СМЕСИТЕЛЬ С ГИБКИМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ

Полезная модель относится к устройствам для приготовления смесей и может быть использована в промышленности строительных материалов, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Аналогом является известный двухкамерный смеситель-диспергатор-гранулятор (BY 3786 B 02C 19/00), который содержит раму, привод, дополнительную камеру, предназначенную, в том числе, для смешивания материалов, а также рабочий орган, выполненный в виде тороидно-винтовой спирали, кинематически связанный с валами опор посредством узлов крепления, устройства загрузки и выгрузки.
Недостатком аналога в отношении реализации процесса смешивания является низкое качество смеси ввиду неравномерного распределения материала по всему объему камеры при однотипном движении гибкого рабочего органа только вокруг своей оси симметрии.
Прототипом является известный смеситель-диспергатор (KZ A4 28683, B28C 5/00 B28C 5/16, B28F 5/08), который содержит камеру для обработки материала с устройствами для загрузки и выгрузки, гибкий рабочий орган в виде изогнутой винтовой спирали, кинематически связанной одним концом с приводом, а другим с опорным роликом, смонтированным на свободном конце спирали с возможностью свободного вращения в подшипнике на оси узла крепления.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: смеситель содержит гибкий рабочий орган в виде изогнутой винтовой спирали, кинематически связанной одним концом с приводом, а другим смонтированной с возможностью свободного вращения в подшипнике на оси узла крепления, камеру для обработки материала с устройствами для загрузки и выгрузки.
Недостатком прототипа в отношении реализации процесса смешивания является низкое качество смеси, ввиду недостаточной однородности распределения её компонентов внутри камеры при интенсивном движении материала только в зоне контакта с гибким рабочим органом.
Полезная модель направлена на повышение качества смеси путем повышения однородности, получаемой при более равномерном распределении компонентов, за счет увеличения интенсивности их движения по всему полезному объему смесительной камеры при большей зоне контакта с гибким рабочим органом.
Полезная модель обеспечивает улучшение качества смеси за счет того, что смеситель с гибким рабочим органом содержит камеру для обработки материала с устройствами для загрузки и выгрузки, гибкий рабочий орган в виде изогнутой винтовой спирали, кинематически связанной одним концом с приводом, а другим смонтирован с возможностью свободного вращения в подшипнике на оси узла крепления.
В предлагаемом решении гибкий рабочий орган размещен внутри смесительной камеры и выполнен в виде четырех гофрированных патрубков (с цилиндрической винтовой поверхностью), образующих два U-образно изогнутых контура, пересекающихся под прямым углом в проекции на горизонтальную плоскость, но не соприкасающихся между собой.
При этом гибкий рабочий в верхней части кинематически связан каждым из концов гофрированных патрубков с приводом, через вертикальные валы планетарной зубчатой передачи, размещенной внутри ротора, выполняющего роль подвижного водила, и центральный вал, а нижние концы гофрированных патрубков соединены попарно узлами крепления между собой и с центральным валом.
При такой конструкции смесителя гибкий рабочий орган в виде U-образно изогнутых контуров вращается вместе с ротором, который получает вращение от центрального вала, связанного с приводом (электродвигателем), совершая круговое движение по периметру смесительной камеры.
Кроме того, за счет кинематической связи каждого из четырех гофрированных патрубков, составляющих два U-образных контора, с приводом, каждый из них получает вращательное движение вокруг своей оси.
За счет сложения указанных движений рабочего органа обеспечивается сложное планетарное перемещение гибкого рабочего органа. При этом гибкий рабочий орган чаще контактирует с компонентами смеси, заставляет их более интенсивно перемещаться по круговой траектории у стенок и в центре смесительной камеры, а также по высоте сверху вниз и снизу вверх. Перемещение компонентов смеси по круговой траектории в горизонтальной плоскости происходит в результате планетарного (циклоидального) движения рабочего органа, а в вертикальной плоскости в результате их захвата канавками гофрированных патрубков (или винтовыми поверхностями), чем обеспечивается дополнительное взаимное проникновение слоев смешиваемых материалов или сред, что позволяет решить поставленную задачу - повышение качества смеси.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 изображен общий вид смесителя с гибким рабочим органом; на фиг. 2 изображена планетарная зубчатая передача, А-А с фиг.1; на фиг. 3 изображен узел крепления, Б-Б с фиг.1.
Смеситель с гибким рабочим органом содержит привод (электродвигатель) 1, который соединен муфтой 2 с центральным валом 3.
Центральный вал 3 установлен в подшипниковой опоре 4 и жестко соединен с ротором 5, например, с помощью муфты 6.
Ротор 5 установлен с возможностью вращения относительно подшипниковой опоры 4.
Внутри ротора 5 цилиндрической формы, выполняющего роль подвижного водила, размещен механизм вращения в виде планетарной зубчатой передачи. Причем планетарная зубчатая передача образована неподвижным относительно ротора 5 солнечным колесом 7 и входящими с ним в зацепление двумя парами диаметрально противоположных шестерен-сателлитов 8 (фиг. 2).
