БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬ
CONCRETE MIXER

Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и бетонных смесей.
Известен бетоносмеситель (а.с. №1199622, кл. В28С 5/14, 1982 г.), содержащий корпус с загрузочным и выгрузочным отверстиями и с рабочим перемешивающим органом, продольно в нем расположенным и снабженным вибролотком под выгрузочным отверстием.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность взаимодействия компонентов растворов и бетонных смесей, ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бетоносмеситель (патент РФ №2044643, кл. В28С 5/18, 1995 г.), содержащий снабженный приводом корпус в виде соединенных между собой элементов с образованием многогранной наружной и внутренней поверхностей.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей за счет придания компонентам растворов или бетонных смесей пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Техническое решение достигается тем, что в бетоносмесителе, содержащем снабженный приводом корпус в виде соединенных между собой элементов с образованием многогранной наружной и внутренней поверхностей, вращающийся корпус размещен на станине посредством введенной в устройство рамы с пневмобаллонами, выполнен из секций, каждая из которых повернута относительно предыдущей на 90°, выполнена в направлении от загрузки к выгрузке с увеличением размеров площади проходного сечения относительно предыдущей секции и состоит из двух подсекций, первая из которых смонтирована из большой равнобокой (правильной) трапеции, соединенной своими боковыми сторонами под углом 90° с большими боковыми сторонами двух больших разносторонних треугольников, основания которых равны верхнему основанию большой равнобокой (правильной) трапеции, а вторая подсекция смонтирована из малой равнобокой (правильной) трапеции, соединенной своими боковыми сторонами с меньшими сторонами двух малых разносторонних треугольников, основания которых равны малым сторонам больших разносторонних треугольников первой подсекции и соединены с ними, при этом верхние основания равнобоких (правильных) большой и малой трапеций двух подсекций равны друг другу и основаниям больших разносторонних треугольников первой подсекции и соединены с образованием малого входного отверстия секции, а нижние основания равнобоких (правильных) трапеций двух подсекций равны друг другу и большим боковым сторонам малых разносторонних треугольников второй подсекции и соединены с большими боковыми сторонам малых разносторонних треугольников второй подсекции с образованием большого выходного отверстия секции, при этом по периметру корпуса образуются прерывистые ломаные винтовые линии с шагом, увеличивающимся по длине корпуса от загрузки к выгрузке, и снабжен введенной на расстоянии L от торца корпуса трубопроводом для подачи воды затворения с неподвижной конической винтовой насадкой, выполненной в виде конической винтовой многозаходной трубы из трех и более свернутых в вертикальной плоскости винтовых полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине с увеличением их по длине конической винтовой насадки.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне бетоносмесителя.
Новизна состоит в том, что бетоносмеситель снабжен трубопроводом с неподвижной конической винтовой насадкой для подачи воды затворения на расстояние L от входного отверстия корпуса, что обеспечивает активацию инертных составляющих и цемента наружными коническими винтовыми поверхностями насадки путем их перемешивания и транспортировки в горизонтальном направлении сначала в сухом состоянии в корпусе, а лишь затем после смешивания в сухом состоянии цемента и инертных материалов производится процесс их затворения и бетоносмешивания водой затворения, потоки которой закручены внутренними коническими винтовыми поверхностями и охватывают поэтому при выходе из винтовой насадки большие объемы масс смешанных инертных материалов и цемента, активизируя таким образом процесс затворения и бетоносмешивания, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что при вращении корпуса массы цемента и инертных составляющих поднимаются на определенную высоту по ходу вращения и затем бросаются стенками корпуса навстречу друг другу и на наружную коническую винтовую поверхность винтовой насадки, а так как направление винтовых поверхностей совпадает с направлением вращения корпуса, то направление движения сухих масс инертных материалов и цемента изменятся в сторону выгрузки под воздействием винтовых наружных поверхностей конической винтовой насадки.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление поверхности корпуса по периметру позволяет обеспечить не только осевое перемещение цемента и инертных материалов при горизонтальном расположении оси вращения корпуса, упростить привод и повысить эксплуатационный срок службы, но и повысить интенсивность бетоносмешивания за счет увеличения смешиваемости из-за наличия на поверхности корпуса прерывистых ломаных винтовых линий с переменным по длине корпуса шагом, увеличивающимся по мере увеличения проходного сечения от загрузки к выгрузке, что нарушает стационарность движения цемента и инертных материалов, повышает производительность обработки и расширяет технологические возможности.