ВИБРАЦИОННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

Полезная модель относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использована в промышленности строительных материалов, в строительстве и других областях строительной индустрии для производства многокомпонентных смесей.
Из уровня техники известны различные устройства, реализованные на данной основе. Например, известен роторный смеситель с механическим вибровозбудителем (Патент RU 2297274 C1, 20.04.2007, B01F 11/00), содержащий камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, вибратор, выполненный в виде тарельчатых пружин с резиновыми амортизаторами, и жестко закрепленный в середине камеры смешивания. Вибратор имеет кривошипно-шатунный механизм, с помощью которого тарельчатые пружины возбуждают колебания частиц в горизонтальном направлении. В смесителе имеется возможность регулировать интенсивность вибрации посредством изменения частоты вращения привода кривошипно-шатунного механизма.
Так же известно устройство для перемешивания бетонной смеси (Патент RU 2399486 C1, 20.09.2010, B28C 5/16, B01F 11/00), содержащее камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, жестко закрепленный в центре камеры смешивания вибратор с осью, с посаженными на нее с зазором тарельчатыми пружинами и амортизаторами. Вибратор выполнен с упорными шайбами большего и меньшего диаметра, при этом тарельчатые пружины, амортизаторы размещаются на оси в следующем порядке: тарельчатая пружина, упорная шайба большего диаметра, резиновый амортизатор, упорная шайба большего диаметра, тарельчатая пружина, упорная шайба меньшего диаметра, резиновый амортизатор, упорная шайба меньшего диаметра. Кривошипно-шатунный механизм оказывает деформирующее воздействие на тарельчатые пружины, шайбы, резиновые амортизаторы посредством крышки, прикрепленной к нему болтовым соединением, тем самым, заставляя их совершать колебательные движения в возвратно-поступательном направлении, возбуждая колебания частиц смеси в горизонтальном направлении.
К недостаткам данных устройств относятся значительные энергозатраты на деформирование тарельчатых пружин, высокий процент износа резиновых амортизаторов, а так же недостаточно эффективное тиксотропное разрушение (разжижение) структуры материала вследствие возбуждения в бетонной смеси колебаний строго горизонтальной направленности.
Из уровня техники так же известна группа вибрационных смесителей (Патент RU 2201796 C1, 10.04.2003, B01F 11/00; Патент RU 2189854 C1, 27.09.2002, B01F 11/00; Патент RU 2140320 C1, 27.10.1999, B01F 11/00), содержащих горообразный корпус, опирающийся через амортизаторы на раму, вибровозбудитель и патрубки загрузки и выгрузки материала, отличающихся между собой наличием внутри центра основания корпуса различных жестко закрепленных сферических и полусферических насадок.
К основным недостаткам данных устройств следует отнести сложность использования смесителей в производстве бетонных смесей, невысокую эффективность и интенсивность смешиваемых материалов, и недостаточное смешивание материалов в верхней части корпуса смесителя вследствие отсутствия перемешивающих и/или перемещающих внутри корпуса компоненты смеси агрегатов и механизмов, а так же возбуждения направленных в вертикальной плоскости колебаний непосредственно через корпус смесителя.
Наиболее близким аналогом является роторный смеситель с механическим вибровозбудителем (Патент RU 2398625 C1, 10.09.2010, B01F 11/00), содержащий камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, и вибратор, выполненный в виде сварного сильфона со складывающимися гофрами. Вибратор жестко закреплен в середине камеры смешивания и связан с электрическим двигателем посредством кривошипно-шатунного механизма.
К недостаткам данного устройства следует отнести неэффективное распределение амплитудных значений перемещений по высоте обрабатываемой смеси вследствие расположения источника вибраций в верхней части сильфона.
Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств и обеспечении достижения новых свойств заявляемым объектам. То есть обеспечивается реализация возможности создания более эффективного распределения амплитудных значений перемещений по высоте обрабатываемой смеси, с одновременным образованием разнонаправленных колебаний обрабатываемой смеси, находящейся вблизи от гофрированного контура, вибрационное поле которых соответствует гофрированному контуру по внешним образующим гофр, а также с образованием дополнительных вертикальных колебаний обрабатываемой смеси, находящейся вблизи от центральной части вибратора и интенсификацией процесса перемешивания этих компонентов в целом.
Технический результат достигается тем, что вибрационный смеситель содержит камеру смешивания с окнами загрузки и выгрузки материала, ротор с лопастям, выполненный с возможностью вращения от редуктора, который содержит входной и выходной валы, причем выходной вал выполнен в виде трубы и жестко соединен с ротором. Внутри выходного вала редуктора размещена стойка, выполненная в виде трубы, причем внешний диаметр стойки меньше, чем внутренний диаметр выходного вала редуктора. Стойка верхним торцом жестко закреплена к корпусу редуктора, а нижним торцом жестко соединена с крышкой вибратора, который состоит из двух соосных сильфонов, находящихся один над другим, выполненных с возможностью создания разнонаправленных колебаний смеси и соединенных между собой торцами в центральной части вибратора резьбовым соединением посредством пластин, выполненных с возможностью образования дополнительных вертикальных колебаний смеси, находящейся вблизи от пластин, и с функцией установки двух неуравновешенных роторов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом: на фиг.1 представлена схема вибрационного смесителя.
Вибрационный смеситель содержит камеру 1 смешивания с окнами 2 и 3 загрузки и выгрузки материалов соответственно, ротор 4 с лопастями 5 и 6, который выполнен с возможностью вращения от редуктора 7, содержащим ведущий 8 и ведомый 9 валы, причем ведомый вал 9 выполнен в виде трубы и жестко скреплен с ротором 4. При этом внутри ведомого вала 9 размещена стойка 10, выполненная в виде трубы, и имеющая меньший внешний диаметр, чем внутренний диаметр ведомого вала 9. Стойка 10 жестко закреплена верхним торцом к корпусу редуктора 7, а нижним торцом жестко скреплена с крышкой 11 вибратора. К крышке 11 верхним торцом жестко закреплен верхний сильфон 12, а нижним торцом жестко крепится к пластине 13. Пластина 13 при помощи резьбового соединения 14 жестко скреплена с пластиной 15, к которой в свою очередь верхним торцом жестко крепится нижний сильфон 16, а нижним торцом жестко соединятся с корпусом камеры смешивания 1. На пластину 13 устанавливается источник вибрации 17, выполненный в виде двух неуравновешенных роторов. Вращение на входной вал 8 редуктора 7 передается от электродвигателя 18.
Смеситель работает следующим образом: электродвигатель 18 вращает входной вал 8, который в свою очередь вращает выходной вал 9, ротор 4 и установленные на нем лопасти 5, 6, таким образом перемешивая обрабатываемую смесь. Сильфоны 12, 16 за счет источника вибрации 17 совершают колебательные движения в вертикальной плоскости, тем самым возбуждая колебания частиц смеси, находящейся вблизи от гофрированного контура, в разных направлениях, вследствие сложной формы сильфона, вибрационное поле которых соответствует гофрированному контуру по внешним образующим гофр. Пластины 13, 15 за счет источника вибрации 17 совершают колебательные движения в вертикальной плоскости, тем самым возбуждая колебания частиц смеси, находящейся вблизи от пластин, в вертикальном направлении.
