СМЕСИТЕЛЬ

Область техники.
Техническое решение относится к передвижным перемешивающим устройствам гравитационного типа с вращающимся вокруг наклонной оси барабаном. Смеситель может быть использован для приготовления строительных смесей, а также для получения других смесей, в т.ч. для приготовления комбинированных кормов.
Предшествующий уровень техники.
Из уровня техники известны смесители (патент на полезную модель RU 145319, МПК В28С 5/18 (2006.01), 2014; патент на полезную модель RU 146967, МПК В28С 5/20 (2006.01), 2014; патент на полезную модель RU 150767, МПК В28С 5/18 (2006.01), 2015), содержащие, как и в заявленном техническом решении, раму, на которой с возможностью поворота закреплено переворотное устройство. На переворотном устройстве размещены двигатель и бункер с загрузочно-разгрузочным отверстием. Бункер имеет возможность вращаться и содержит соединенные друг с другом днище и две конические стенки.
Двигатель и бункер соединены механической передачей. Механическая передача выполнена в виде ведущего шкива, установленного на валу двигателя, ведомого зубчатого колеса, закрепленного неподвижно на днище бункера, двух промежуточных звеньев. Зубчатое колесо закрыто закрепленным к конической стенке кольцом безопасности.
Недостатком указанных смесителей является конструкция бункера, которая в нижней точке наружной поверхности имеет соединение стенок под тупым углом. Это приводит к следующему. При использовании смесителя на внешнюю поверхность бункера попадают компоненты смеси или готовая смесь. Это может быть смесь, остающаяся на поверхности бункера после операций выгрузки. Это могут быть излишки загруженных в бункер компонентов смеси, выливающиеся при смешивании. Эти посторонние вещества, назовем их загрязнения, стекают по внешней поверхности вращающегося или неподвижного бункера к нижней точке, откуда они срываются и падают на площадку, на которой установлен смеситель. Благодаря тому, что в нижней точке стенки соединены под тупым углом, упомянутые загрязнения, удерживаясь на поверхности бункера силами поверхностного натяжения, имеют большую площадь контакта с этой поверхностью. Это приводит к тому, что для отрыва загрязнений от бункера требуется относительно большая масса этих загрязнений. Ввиду того, что бункер вращается, а загрязнения имеют свойство затвердевать, большая часть загрязнений затвердевает на поверхности бункера, образуя отложения. Эти отложения приводят к повышению массы и дисбалансу бункера. Это приводит к повышению энергоемкости вращения бункера и операций опрокидывания при выгрузке.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является снижение интенсивности образования отложений на внешней поверхности бункера при его эксплуатации.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является уменьшение площади наружной поверхности бункера в нижней его области в рабочем положении. Это приводит к ускорению отвода от бункера под действием силы тяжести загрязнений, стекающих по наружной поверхности бункера.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что смеситель содержит раму, на которой с возможностью поворота закреплено переворотное устройство, на котором с возможностью вращения вокруг наклонной оси установлен бункер с загрузочно-разгрузочным отверстием. Отличается тем, что в нижней части снаружи бункер по всей окружности снабжен козырьком. Козырек выполнен так, что в продольном разрезе бункера при рабочем положении смесителя нижняя часть козырька расположена ниже всех других частей бункера и имеет уклон вниз в продолжение тех стенок бункера, нижние части которых имеют уклон вниз от загрузочно-разгрузочного отверстия.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Бункер предпочтительно содержит последовательно соединенные верхнюю коническую стенку, цилиндрическую стенку, нижнюю коническую стенку, днище. Загрузочно-разгрузочное отверстие выполнено в верхней конической стенке. При этом козырек может быть выполнен в виде кольца или усеченного конуса, закрепленного в месте соединения нижней конической и цилиндрической стенок бункера.
Автором заявленного технического решения изготовлены опытные образцы этого решения, испытания которых подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигурах 1 и 2 показан вид смесителя по примерам 1, 2, 4, на фиг. 3 - вид смесителя по примерам 3, 5.
Осуществление технического решения.
