行走旋转机构（8）上两侧分别设有一次离心加料机构（9）和二次离心加料机构（10），一次离心加料机构（9）和二次离心加料机构（10）对安装在模具架（11）内的模具两次离心分别进行加料；所述离心设备（3）包括底座（12），底座（12）上至少设有一组固定托轮（13）和一组活动托轮（14）；所述养护设备（4）包括蒸养池（15），蒸养池（15）内设有竖直安装框架，蒸养池（15）一侧设有水化池（16）。

2.根据权利要求1所述的一种钢纤维混凝土电杆生产系统，其特征在于：所述多级混合搅拌机构（7）包括一级混合搅拌斗（17）、二级混合搅拌斗（18）及三级混合搅拌斗（19），所述一级混合搅拌斗（17）的出料管伸入到二级混合搅拌斗（18）中，所述二级混合搅拌斗（18）上部设有安装架，多个扇形喷头（20）通过角度调节机构安装在安装架上；所述三级混合搅拌斗（19）内设有C型搅拌轴（39），三级混合搅拌斗（19）底部设有料口启闭机构。

3.根据权利要求1所述的一种钢纤维混凝土电杆生产系统，其特征在于：所述行走旋转机构（8）包括移动机构和旋转机构，所述移动机构包括底座（21），底座（21）下端通过行走轮（22）设置在滑轨（23）上，底座（21）上端通过伺服电机（24）、链条传动机构（25）控制行走轮（22）行走；所述旋转机构包括转轴（26），转轴（26）通过第二伺服电机带动旋转。

4.根据权利要求1所述的一种钢纤维混凝土电杆生产系统，其特征在于：所述一次离心加料机构（9）包括设置在底座（21）上的搅拌机构（27），搅拌机构（27）的出料口与螺旋输送机构（28）的进料口连通，螺旋输送机构（28）的出料管中心轴线与模具架（11）上的模具高度一致。

5.根据权利要求1所述的一种钢纤维混凝土电杆生产系统，其特征在于：所述二次离心加料机构（10）包括安装座（29），安装座（29）上设有气压缸（30），气压缸（30）与二次搅拌加料罐（31）连通，二次加料罐（31）内设有带活塞的推板（32）。

6.根据权利要求1所述的一种钢纤维混凝土电杆生产系统，其特征在于：所述蒸养池（15）的四周侧壁上从上往下等距离均布有多个蒸汽喷嘴（33）和温度检测器（34），蒸汽喷嘴（33）与温度检测器（34）通过电路驱动模块（35）与控制模块（36）连接。

7.根据权利要求1所述的一种钢纤维混凝土电杆生产系统，其特征在于：所述水化池（16）底部设置有安装框架（37），上端设有多个自动喷嘴头（38）。

8.根据权利要求1所述的一种钢纤维混凝土电杆生产系统，其特征在于：所述上料设备（2）分两组对应设置在模具架（11）前后。

9.一种利用权利要求1~8任一项所述的一种钢纤维混凝土电杆生产系统进行钢纤维混凝土电杆生产的方法，其特征在于包括以下步骤：

一、混凝土及钢筋骨架制备：通过混凝土混合输送设备（1）将混凝土湿料进行称量、混合搅拌，混凝土湿料的配合比为：水泥：490.5~550.7千克/每立方米；砂：732.6~780.5千克/每立方米；石子：1100.3~1423.4千克/每立方米；水：201.8~224.5千克/每立方米；钢纤维：2.6~4.1千克/每立方米；与此同时，按设计要求进行钢筋骨架制作，并将制作好的钢筋骨架放入到模具内调整定位;

二、灌浆：控制系统启动上料设备（2），使一次离心加料机构（9）完成接料，通过行走旋转机构（8）的运动定位，螺旋输送机构（28）的出料管向模具与骨架形成的空腔内连续输送混凝土直到最终完成混凝土的灌浆;

三、张拉离心：对钢筋骨架进行预应力张拉，张拉力控制在1300KN~1700 KN ,然后进行离心成型，离心成型采用慢速-中速-变速-高速分阶段逐级增加，由1000转/每分钟~1300转/每分钟增大到2500转/每分钟~2900转/每分钟;

四、补料：控制系统启动上料设备（2），使二次离心加料机构（10）上端的料斗接收一定量的混凝土进行搅拌，；同时将离心后的模具转移到模具架（11）上，通过二次离心加料机构（10）对模具两端头加入混凝土，随后进行二次离心，离心速度控制在500转/每分钟~1400转/每分钟;

五、混凝土结构养护：将混凝土结构放入蒸养池（15）中，按给定工艺曲线升温、恒温和降温，通入蒸汽进行人工养护，完成热养护后，放入水化池（16）进行定期水养。