БАРАБАННЫЙ МИКСЕР
DRUM MIXER

Изобретение относится к устройствам для перемешивания материалов, а именно к устройствам для перемешивания жидких компонентов, и может найти применение в промышленности строительных материалов, в химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Известна конструкция «Смесителя» (Авт. Свидетельство №1205932 от 22.09.1985, B01F 9/02), предназначенного для перемешивания смесей в различных отраслях промышленности. Смеситель содержит барабан с днищем, наклоненным под углом, наклонное днище сперто на шаровой шарнир, под воздействием бегущего электромагнитного поля барабан перекатывается по подпружиненной кольцевой колее, при этом достигается эффект вихревого перемещения, усиленный трехмерным качанием стенок каркаса.
Недостатком данного смесителя является сложность конструкции и ее повышенная масса, оказывающая негативное влияние на качество перемешивания.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому смесителю и взятому в качестве прототипа является «Смеситель» (патент RU 2079354 C1, B01F 9/02), содержащий мотор-редуктор, неподвижную раму, на которой установлен вал мотор-редуктора, барабан, обод барабана, ведущий кривошип и подшипниковую опору. Ось барабана может вращаться в подшипниковой опоре. Обод барабана может перекатываться по кольцевой опоре.
Недостатки смесителя:
1. Конструкция данного смесителя из-за наличия механизма опрокидывания и кольцевой опоры резко ограничивает размеры и особенно пространственную сложную форму траекторий движения барабана, что снижает качество перемешивания.
2. При движении барабана по кольцевой опоре возникают силы трения, в результате чего внутренняя поверхность кольцевой опоры быстро изнашивается и смеситель теряет свою эффективность (снижается качество перемешивания).
Решаемой технической задачей изобретения является повышение качества перемешивания компонентов за счет увеличения амплитуд перемещения рабочего органа путем получения сложных пространственно-планетарных движений с переменными скоростями и ускорениями.
Технический результат достигается тем, что в барабанном миксере, содержащем мотор-редуктор, ведущий кривошип, барабан, стойку, в него введен пространственный пруток, ведущий шатун, мотор-редуктор ведущего шатуна, причем барабан с пространственным прутком соединены шарнирно и расположены последовательно между ведущим кривошипом и ведущим шатуном, которые связаны каждый своим мотор-редуктором, оси отверстий ведущего кривошипа и пространственного прутка выполнены скрещивающимися в пространстве под одинаковыми углами и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между этими осями, а оси отверстий барабана и ведущего шатуна выполнены скрещивающимися под одинаковыми прямыми углами и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между осями, при этом вал ведущего кривошипа соединен напрямую со своим мотор-редуктором, а полый вал ведущего шатуна связан со своим мотор-редуктором через пару зубчатых колес, причем вал ведущего кривошипа установлен на полый вал ведущего шатуна с возможностью вращения, который в свою очередь установлен на стойке, с возможностью вращения один относительно другого, сообщая сложное планетарно-пространственное движение с переменными скоростями и ускорениями барабану.
Новизна:
1
3
1
3
2
4
2
4
1
2
3
4
Сущность изобретения: барабанный миксер для жидких веществ содержит ведущий кривошип и пространственный пруток, оси отверстий которых скрещиваются в пространстве под углом α=α и с кратчайшим расстоянием между этими осями l=l, барабан для перемешиваемых компонентов и ведущий шатун с двумя отверстиями, оси которых скрещиваются под прямым углом α=α=90° и с кратчайшим расстоянием между этими осями l=l, концы этих отрезков l-l-l-l совпадают и установлены на вал любого из соединений (см. на фиг.1 - звенья установлены на соединение A).
Для пояснения технической сущности предлагаемого барабанного миксера представлен чертеж:
На фиг.1 изображена структурная схема барабанного миксера с двумя мотор-редукторами,
На фиг.2 изображена компьютерная модель барабанного миксера с двумя мотор-редукторами,
где:
1 - ведущий кривошип; 2 - барабан для размещения перемешиваемых компонентов; 3 - пространственный пруток; 4 - ведущий шатун; 5 - полый вал; 6 - мотор-редуктор ведущего кривошипа; 7 - вал ведущего кривошипа; 8 - стойка; 9, 10 - зубчатые колеса; 11 - вал; 12 - мотор-редуктор ведущего шатуна.