Смеситель содержит раму (1) с закрепленным в ней с возможностью поворота переворотным устройством (2) (фиг. 1, 2). На переворотном устройстве (2) с возможностью вращения закреплен бункер (3).
Переворотное устройство представляет собой ложе (6) с приводом (7). Переворотное устройство закреплено к раме (1), предпочтительно, в двух направляющих (8), выполненных в виде подшипников скольжения.
На ложе (6) закреплены детали привода вращения бункера. На ложе (6) также установлен бункер (3) с возможностью вращения. Ось бункера может быть неподвижно закреплена или к бункеру (3), или к ложу (6).
При неподвижном креплении оси бункера к бункеру (3) на ложе (6) жестко закреплен корпус (9) подшипников бункера (3). Корпус (9) подшипников бункера может быть выполнен заодно с ложем (6). В подшипниках, размещенных в корпусе (9), установлена ось бункера (3), приваренная к последнему.
При неподвижном креплении оси бункера к ложу корпус подшипников бункера размещен в нижней части бункера. Ось бункера предпочтительно съемно установлена в держателе ложа. Ось бункера может быть приварена к ложу.
Привод (7) переворотного устройства выполнен ручным в виде штурвала, закрепленного на оси вращения переворотного устройства. Вместо штурвала допустимо использовать один или несколько прямолинейных рычагов, снабженных рукоятками. Рычаги могут быть соединены друг с другом для повышения жесткости привода (7). Привод переворотного устройства может быть снабжен редуктором, в котором ведомая шестерня жестко закреплена на оси вращения переворотного устройства, а ведущая шестерня закреплена на валу привода (не показаны).
Переворотное устройство может быть снабжено тормозным устройством для сдерживания поворота бункера в процессе выгрузки вплоть до полной блокировки переворотного устройства.
Привод вращения бункера содержит закрепленный на переворотном устройстве двигатель (10), преимущественно электрический, и механическую передачу. Привод вращения бункера выполнен с возможностью реверсивного вращения. Механическая передача выполнена в виде:
- ведущего звена, установленного на валу двигателя (не показано),
- ведомого звена (11), соединенного неподвижно с днищем бункера;
- двух или более промежуточных звеньев.
Крутящий момент от двигателя (10) первому промежуточному звену (12) передается, предпочтительно, гибкой ременной передачей (желательно плоскими поликлиновым или зубчатым ремнем), но может передаваться и цепной передачей. Для обеспечения возможности регулировки натяжения ремня или цепи передачи корпус двигателя (10) закреплен на ложе (6) с возможностью его поворота относительно оси, параллельной оси вращения вала двигателя. Для безопасности гибкая ременная или цепная передача закрыта защитным кожухом (не показано).
На одном валу с первым промежуточным звеном (12) установлено второе промежуточное звено, выполненное в виде шестерни. Корпус (13) подшипников вала первого и второго промежуточных звеньев жестко закреплен к ложе (6), предпочтительно, независимо от крепления двигателя (10) в другом месте ложа.
Ведомое звено (11) выполнено в виде зубчатого колеса, представляющего собой стальное кольцо, на внешней поверхности которого выполнены зубья. Зубчатое колесо входит в зацепление с последним промежуточным звеном. Зубчатое колесо приварено к днищу (14) с наружной стороны соосно оси вращения бункера (3). Дополнительно зубчатое колесо может быть частично или полностью надето на днище для его центровки относительно оси вращения бункера (3). Для обеспечения возможности замены зубчатого колеса оно приварено к днищу не по всей окружности, а выборочно фрагментарно в нескольких местах.
Промежуточные звенья в механической передаче позволяют сократить шумность работы смесителя и повысить его надежность. Это происходит за счет того, что ременная или цепная передача компенсирует неравномерность вращения бункера и снижает, таким образом, негативное воздействие на двигатель.