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собраны секции корпуса, разные по площади, по размерам и конфигурации, поэтому интенсивность смешивания возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают равные по объему порции инертных материалов и цемента, воды, направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность движения их потоков в корпусе.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения по длине корпуса увеличиваются от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс смешивания, так как нарушается стационарность движения потоков инертных материалов, цемента, изменяется амплитуда колебаний по мере их движения от загрузки к выгрузке.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что расширяются технологические возможности за счет придания компонентам растворов или бетонных смесей сложного пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, возбуждаемых за счет геометрии корпуса при ассиметричном движении масс компонентов растворов и бетонных смесей в результате нарушения стационарности движения их потоков геометрической формой корпуса, их взаимным расположением относительно друг друга и к оси вращения.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление поверхности корпуса по периметру позволяет обеспечить не только осевое перемещение компонентов бетонных смесей в корпусе при горизонтальном расположении оси вращения корпуса, упростить привод и повысить эксплуатационный срок службы, но и повысить интенсивность смешивания и приготовления бетонных смесей за счет увеличения смешиваемости из-за наличия на поверхности корпуса зигзагообразных линий с переменным по длине корпуса шагом, увеличивающимся по мере увеличения проходного сечения от загрузки к выгрузке, что нарушает стационарность движения потоков компонентов бетонных смесей и повышает производительность бетоносмешивания.
Новизна заключается также в том, что центры симметрии внутренней поверхности корпуса в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения корпуса, что нарушает стационарность движения частиц компонентов растворов или бетонных смесей и расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается в том, что шаг зигзагообразных линий увеличивается от загрузки к выгрузке, что не только обеспечивает осевое перемещение цемента и инертных составляющих, а также воды затворения, но и интенсифицирует пространственное движение инертных составляющих и цемента, увеличивает дебаланс корпуса.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен бетоносмеситель, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - корпус, вид спереди; на фиг.4 - корпус, вид сверху на фиг.3; на фиг.5 - корпус, вид сбоку по стрелке А на фиг.3; на фиг.6 - одна из секций корпуса, аксонометрическая проекция; на фиг.7 - первая подсекция секции корпуса, аксонометрическая проекция; на фиг.8 - вторая подсекция корпуса, аксонометрическая проекция; на фиг.9 - схема расположения осей секций корпуса, вид спереди; на фиг.10 - схема расположения осей секций корпуса, вид сверху на фиг.9; на фиг.11 - схема расположения осей секций корпуса, вид сбоку по стрелке Б на фиг.9; на фиг.12 - коническая винтовая насадка, вид сбоку; на фиг.13 - вид Б на фиг.12.
Бетоносмеситель (фиг.1 и 2) состоит из корпуса 1, загрузочного 2 и разгрузочного 3 приспособлений и привода (не показан). Корпус 1 снабжен втулками 4 и 5 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. Носок 8 загрузочного приспособления 2 входит в отверстие втулки 4 корпуса 1. Загрузочное приспособление 2, подшипниковые опоры 6 и 7 со смонтированным в них корпусом 1 закреплены на раме 9. Рама 9 размещена на четырех пневмобалоннах 10, которые закреплены на станине 11. Бетоносмеситель снабжен трубопроводом с неподвижной конической винтовой насадкой 12 для подачи воды затворения на расстояние L от входного отверстия корпуса 1, что обеспечивает активацию инертных составляющих и цемента путем их перемешивания и транспортировки в горизонтальном направлении сначала в сухом состоянии в корпусе 1, а лишь затем после смешивания в сухом состоянии цемента и инертных материалов производится процесс их затворения и бетоносмешивания водой затворения, которая под напором движется по внутренней многоходовой поверхности винтовой насадки 12, приобретает вращательное движение и на выходе винтовой насадки 12 завихряется (закручивается) и, таким образом, увеличивается площадь контакта воды затворения с сухой смесью цемента и инертными материалами.
Корпус 1 выполнен в виде ломаного, спиральной формы тоннеля с многоугольным проходным сечением, увеличивающимся по длине корпуса 1 от загрузки к выгрузке, и смонтирован из секций 13 (фиг.3-5).
