БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
CONCRETE MIXER OF CONTINUOUS ACTION

Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и бетонных смесей.
Известен бетоносмеситель (патент РФ №2044643, кл. В28С 5/18, 1995), содержащий снабженный приводом корпус в виде соединенных между собой элементов с образованием многогранной наружной и внутренней поверхностей.
Недостатками известного устройства являются недостаточная интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вибрационный бетоносмеситель (патент РФ №2398678, кл. В28С 5/20, 2010), содержащий размещенный на станине посредством введенной в устройстве рамы с пневмобаллонами и снабженный приводом корпус, выполненный из секций, смонтированных по периметру из поочередно соединенных двух прямоугольников и двух параллелограммов с образованием по торцам секций квадрата, при этом квадрат последующей секции повернут относительно предыдущего на угол 180° с образованием по периметру зигзагообразных линий одного направления.
Недостатками известного устройства являются недостаточная интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, ограниченные технологические возможности.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей за счет повышения интенсивности взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, придания компонентам растворов или бетонных смесей сложного пространственного движения и расширение технологических возможностей.
Техническое решение достигается тем, что в бетоносмесителе непрерывного действия, содержащем размещенный на станине посредством введенной в устройстве рамы с пневмобаллонами и снабженный приводом корпус, корпус смонтирован из секций, разных по форме и размерам, увеличивающимся от загрузки к выгрузке, соединенных последовательно и поочередно, при этом первая секция выполнена из двух подсекций, одна из которых смонтирована из двух больших разносторонних треугольников, соединенных своими основаниями с боковыми сторонами большой равносторонней трапеции, а вторая подсекция смонтирована из малой равносторонней трапеции, к боковым сторонам которой присоединены своими меньшими боковыми сторонами два малых разносторонних треугольника, основания которых равны большим боковым сторонам треугольников первой подсекции, которыми подсекции соединены друг с другом, причем верхние основания трапеций двух подсекций равны друг другу и равны малым боковым сторонам треугольников первой подсекции с образованием малого входного отверстия секции, а нижние основания трапеций равны друг другу и равны большим боковым сторонам треугольников второй подсекции с образованием большого выходного отверстия секции, к которому присоединена вторая секция, выполненная в виде прямой треугольной призмы, образованной сечением куба по диагонали, при этом по всей длине корпуса смонтирована цилиндрическая пружина, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, и снабжен трубопроводом с неподвижной конической винтовой насадкой для подачи воды затворения на расстояние L.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне бетоносмесителя непрерывного действия.
Новизна обусловлена также тем, что элементы, из которых собраны секции корпуса, разные по площади, размерам и конфигурации, взаимодействуют с движущимися внутри корпуса частицами цемента, инертными материалами и водой затворения, направлены друг к другу под некоторыми углами и поэтому направляют компоненты бетона под разными углами, что увеличивает интенсивность приготовления бетона, энергоемкость и частоты взаимодействия частиц компонентов бетона и расширяет технологические возможности.
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 винтовыми поверхностями корпуса 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 винтовыми поверхностями и охватывают поэтому большие объемы масс смешанных инертных материалов и цемента, активизируя таким образом процесс затворения и бетоносмешивания, расширяя 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 за счет сообщений компонентам бетона (инертным и цементу), сначала в сухом состоянии, а затем и воде затворения дополнительных каскадных перемещений, за счет того, что корпус выполнен из секций, разных по форме и размерам, соединенных между собой определенным образом, и представляет собой условно коническую винтовую пустотелую поверхность с ломаными винтовыми линиями разного шага и с разным количеством направленных навстречу друг другу винтовых линий, значительно возрастает интенсивность процесса приготовления бетона.
Новизна усматривается в том, что по всей длине корпуса смонтирована цилиндрическая пружина, которая обеспечивает не только перемещение в обратном направлении oт выгрузке к разгрузке в радиальном направлении частиц цемента, инертных материалов в обратном направлении, но и способствует интенсификации процесса приготовления бетона. Такое радиальное движение в обратном направлении обеспечивается за счет того, что частицы компонентов бетона, совершающих движение внутри корпуса в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии корпуса, встречаясь с витками пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются от выгрузке к загрузке, что создает противопотоки масс компонентов бетона, увеличивает интенсивность процесса приготовления бетона и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине корпуса цилиндрическая пружина снабжена устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения компонентов бетона и воды, обеспечивает регулирование интенсивности частиц компонентов бетона, расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что элементы, из которых собраны секции корпуса, разные по площади, по размерам и конфигурации, поэтому интенсивность приготовления бетона значительно возрастает, так как эти элементы, работая как полк, захватывают разные по объему порции цемента и инертных компонентов, а также воды затворения, направляют их навстречу друг другу, интенсифицируя процесс приготовления бетона.