В целом устройство обеспечивает реализацию возможности создания более эффективного распределения амплитудных значений перемещений по высоте обрабатываемой смеси, с одновременным образованием разнонаправленных колебаний обрабатываемой смеси, находящейся вблизи от гофрированного контура, вибрационное поле которых соответствует гофрированному контуру по внешним образующим гофр, а также с образованием дополнительных вертикальных колебаний обрабатываемой смеси, находящейся вблизи от центральной части вибратора и интенсификацией процесса перемешивания этих компонентов в целом. Это объясняется тем, что, во-первых, конструкция вибратора, который состоит из двух сильфонов - нижнего и верхнего, выполненных с возможностью создания разнонаправленных колебаний смеси, находящейся вблизи от гофрированного контура, и соединенных между собой торцами в центральной части вибратора резьбовым соединением посредством пластин, выполненных с возможностью образования дополнительных вертикальных колебаний смеси, находящейся вблизи от пластин, и с возможностью установки двух неуравновешенных роторов, функцией которых является возбуждение колебаний вибратора, позволяет, с одной стороны, реализовать наиболее эффективную интенсивность вибрационных колебаний в центральной части геометрического рабочего объема камеры смешивания вследствие конструктивного расположения источника вибрационных колебаний (двух неуравновешенных роторов) в центральной части вибратора, а с другой - обеспечивает наиболее эффективное распределение интенсивности вибрационных колебаний от плоскости соединения сильфонов (максимальное значение) к крайним (минимальное значение) верхней и нижней точкам их закрепления, в отличии от аналога (Патент RU 2292943 C1, 10.02.2007, B01F 11/00), где интенсивность вибрационных колебаний будет распределяться от верхней части (максимальное значение) вибратора к нижней (минимальное значение), то есть в предлагаемой конструкции смесителя максимальное значение интенсивности вибрирования будет наблюдаться в центре геометрического рабочего объема камеры смешивания, а не в верхней части, как у аналога - характер затухания колебаний вследствие неоднородных амплитудных значений перемещений, свойственных сильфонам и убывающих от места силового воздействия, на каждом отдельно взятом участке сильфона для аналога и предлагаемого смесителя будет описываться двумя разными эпюрами их распределения: для аналога эпюра будет иметь вид прямоугольного треугольника, а для предлагаемой конструкции - равнобедренного треугольника. Для эффективной вибропроработки бетонной смеси в камере смешивания рассматриваемых смесителей необходимо чтобы каждому слою бетонной смеси соответствовало свое значение вибровоздействия, характеризуемое интенсивностью вибрирования, значение которой будет обуславливаться сопротивлением сдвига бетонной смеси, и зависящей от свойств, состава бетонной смеси и давления вышележащих слоев смеси на каждый нижележащий слой. Так как в предлагаемом смесителе частота вибрации является величиной постоянной, то изменение значений амплитуды, как одной из определяющих величин интенсивности вибрирования, вибровоздействия будет характеризовать процесс вибрирования при послойном его рассмотрении в смесительной камере. Значение напряжения сдвига бетонной смеси, того или иного состава, будет измениться в зависимости от высоты ее слоя: на поверхности значение напряжения сдвига бетонной смеси будет наименьшим, а на дне камеры смешивания - наибольшим. Таким образом, с целью оптимизации процесса вибрирования бетонной смеси процесс изменения значений амплитуды вибрирования (при послойном рассмотрении процесса смешивания и вибрирования) должен корректироваться с учетом характерных свойств изменения значений напряжения сдвига бетонной смеси в зависимости от высоты ее слоя. Известные конструкции вибробетоносмесителей с сильфонными и тарельчато-пружинными вибраторами характеризуются неоптимальным распределением значений амплитуды вибрирования (в зависимости от высоты слоя бетонной смеси) и не учитывают изменения значений напряжения сдвига бетонной смеси в зависимости от высоты ее слоя. Заявляемая конструкция смесителя позволяет наилучшим образом (в отличии от аналогов) оптимизировать распределение значений амплитуды вибрирования бетонной смеси при послойном ее рассмотрении с учетом изменения напряжения сдвига бетонной смеси, тем самым уменьшается удельное сопротивление движению лопасти в бетонной смеси по сравнению с удельным сопротивлением движению лопасти неразрушенного материала. В связи с этим уменьшается сопротивление перемещению лопастей и потребляемая мощность привода вращения ротора. Вместе с тем достигается эффект виброкипения смеси под действием колебательных процессов корпуса вибратора, большая турбулизация и более интенсивная циркуляция частиц смеси, в результате чего сокращается время смешивания, повышается производительность смесителя.