1
2
При монтаже корпуса 1 каждая секция 13 относительно предыдущей повернута на 90°. В результате образуется на поверхности корпуса 1 прерывистые ломаные винтовые линии 14-15-16, 17-18-19 и т.д. с увеличивающимся от загрузки шагом винтовых линий (S, S, и т.д.).
Каждая секция 13 корпуса 1 (фиг.6) в направлении от загрузки к выгрузке выполнена с увеличенными относительно предыдущей секции размерами площади ее проходного сечения и смонтирована из двух подсекций 20 и 21, соединенных друг с другом равными сторонами 22 и 23.
Первая подсекция 20 (фиг.7) смонтирована из большой равнобокой (правильной) трапеции 24, соединенной своими боковыми сторонами под углом 90° с большими боковыми сторонами двух больших разносторонних треугольников 25 и 26. Основания 28 и 29 треугольников 25 и 26 равны верхнему основанию 30 равнобокой (правильной) трапеции 24 с нижним основанием 27. Вторая подсекция 21 (фиг.8) смонтирована из малой равнобокой (правильной) трапеции 31, соединенной своими боковыми сторонами с меньшими сторонами двух малых разносторонних треугольников 32 и 33. Основания 34 и 35 треугольников 32 и 33 подсекции 21, по которым она присоединяются к подсекции 20, равны малым сторонами 22 и 23 треугольников 25 и 26 первой подсекции 20, а большие боковые стороны 36 и 37 равны нижнему основанию 38 малой равнобокой (правильной) трапеции 31 и нижнему основанию 27 большой равнобокой (правильной) трапеции 24 (фиг.7) с образованием большого входного отверстия секции 13.
Верхнее основание 39 малой равнобокой (правильной) трапеции 31 подсекции 21 равно верхнему основанию 30 большой равнобокой (правильной) трапеции 24 и основаниям 28 и 29 треугольников 25 и 26 подсекции 20 с образованием малого входного отверстия секции 13.
При монтаже корпуса 1 и повороте секции 13 по часовой стрелке образуется корпус 1 с правым направлением прерывистых винтовых линий и правым направлением движения цемента и инертных материалов (на фиг.9-11 направление их движения показано стрелками параллельно оси симметрии секции).
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
1
2
Оси секции, в том числе ось i-i первой секции (фиг.9-11), к которой присоединена вторая секция с осью i-i, затем присоединена третья секция с осью i-i, потом присоединена четвертая секция с осью i-i, затем присоединена пятая секция с осью i-i, шестая секция i-i и так далее относительно оси вращения O-O корпуса 1, являются скрещивающимися прямыми и они не пересекаются друг с другом.
Неподвижная коническая винтовая насадка 12 для подачи воды затворения внутрь корпуса 1 изготовлена в виде конической однонаправленной пустотелой трубы, выполненной по периметру из трех и более свернутых в вертикальной плоскости винтовых полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине с увеличением их по длине конической винтовой насадки (фиг.12 и 13). Линии соединения свернутых в винт трапециевидных полос образуют ясно выраженную как по наружному, так и по внутреннему периметру однонаправленную трехходовую и более коническую винтовую трубу, например с шагом S (показана на фиг.12 и 13 утолщенной линией 40-41) для трехходовой винтовой насадки. Направление конических винтовых поверхностей винтовой насадки 12 совпадает с направлением вращения корпуса 1. Неподвижная коническая винтовая насадка 12 для подачи воды затворения на расстояние L от входного отверстия корпуса 1 обеспечивает ускорение активации инертных составляющих и цемента путем их перемешивания и транспортировки в горизонтальном направлении наружными коническими винтовыми поверхностями сначала в сухом состоянии в корпусе 1, а лишь затем после смешивания в сухом состоянии цемента и инертных материалов и прохождение ими расстояния L от входного отверстия корпуса 1 производится процесс их затворения и бетоносмешивания водой затворения, потоки которой закручены внутренними коническими винтовыми поверхностями винтовой насадки 12 и охватывают поэтому при выходе из конической винтовой насадки 12 большие объемы сухих масс смешанных инертных материалов и цемента, активизируя таким образом процесс затворения и бетоносмешивания, расширяют технологические возможности
Бетоносмеситель работает следующим образом.
