БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА
CONCRETE MIXER FOR CONCRETE MAKING

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в строительстве и производстве строительных материалов. Техническим решением является расширение технологических возможностей.
Техническое решение достигается тем, что бетоносмеситель для приготовления бетона, характеризующийся тем, что он выполнен в виде коаксиально смонтированного в наружном винтовом барабане внутреннего винтового барабана, поверхность которого образована плоскими элементами, дискретно расположенными по периметру, разнонаправленными по отношению к винтовым линиям различного шага и с различным числом направленных навстречу друг другу витков, образующих винтовые линии постоянного шага, для активации и транспортирования сыпучих компонентов в горизонтальных направлениях навстречу подаче воды затворения, а наружный винтовой барабан для бетоносмешивания выполнен в виде многозаходного винтового конического барабана с разнонаправленными винтовыми поверхностями равного шага и равного числа направленных навстречу друг другу витков, образующих винтовые линии переменного шага, причем наружный винтовой конический барабан и внутренний винтовой барабан выполнены секционными, при этом секции барабана изготовлены из поочередно соединенных по периметру равносторонних и равнобедеренных треугольников, стороны которых равны друг другу, но основания равнобедеренных треугольников больше длины их боковых сторон, а секции внутреннего винтового барабана изготовлены из равносторонних треугольников, при этом бетоносмеситель снабжен жестко смонтированным с внутренним винтовым барабаном питателем, выполненным в виде снабженной конусом обечайки, внутри которой закреплена жестко двухступенчатая винтовая навивка, ступень большего диаметра которой длиной 1,25 витка и не менее закреплена жестко в обечайке, а ступень меньшего диаметра винтовой навивки смонтирована консольно, причем шаг витков большого диаметра в 1,5 раза меньше шага витков меньшего диаметра.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого бетоносмесителя для приготовления бетона.
Новизна заключается в том, что выполнение наружного винтового барабана и внутреннего винтового барабана с винтовыми линиями различного шага, взаимонаправленными навстречу друг другу, обеспечивает не только интенсивное перемешивание цемента и инертных составляющих, но и обеспечивается измельчение инертных материалов на мелкие фракции. Кроме того, выполнение бетоносмесителя коаксиальным обеспечивает сокращение его габаритов почти вдвое, при этом одновременно с транспортировкой и активацией сухих компонентов происходит изменение направления движения их после смачивания водой затворения и их возврат в обратном направлении.
Новизна заключается в том, что выполнение устройства в виде коаксиально смонтированного наружного винтового барабана и внутреннего винтового барабана обеспечивает не только сокращение габаритов бетоносмесителя, но значительное сокращение энергозатрат за счет использования тепла, выделяющегося в процессе активации на нагрев бетонной смеси при его транспортировке и затворении водой в наружном винтовом барабане.
Новизна усматривается также в том, что при оформлении винтовых поверхностей наружного винтового барабана и внутреннего винтового барабана дискретно расположенными по отношению к винтовым линиям плоскими элементами в каждой точке возникают равнонаправленные составляющие движения, что усиливает эффект перемешивания компонентов бетонной смеси, благодаря наличию разнонаправленности плоских элементов поверхностей наружного винтового барабана и внутреннего винтового барабана. В результате этого в полостях наружного винтового барабана и внутреннего винтового барабана возникают мощные взаимно направленные потоки, приводящие к разрушению пограничных слоев на гранулах гравия, песка и цемента, интенсифицируется смешивание слоев инертных составляющих и цемента, увеличивается площадь теплопередачи и значительно повышается интенсивность теплообмена, а значит и нагрева бетонной смеси, транспортируемой в наружном винтовом барабане. При такой конструкции обеспечивается интенсивность смешивания в результате нарушения стационарности движения потоков масс исходного сырья и воды, увеличивается площадь теплопередающих поверхностей как компонентов бетонной смеси, так и стенок наружного винтового барабана и внутреннего винтового барабана.