Бункер (3) выполнен в виде барабана, содержащего днище (14) и одну или несколько конических и/или цилиндрических обечаек - стенок. На фигурах представлен бункер (3) с верхней конической (15), цилиндрической (16) и нижней конической (17) стенками. Край верхней конической стенки (15), расположенный напротив днища (14), образует загрузочно-разгрузочное отверстие (18). Край загрузочно-разгрузочного отверстия бункера снабжен по контуру металлической окантовкой сплошного или полого сечения. В качестве окантовки может быть использован приваренный по краю отверстия бункера пруток круглого, квадратного, шестиугольного или полосового сечения, а также круглая или квадратная труба. Вместо окантовки край загрузочно-разгрузочного отверстия бункера может быть снабжен по контуру отбортовкой в достаточной мере.
Закрепленное к днищу (14) ведомое звено (11) механической передачи закрыто кольцом безопасности (20), закрепленным к днищу или к нижней конической обечайке (17). Кольцо безопасности (20) предназначено для предотвращения попадания частей тела, инструмента и других посторонних предметов в зону зацепления ведомого (11) и последнего промежуточного звеньев механической передачи. Зазор между кольцом безопасности (20) и ведомым звеном (11) механической передачи выбирают минимальным с учетом того, чтобы в этот зазор свободно помещалось последнее промежуточное звено механической передачи.
Снаружи в нижней части бункер по всей окружности снабжен козырьком (21) из листового материала. Козырек (21) выполнен так, что он направляет вниз все загрязнения, стекающие по наружной поверхности бункера (3). Для этого в продольном разрезе бункера при рабочем положении смесителя (в режиме перемешивания) нижняя часть козырька (21) расположена ниже всех других элементов бункера (3), имеет уклон вниз и является продолжением тех стенок бункера, нижние части которых имеют уклон вниз (в том же продольном разрезе) от загрузочно-разгрузочного отверстия (18). Козырек (21) может быть выполнен в виде кольца, усеченного конуса или гиперболоида (воронки).
Внутри бункера (3) закреплены лопасти.
Днище (14) может быть выполнено плоским, а также выпуклым или вогнутым. Выпуклое или вогнутое днище может иметь, например, сферическую, эллиптическую, параболическую формы.
Смеситель снабжен автоматическим устройством для поддержания смеси в рабочем состоянии.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Козырек (21) выполнен в виде кольца, закрепленного в нижней части бункера (3) в месте соединения нижней конической (17) и цилиндрической (16) стенок бункера (фиг. 1, 2). Козырек (21) имеет уклон вниз в продолжение верхней конической (15) и цилиндрической (16) стенок. Нижняя коническая стенка (17) имеет уклон вверх (по направлению от загрузочно-разгрузочного отверстия (18)), поэтому козырек (21) установлен между нижней конической (17) и цилиндрической (16) стенками.
Свободный край (22) козырька (21) направлен вниз и имеет малую площадь поверхности, что и способствует скорейшему отрыву частиц загрязнений с этого края поверхности бункера.
Пример 2. Аналогичен примеру 1. При этом кольцо козырька (21) выполнено такой ширины, что в рабочем положении бункера оно накрывает сверху движущиеся части механической передачи (фиг. 2).
Такое выполнение козырька дополнительно приводит к тому, что при работе смесителя все посторонние предметы и вещества, попадающие на внешнюю поверхность бункера, стекают и скатываются с козырька под действием силы тяжести, не попадая на накрываемые им движущиеся части механической передачи.
Пример 3. Козырек (21) выполнен в виде усеченного конуса или гиперболоида, закрепленного в нижней части бункера (3) на цилиндрической стенке (16) у вблизи ее соединения с нижней конической (17) стенкой (фиг.3). Свободный край (22) в нижней части козырька (21) направлен вертикально вниз и имеет самую малую площадь поверхности, что способствует скорейшему отрыву частиц загрязнений с этого края поверхности бункера.
При этом козырек (21) дополнительно выполнен таким, что в рабочем положении бункера при перемешивании свободный край козырька (22) образует отбортовку и расположен в верхней точке выше соседних частей козырька (загнут вверх).
Такое выполнение козырька (21) приводит к тому, что при работе смесителя все посторонние предметы и вещества, попадающие на внешнюю поверхность бункера, стекают и скатываются по козырьку за счет его желобообразной формы в его нижнюю часть. Оттуда они срываются и падают на площадку, на которой установлен смеситель. При этом посторонние вещества не попадают с поверхности бункера на движущиеся части механической передачи.