Новизна заключается также в том, что шаг винтовых линий основного направления корпуса в два раза больше шага винтовых линий противоположного направления, и количество их заходов тоже в два раза больше противоположного, наряду с интенсификацией процесса приготовления бетона обеспечивается перемещение компонентов бетона и воды вдоль горизонтальной оси корпуса, что исключает необходимость монтажа корпуса под углом к горизонту, т.е. 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 противонаправленных друг другу ломаных винтовых линий, что нарушает стационарность движения цемента и инертных материалов, повышает производительность приготовления бетона и расширяет технологические возможности.
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 асимметричном движении масс компонентов растворов и бетонных смесей в результате нарушения стационарности движения их потоков геометрической формой корпуса, их взаимным расположением относительно друг другу и к оси вращения.
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 предлагаемого изобретения заключается в том, что корпус выполнен из секций, разных по форме и размерам, соединенных между собой определенным образом в виде пустотелой многозаходной винтовой поверхности. Секции корпуса при вращении захватывают как ковши порции компонентов бетона, воды затворения и сообщают им дополнительное каскадное перемещение, что обеспечивает возрастание интенсивности приготовления бетона и расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен бетоносмеситель непрерывного действия, 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 - первая секция в сборе, аксонометрическая проекция; на фиг.6 - первая подсекция первой секции в сборе, аксонометрическая проекция; на фиг.7 - вторая подсекция первой секции, аксонометрическая проекция; на фиг.8 - вторая секция, аксонометрическая проекция; на фиг.9 - схема сборки из секций корпуса бетоносмесителя непрерывного действия.
Бетоносмеситель непрерывного действия (фиг.1, фиг.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 пневмобаллонах 10, которые закреплены на станине 11. Бетоносмеситель непрерывного действия снабжен трубопроводом 12 с неподвижной конической винтовой насадкой 13 (на чертеже не показана) 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 трубопроводу 12, приобретает вращательное движение и на выходе винтовой насадки 13 завихряется (закручивается) и, таким образом, увеличивается площадь контакта воды затворения с сухой смесью цемента и инертными материалами. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения в противоположном направлении - создания противопотоков частиц компонентов растворов, бетона и воды внутри корпуса 1 смонтирована цилиндрическая пружина 14, которая оборудована устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины 14 путем ее растяжения или сжатия (на фигурах не показано). Регулировка величины шага витков цилиндрической пружины 14 может производиться также в процессе приготовления растворов, бетона, т.е в процессе работы бетоносмесителя. В зависимости от требуемого времени бетоносмешивания, качества смеси и требуемого времени приготовления раствора или бетона устанавливается такой шаг пружины 14, который отвечает оптимальным условиям бетоносмешивания. Например, если уменьшить шаг пружины 14, изменяется скорость движения потока компонентов бетона и воды в обратном направлении, а значит соответственно их скорость перемещения от загрузке к выгрузке уменьшается. В нужном положении пружину 14 фиксируют известными приспособлениями (на чертеже не показаны).
1
2
1
2
Корпус 1 (фиг.3, фиг.4) смонтирован (фиг.9) из поочередно соединенных двух разных секций - первой секции - А (фиг.5) и второй секции - Б (фиг.6) и снабжен разнонаправленными ломаными коническими винтовыми линиями с переменным по длине корпуса 1 шагом S и S. Шаг четырех ломаных конических винтовых линий S, одна из которых показана на фиг.3, фиг.4 утолщенной линией 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, вдвое больше шага двух ломаных конических винтовых линий противоположного направления S, одна из которых показана на фиг.3, фиг.4 утолщенной линией 25-16-17-26-27-28-29-19-20-30-31-32-33-22-23-34-35-36. Секции А и Б отличаются друг от друга не только по форме, но и размерами. Первая секция А (фиг.5) смонтирована из двух подсекций 37 (фиг.6) и 38 (фиг.7), соединенных друг с другом сторонами 39 и 40 (фиг.5). Подсекция 37 (фиг.6) смонтирована из большой равносторонней трапеции 41 и двух разносторонних треугольников 42 и 43, основания которых равны боковым сторонам трапеции 41, по которым они соединены под углом 90°. Боковые стороны 44 и 45 треугольников 42 и 43 равны верхнему основанию 46 трапеции 41 с нижним основанием 74. Вторая подсекция 38 (фиг.5) смонтирована (фиг.7) из малой равносторонней трапеции 48, которая соединена своими боковыми сторонами 49 и 50 под углом 90° с малыми боковыми сторонами треугольников 51 и 52. Большие боковые стороны 53 и 54 треугольников 51 и 52 равны нижнему основанию 55 малой трапеции 48 и нижнему основанию 47 (фиг.6) большой трапеции 41 с образованием большого выходного отверстия первой секции. Верхнее основание 56 малой трапеции 48 второй подсекции (фиг.7) равно верхнему основанию 46 трапеции 41 и боковым сторонам 44 и 45 треугольников 42 и 43 первой подсекции (фиг.6) с образованием малого входного отверстия первой секции. Поэтому при соединении подсекций 37 и 38 (фиг.5), так как стороны 44, 45, 46, 56, образующие входное отверстие первой секции, равны друг другу и расположены под углом 90°, то образуется входное отверстие квадратной формы, а стороны 53, 54, 55, 47, образующие выходное отверстие первой секции, тоже равны друг другу и расположены тоже под углом 90°, то образуется выходное отверстие тоже квадратной формы, по которому к первой секции А присоединяется вторая секция Б.