Новизна усматривается также в том, что бетоносмеситель для приготовления бетона снабжен жестко смонтированным с внутренним винтовым барабаном питателем, выполненным в виде снабженной конусом обечайки, внутри которой закреплена жестко двухступенчатая винтовая навивка, ступень большего диаметра которой длиной 1,25 витка и не менее закреплена жестко в обечайке, а ступень меньшего диаметра винтовой навивки смонтирована консольно, причем шаг витков большого диаметра в 1,5 раза меньше шага витков меньшего диаметра, что не только предотвращает возврат компонентов бетонной смеси стенками внутреннего винтового барабана, направленными в направлении, противоположном направлению движения компонентов бетонной смеси, но и обеспечивает надежность подачи компонентов из приемной воронки во внутренний винтовой барабан даже при наличии крупных гранул, так как исключается «заедание» (стопорение) шнека за счет его подвижности в поперечном направлении относительно приемной воронки из-за консольного его выполнения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
фиг.1 поясняет общий вид предлагаемого бетоносмесителя для приготовления бетона;
фиг.2 - вид сверху на фиг.1;
фиг.3 - разрез А-А на фиг.1;
фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1;
фиг.5 - вид А на фиг.1;
фиг.6 - вариант конструкции наружного винтового барабана;
фиг.7 - вид Б на фиг.6;
фиг.8 - вид В на фиг.6;
фиг.9 - вариант конструкции внутреннего винтового барабана;
фиг.10 - конструкция питателя.
Бетоносмеситель для приготовления бетона (фиг.1, 2, 3, 4, 5) содержит приемную воронку 1, питатель 2, внутренний винтовой барабан 3, трубу для подачи воды затворения 4, наружный винтовой барабан 5, приемный бункер 6, раму 7 с закрепленным на ней приводом 8, передающим вращение от двигателя 9 посредством ременной передачи 10, редуктора 11, шестерни 12, венцового колеса 13, в котором жестко смонтирован наружный винтовой барабан 5. На раме 7 закреплены опорные катки 14, на которых покоится опорное кольцо 15, которое тоже жестко скреплено с наружным винтовым барабаном 5, в котором жестко коаксильно закреплен внутренний винтовой барабан 3.
Внутренний винтовой барабан 3 скреплен с наружным внутренним барабаном 5 с помощью спиц 16 и 17.
От радиального перемещения наружного винтового барабана 5 предохраняют опорные два ролика 18.
Наружный внутренний барабан 5 (фиг.6) выполнен в виде винтовой многозаходной пустотелой конической колонны, собранной из секций 19, которые, в свою очередь, выполнены из равносторонних треугольников 20 и равнобедренных треугольников 21, поочередно собранных своими боковыми сторонами 22 и 23 друг с другом. Основания равнобедренных треугольников 24 больше его сторон 23 и 22. Число равносторонних 20 и равнобедренных 21 треугольников в секции 19 равно, как минимум 6, должно быть четным числом и не имеет ограничений в сторону их увеличения. На фиг.6, 8 показаны утолщенной линией одна из винтовых линий основного направления 25-26-27-28-29 и одна из винтовых линий противоположного направления 30-26-31-32-33. Такое конструктивное оформление обеспечивает не только интенсивное смешивание расположенными под углом друг к другу и к продольной оси вращения наружного винтового барабана плоских треугольников, но за счет естественного уклона конуса наружного барабана создает условия для перемещения бетонной смеси вдоль горизонтальной оси.
Внутренний винтовой барабан 3 (фиг.9) смонтирован из тетраэдальных пустот, собранных из равносторонних треугольников.
Вершины тетраэдров образуют явно выраженные трехходовые винтовые ломаные линии основного направления 34-35-36-37-38-39, 40-41-42-43-44, 45-46-47-48-49, с помощью которых и происходит транспортировка компонентов бетонной смеси от загрузки в горизонтальном направлении.
Внутренний винтовой барабан 3, как видно на фиг.9, имеет не только по периметру трехходовые винтовые линии основного направления большого шага, но и две ломаные винтовые линии противоположного направления меньшего шага, противонаправленные винтовым линиям основного направления - трехходовым линиям. Это линии 48-37-42-46-35-40 и 38-43-47-36-41-45, шаг которых меньше шага трехходовых линий основного направления в 4 раза.