На фиг.3 изображена траектория движения рабочего органа барабанного миксера.
1
3
1
3
2
4
2
4
1
2
3
4
Барабанный миксер (фиг.1) состоит из ведущего кривошипа 1 и пространственного прутка 3, оси отверстий которых скрещиваются в пространстве под одинаковыми углами α=α и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между этими осями l=l; барабана 2 для перемешиваемых компонентов и ведущего шатуна 4 с двумя отверстиями, оси которых скрещиваются под одинаковыми прямыми углами α=α=90° и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между этими осями l=l; для высокоэффективного перемешивания различных компонентов с переменными скоростями и ускорениями звеньев соединены вращательными парами по следующей последовательности: ведущий кривошип 1 - барабан 2 - пространственный пруток 3 - ведущий шатун 4 так, что концы указанных отрезков l-l-l-l совпадают и установлены на вал любого из этих соединений A, B, C, D (на фиг.1 указанные звенья установлены на соединение A).
Вал ведущего кривошипа 1 установлен внутри полого вала 5 ведущего шатуна 4 и может вращаться относительно него. В свою очередь полый вал 5 ведущего шатуна 4 подвижно установлен на стойку 8 при помощи вращательной пары и, следовательно, может вращаться относительно стойки 8. Вал ведущего кривошипа соединен с первым мотор-редуктором 6 напрямую, а на полый вал ведущего шатуна 4 жестко закреплено зубчатое колесо 9, которое входит в зацепление с зубчатым колесом 10, установленным подвижно на стойку 8 через вал 11, получающий вращательное движение от второго мотор редуктора 12.
Таким образом, ведущий кривошип и ведущий шатун получают независимые вращательные движения относительно шарнира A, сообщая сложные планетарно-пространственные движения с переменными скоростями и ускорениями барабану 2, установленному между ведущим кривошипом 1 и пространственным прутком 3.
Для обеспечения многорежимности работы и предотвращения потери энергии в начале запуска барабанного миксера оба мотор-редуктора (6 и 12) могут быть снабжены частотными преобразователями, управляемыми через компьютер (на фиг.1 не указан) для плавного регулирования частоты вращения валов ведущего кривошипа 1 и ведущего шатуна 4.
Барабанный миксер (фиг.1) работает следующим образом:
Мотор-редуктор 12 через зубчатое колесо 10, которое входит в зацепление с зубчатым колесом 9 через вал 5, передает движение ведущему шатуну 4 относительно стойки 8. Ведущий шатун 4 через шарнир D приводит в движение пространственный пруток 3. В свою очередь пространственный пруток 3 через вращательный шарнир C сообщает сложное пространственное движение с переменными скоростями и ускорениями барабану 2, который связан с ведущим кривошипом 1 через шарнир A. Ведущий кривошип 1 получает движение от мотор-редуктора 6 через вал 7.
Таким образом, барабан 2 миксера, установленный между ведущим кривошипом 1 и пространственным прутком 3, совершает сложное планетарное пространственное движение с переменными скоростями и ускорениями, траектория движения которого принимает вид искаженного тора в пространстве, что и обеспечивает высокую степень качества и однородности перемешивания различных компонентов из-за разных инерционных массовых параметров и эффекта взбалтывания перемешиваемых компонентов, что подтверждается фиг.3 (траектория движения барабана).
Произведены сравнения барабанного миксера с существующими аналогами. Перемешивались компоненты при частоте вращения мотор-редукторов 90 об/мин, время перемешивания 3 минуты. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1
Сравнительная характеристика барабанного миксера с аналогами
Аналог 1
Аналог 2
Барабанный миксер
Количество барабанов, шт
1
1
1
Частота вращения, об/мин
90
90
90
Время перемешивания, мин
3
3
3
Качество перемешивания, %
70-75
65-70
80-85
Однородность перемешивания, %
60-65
70-75
80-85
По своим технико-экономическим преимуществам по сравнению с известными аналогами заявляемый барабанный миксер позволяет высококачественно производить перемешивание жидких компонентов за счет сложных пространственно-планетарных движений с переменными скоростями и ускорениями, за счет увеличения амплитуд перемещения рабочего органа.