Пример 4. Рама (1) представляет собой две жестко соединенные стойки (23) с опорами (24) (фиг. 1, 2). Стойки (23) могут быть вертикальными, а могут быть наклонены относительно вертикальной плоскости, в которой лежит ось вращения переворотного устройства. Направляющие (8) (подшипники скольжения), в которых установлено переворотное устройство, закреплены на верхних концах стоек (23). На каждой стойке закреплен один такой подшипник. Цилиндрический корпус упомянутого подшипника скольжения выполнен заодно с прямым стержнем в виде кованого узла. Этот стержень подходит сбоку к корпусу подшипника скольжения. Стержень вставлен сверху в стойку (23), выполненную в этом случае полой из трубы.
Втулки упомянутых подшипников скольжения выполнены из капролона и изготавливаются литьем непосредственно в процессе сборки подшипника скольжения с переворотным устройством, установленным в направляющих (8).
Ложе (6) представляет собой U-образную перекладину.
Для повышения жесткости рамы в области крепления стоек к опорам смеситель может быть снабжен распорками (не показаны).
Бункер (3) закреплен на ложе (6) между точками крепления переворотного устройства к раме (1). При этом ось бункера может быть размещена с наклоном относительно плоскости, в которой лежит U-образное ложе (6).
Пример 5. Рама (1) представляет собой вертикальную стойку (23) с основанием (24) (фиг. 3). Основание (24) рамы может быть выполнено путем изгибания из единой заготовки стальной трубы круглого или прямоугольного сечения, или может быть изготовлено путем сваривания заготовок (отрезков, дуг) стального проката. Направляющие (8) (подшипники скольжения), в которых установлено переворотное устройство, закреплены на верхнем конце стойки (23).
Ложе представляет собой изогнутый под тупым углом кронштейн, имеющий горизонтальный (25) и наклонный (26) участки. Предпочтительно выполнять такой кронштейн сваренным из двух прямых отрезков трубы. В подшипниках скольжения (направляющих (8)) установлен горизонтальный участок (25) ложа. Привод (7) переворотного устройства закреплен на конце горизонтального участка (25) кронштейна.
На конце наклонного участка (26) кронштейна закреплен корпус (9) подшипников бункера (3), в котором в подшипниках установлена ось вращения бункера.
Заявленное техническое решение не ограничено представленными выше примерами конкретного выполнения.
Порядок использования технического решения.
В бункер (3) загружают составляющие компоненты бетонной (или иной) смеси, включают двигатель, который через механическую передачу передает крутящий момент на ведомое звено, закрепленное на бункере. Бункер вращается, перемешивание происходит с помощью лопастей за счет гравитационных сил.
При использовании смесителя на поверхность бункера могут попадать компоненты смеси или готовая смесь (загрязнения). Это может быть смесь, остающаяся на поверхности бункера после операций выгрузки. Это могут быть излишки загруженных в бункер компонентов смеси, выливающиеся при смешивании.
За счет наличия козырька (21) такие загрязнения не скапливаются в нижней части бункера, а срываются с нее под действием силы тяжести.
Полученная смесь выгружается из бункера путем поворота штурвала (7) в разгрузочное положение. При необходимости выгрузки готовой смеси из бункера включается реверс вращения, обеспечивая смещение смеси в сторону выгрузки, что способствует повороту бункера и облегчает процедуру выгрузки смеси. От стремительного опрокидывания бункера предохраняет тормозное устройство, предварительно настроенное на необходимое сопротивление самопроизвольному опрокидыванию.
Смеситель снабжен автоматическим устройством для поддержания смеси в рабочем состоянии. При приостановке перемешивания смесь подвержена оседанию. Для предотвращения этого автоматическое устройство пуска двигателя включает смеситель на определенное технологическим процессом время - режим подмешивания. Это обеспечивает поддержание смеси в рабочем состоянии и повышает эффективность использования смесителя.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области строительства, а также в других областях, где требуется приготовление смесей.