Вторая секция Б (фиг.8) выполнена в виде прямой треугольной призмы, образованной сечением куба по диагонали с образованием сторон 57, 58, 59, по которым вторая секция Б присоединяется к выходному отверстию первой секции А после поворота на 90° (фиг.9).
Монтаж корпуса 1 (фиг.9) производится в следующей последовательности:
- к первой секции А с входным отверстием квадратной формы, равным, например, а=500 мм, и выходным отверстием квадратной формы, например б=600 мм, присоединяется после поворота на 90° вторая секция Б с размерами сторон, в=600 мм, к которой в свою очередь после поворота на 90° присоединяется следующая первая секция А с размерами квадратного входного отверстия, равного уже с=600 мм, и выходным квадратным отверстием д=700 мм. К выходному отверстию этой секции присоединяется следующая вторая секция Б уже с размерами сторон ж=700 мм и т.д. Монтаж секций корпуса 1 в дальнейшем производится секциями А и Б, с размерами входных и выходных квадратных отверстий, увеличивающимися от загрузки к выгрузке последовательно и поочередно. Такое конструктивное оформление корпуса 1 обеспечивает изменение по длине корпуса 1 не только размеров проходного сечения корпуса 1 (фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5), но и формы проходного сечения корпуса 1. 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 материала.
Бетоносмеситель непрерывного действия работает следующим образом.
Корпус 1 через загрузочное устройство 2 заполняется непрерывным потоком компонентами растворов или бетонных смесей (цементом и инертными - 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.
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. 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 корпуса 1, то имеет 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 асимметричном движении компонентов растворов или бетонов и возникновения дебаланса в результате нарушения стационарности их движения геометрической формой секций корпуса 1, их взаимным расположением относительно друг друга 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 сложно пространственного движения компонентов растворов или бетонных смесей и низкочастотным их колебаниям повышается 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, 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 при выходе из винтовой насадки 13 трубопровода 12. 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, приготовления, и они направляются в сторону выгрузки. Радиальное движение компонентов бетонов и растворов в обратном направлении обеспечивается за счет того, что частицы компонентов бетонов и растворов, совершающих циркуляционное движение внутри корпуса 1 в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии корпуса 1, встречаясь с витками неподвижно закрепленной пружины 14, изменяют траекторию своего движения и направляются в обратном направлении, сталкиваясь при этом с частицами компонентов растворов и бетонов, движущихся в направлении выгрузки. Частота движения и соударений частиц компонентов растворов и бетонов определяется не только количеством граней многогранной винтовой поверхности корпуса 1, но и наличием витков и шагом цилиндрической пружины 14, смонтированной стационарно (неподвижно) внутри корпуса 1. Поэтому в предлагаемой конструкции бетоносмесителя обеспечивается активная циркуляция частиц цемента и частиц инертных составляющих и воды затворения. Таким образом, частицы компонентов растворов и бетонов, а также порций воды, преодолевая сопротивление встречных потоков от витков пружины 14, совершают сложное пространственное движение, и готовые растворы или бетонные смеси через втулку 5 выгружаются в разгрузочное приспособление 3.
Технико-экономические преимущества возникают за счет придания компонентам растворов или бетонных смесей сложного пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а также создания противопотоков компонентов бетонов и растворов пружиной 14, 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 винтовая насадка, 13, которая ускоряет процесс затворения водой за счет закручивания ее потоков.