Со стороны смесительной камеры 9 к ротору 5 подведен гибкий рабочий орган 10. Причем гибкий рабочий орган 10 выполнен в виде четырех гофрированных патрубков (или других цилиндрических винтовых поверхностей, например, стальных тросов или пружин), образующих два U-образно изогнутых контура, пересекающихся под прямым углом в проекции на горизонтальную плоскость, но не соприкасающихся между собой.
Гибкий рабочий орган 10 одним концом каждого из четырех гофрированных патрубков (с цилиндрической винтовой поверхностью) соединен, например, хомутами с вертикальными валами 11 шестерен-сателлитов 8 планетарной зубчатой передачи.
Другим концом гофрированные патрубки (с цилиндрической винтовой поверхностью) гибкого рабочего органа 10 попарно связаны между собой при помощи парных узлов крепления 12. Каждый из узлов крепления состоит из подшипника 13, размещенного в корпусе 14, содержит вращающуюся ось 15, на концах которой жестко, например, хомутами закреплены диаметрально противоположные концы гофрированных патрубков (с цилиндрической винтовой поверхностью). За счет чего и образуется два U-образно изогнутых контура, пересекающихся под прямым углом в проекции на горизонтальную плоскость, но не соприкасающихся между собой.
Парные узлы крепления 12, идентичные по конструкции, размещены в нижней части смесительной камеры 9. Причем первый со стороны ротора 5 подшипник 13 соединен через корпус 14 с нижним концом центрального вала 3 по центру и под прямым углом. Второй со стороны ротора 5 подшипник 13 соединен корпусом 14 с первым подшипником через перемычку 16 по центру и под прямым углом, например, сваркой (фиг. 3).
Перемычка 16 установлена соосно с центральным валом 3.
Смесительная камера 9 выполнена в виде вертикальной цилиндрической емкости с округлым днищем, внутри которой размещен гибкий рабочий орган 10, ротор 5 и центральный вал 3, с закрепленными на нем узлами крепления 12, связанными между собой перемычкой 16. Каждый узел крепления 12 состоит из подшипников 13, корпусов 14, с закрепленными в них осями 15.
Смесительная камера 9 сверху закрыта крышкой 17, с которой соединена, например, болтами, а также в ее верхней части закреплено, например, сваркой устройство для загрузки 18, а в нижней - для разгрузки 19. Также сверху на крышке 17 по центру закреплена, например, сваркой подшипниковая опора 4 центрального вала 3 и подрамник 20 для установки привода (электродвигателя) 1.
Такая конструкция обеспечивает возможность одновременного вращения гибкого рабочего органа по сложной планетарной (циклоидальной) траектории.
Смеситель с гибкими рабочими органами работает следующим образом.
Вращающий момент от привода (электродвигателя) 1, установленного на подрамнике 20, закрепленного на крышке 17 смесительной камеры 9, передается через муфту 6 центральному валу 3, установленному в подшипниковой опоре 4 вертикально и по центру крышки 17. Центральный вал 3, за счет жестко соединения с ротором 5, через муфту 6, передает вращение на ротор 5, выполняющий роль подвижного водила. При этом вращение передается на планетарную зубчатую передачу. Причем вместе с ротором 5, благодаря зубчатому зацеплению, вокруг солнечного колеса 7 по сложной планетарной (циклоидальной) траектории вращаются шестерни-сателлиты 8 вместе с вертикальными валами 11.
Одновременно с началом работы привода 1 в смесительную камеру 9 через устройство для загрузки 18 подаются, например, питателем компоненты смеси, например цемент, песок, фиброволокна или минеральные и органические материалы, или твердые и жидкие середы.
Попадая внутрь смесительной камеры 9, компоненты подвергаются воздействию со стороны гибкого рабочего органа 10, выполненного в виде четырех гофрированных патрубков, которые образуют два U-образно изогнутых контура, вращающихся от вертикальных валов 11 вокруг собственной оси симметрии и вместе с ротором 5.
Гибкий рабочий орган 10 контактирует с компонентами смеси, увлекает за собой и заставляет перемещаться вместе с ним по круговой траектории, например, по часовой стрелке. При этом первый (внешний) U-образно изогнутый контур перемещает материал у стенок, а второй (внутренний) создает дополнительную область смешивания в центре смесительной камеры, чем увеличивает общую зону контакта материала и гибкого рабочего органа. В свою очередь, гофрированные патрубки захватывают компоненты, попадающие в пространство между канавками на их поверхности, увлекают в направлении нарезки спирали, заставляют циркулировать по высоте смесительной камеры сверху вниз и снизу вверх одинаково равномерно у стенок и по центру, обеспечивая более интенсивное взаимное проникновение верхних и нижних слоев смеси между собой. Все это повышает однородность смеси.
Из смесительной камеры 9 готовая смесь непрерывно выгружается через устройство разгрузки 18, закрепленное сваркой в ее нижней части.
Таким образом, смеситель с гибким рабочим органом повышает качество смеси за счет более равномерного распределения её компонентов путем увеличения интенсивности их движения по всему полезному объему смесительной камеры при большей зоне контакта с гибким рабочим органом, что обеспечивается сложным движением рабочего органа, а вместе с ним компонентов смеси, по планетарной (циклоидальной) траектории в горизонтальной плоскости и вдоль U-образно изогнутых контуров в вертикальной плоскости.