Так как количество и шаг винтовых линий основного направления больше количества и шага винтовых линий противоположного направления, цемент и инертные материалы не только интенсивно смешиваются, но и транспортируются от загрузки в горизонтальном направлении.
Питатель 2 состоит (фиг.10) из винтовой навивки большого диаметра 50, которая жестко прикреплена (приварена, например) по наружному своему диаметру к обечайке 51, которая, в свою очередь, жестко прикреплена к фланцу 52. Фланец 52 имеет отверстия для закрепления всего устройства питания жестко к фланцу внутреннего винтового барабана 3. Обечайка 51 снабжена конусом 53, в который входит цилиндрический патрубок приемной воронки 1 (фиг.1). К винтовой навивке 50 жестко прикреплена винтовая нививка 54, диаметр которой меньше диаметра цилиндрического патрубка приемной воронки 1. Шаг винтовой навивки 50 в 1,5 раза меньше шага винтовой навивки 54, причем в винтовой навивке 50 не менее 1,25 витка, что обеспечивает перекрытие входного отверстия внутреннего винтового барабана 3 и не допускает возврата компонентов бетонной смеси стенками внутреннего винтового барабана, направленными в направлении, противоположном направлению движения компонентов бетонной смеси.
Консольное закрепление винтовой навивки меньшего диаметра, которая непосредственно производит транспортировку компонентов из патрубка приемной воронки 1, обеспечивает не только технологичность сборки узлов устройства, но и надежность работы приемника, предохраняя его от поломок в случае попадания негабаритных гранул материалов, что обеспечивается подвижностью и гибкостью консольно закрепленных витков малого диаметра винтовой навивки 54. Так как приемник 2 закреплен жестко с внутренним винтовым барабаном 3 и получает вращение от него, то отпадает необходимость в специальном приводе для питателя 2, что упрощает конструкцию бетоносмесителя в целом и снижает энергозатраты.
Предлагаемый бетоносмеситель работает следующим образом. Цемент и инертные гравий с песком  непрерывным потоком загружаются в приемную воронку, из которой с помощью питателя 2 поступают во внутреннюю полость внутреннего винтового барабана. Внутренний барабан 3 транспортирует цемент и инертные песок и гравий навстречу поступающему в полость внутреннего винтового барабана 3 потоку воды затворения, подаваемой трубой 4. В процессе транспортирования компонентов бетонной смеси внутреннего барабана 3 происходит активация сухих компонентов и цемента, разрушение крупных фракций их на более мелкие, интенсивное перемешивание частиц цемента в объемах инертных материалов, а также равномерное распределение частиц песка в частицах гравия. Причем, так как процесс смешивания производится до начала процесса затворения водой, то и качество смешивания сухих компанентов значительно выше и процесс смешивания сокращается во времени.
Сухая бетонная смесь транспортируется навстречу потоку воды затворения, создаются встречные потоки и полужидкая бетонная смесь поступает из внутренней полости винтового барабана 3 во внутреннюю полость наружного винтового барабана 5, в котором окончательно происходит процесс бетоносмешивания и вывод готового бетона в приемный бункер 6. В процессе активации сухих компонентов бетонной смеси во внутреннем винтовом барабане 3 возникает тепло, которое за счет большой площади поверхности внутреннего винтового барабана и интенсивного движения граничных слоев сухих компанентов передается стенкам внутреннего винтового барабана и через эти стенки бетонной смеси, транспортируемой во внутренней полости наружного винтового барабана 5, т.е. осуществляется подогрев бетонной смеси.
Технико-экономические преимущества изобретения возникают за счет сокращения габаритов по длине, повышения эффективности в результате интенсификации процесса смешивания при увеличении взаимодействия потоков масс компонентов бетонной смеси в сухом виде и итенсификации процесса взаимодействия противонаправленных потоков воды затворения и потоков масс компонентов бетонной смеси предварительно тщательно смешанных с равномерно распределенными в этих массах частиц цемента за счет использования тепла, выделяющегося при активации сухих компонентов на нагрев бетонной смеси при бетоносмешивании, за счет отказа от индивидуального привода питателя и вращения его от внутреннего винтового барабана.