Корпус 1 через загрузочное устройство 2 заполняется непрерывным потоком компонентами растворов или бетонных смесей (цементом и инертными материалами - песок, гравий и т.п.). При вращении корпуса 1 внутри его частицы цемента и инертных материалов, воды совершают пространственное движение, что усугубляется при возникновении дебаланса.
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
1
2
1
2
В результате не только нарушается стационарность движения частиц цемента и инертных материалов многоугольной формой проходного сечения корпуса 1, но и возникает дебаланс самого корпуса 1 за счет удаления осей его секций 13 i-i; i-i; i-i; i-i; i-i; i-i от оси вращения O-О корпуса 1 (фиг.9-11), увеличивающегося по длине корпуса 1 от загрузки к выгрузке, а также их расположении относительно оси корпуса 1 и друг друга, как скрещивающихся. Этому способствуют и прерывистые ломаные линии 14-15-16; 17-18-19 и т.д., шаг которых S, S и т.д. увеличивается от загрузки к выгрузке.
1
2
Инертные материалы и цемент перемещаются по внутреннему отверстию корпуса 1 от загрузочного приспособления 2 к разгрузочному приспособлению 3. Так как по длине корпуса 1 форма и размеры проходного поперечного сечения меняются, увеличивается от загрузки к выгрузке и меняется его расстояние от оси вращения O-O корпуса 1, то имеют место интенсификация процесса бетоносмешивания и расширение технологических возможностей.
Таким образом, при вращении корпуса 1 компонентам растворов или бетонных смесей сообщается сложное пространственное движение с наложением колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, возбуждаемых за счет геометрии корпуса 1 при ассиметричном движении компонентов растворов или бетонов и возникновения дебаланса в результате нарушения стационарности их движения геометрической формой секций, их взаимным расположением относительно друг к другу и к оси вращения. При этом центры симметрии внутренней поверхности корпуса 1 в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения корпуса 1, что нарушает стационарность движения частиц компонентов растворов или бетонных смесей. Благодаря одновременному воздействию сложнопространственного движения компонентов растворов или бетонных смесей и низкочастотным их колебаниям, повышаются смешиваемость компонентов растворов или бетонных смесей, их интенсивность взаимодействия между собой и со стенками корпуса 1. При вращении корпуса 1 массы цемента и инертных составляющих поднимаются на определенную высоту по ходу вращения и бросаются стенками корпуса 1 навстречу друг другу и на наружную коническую винтовую поверхность насадки 12, что обеспечивает активацию инертных составляющих и цемента путем их перемешивания и транспортировки в горизонтальном направлении сначала в сухом состоянии в корпусе 1, а лишь затем после смешивания в сухом состоянии цемента и инертных материалов внутри корпуса 1 на расстоянии L, производится процесс их затворения и бетоносмешивания водой затворения, потоки которой закручены внутренними коническими винтовыми поверхностями и охватывают поэтому при выходе из винтовой насадки большие объемы масс смешанных инертных материалов и цемента, активизируя таким образом процесс затворения и бетоносмешивания, при этом так как направление наружных конических винтовых поверхностей совпадает с направлением вращения корпуса 1, то направление движение сухих масс инертных материалов и цемента изменяется в сторону выгрузки под воздействием винтовых наружных поверхностей винтовой насадки 12, что способствует движению масс инертных материалов и цемента от загрузки к выгрузке. При дальнейшем перемещении компонентов растворов или бетонных смесей и прохождении ими расстояния L внутри корпуса 1 от начала загрузки и поступлении закрученных потоков воды затворения происходит процесс их затворения и приготовления. Готовые растворы или бетонные смеси через втулку 5 выгружаются в разгрузочное приспособление 3.
Технико-экономические преимущества возникают за счет придания компонентов растворов или бетонных смесей сложного пространственного зигзагообразного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей между собой, со стенками корпуса 1 и расширяет технологические возможности. Так как по длине корпуса 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение, центр симметрии меняются, то усугубляется нарушаемость движения компонентов растворов или бетонных смесей, т.е. имеет место повышение интенсивности взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, расширение технологических возможностей. Этому способствует и коническая винтовая насадка, которая не только активизирует процесс смешивания цемента и инертных материалов в сухом состоянии своими наружными коническими винтовыми поверхностями, но и ускоряет процесс затворения водой за счет закручивания ее потоков внутренними коническими винтовыми поверхностями.