ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
VIBRATORY MIXER OF LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к устройствам для смешивания, в частности к устройствам непрерывного действия, и может быть использовано для смешивания грубых, сочных, водянистых и концентрированных кормов.
Известен барабанный смеситель кормов а.с. №1666173, кл. B01F 19/02, 1987, содержащий барабан с винтовыми поверхностями, состоящий из секций, каждая из которых выполнена из одинаковых по площади пластин, имеющих форму равносторонних треугольников, соединенных между собой двумя своими сторонами по поверхности барабана и размещенных под углом друг к другу и к его оси, при этом секции соединены между собой свободными сторонами пластин и образуют разнонаправленные винтовые поверхности равного шага, а число пластин в секции является четным и как минимум равно шести.
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что смешивание производится с недостаточной интенсивностью смешивания и недостаточной интенсивностью взаимодействия компонентов кормов друг с другом, а также необходимость создания наклона барабана для транспортировки их от загрузки к выгрузке.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для приготовления кормов патент №2358620, кл. A23N 17/00, опубл. 20.06.2009, бюл. №17, содержащее станину, установленную на ней с приводом рабочую камеру тороидальной формы, выполненную из секций, выполненных из полос, согнутых в одну сторону по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полос, с попеременным образованием по длине полосы разных по размерам равносторонних и равнобедренных треугольников, при этом с двух сторон самого большого равностороннего треугольника расположены своими основаниями два одинаковых равнобедренных треугольника, с боковых сторон которых расположены два одинаковых равносторонних треугольника с расположенными к ним своими основаниями двумя одинаковыми равнобедренными треугольниками, на одном из которых расположен равносторонний треугольник, причем стороны меньших равносторонних треугольников отличаются от сторон больших равносторонних треугольников на одну и ту же линейную величину, а секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых треугольников с образованием по наружной и внутренней поверхностям  тороидальной рабочей камеры, направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и винтовых поверхностей, расположенных под углом друг к другу
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что смешивание производится с недостаточной интенсивностью смешивания и недостаточной интенсивностью взаимодействия компонентов кормов друг с другом на относительно небольшой длине (по окружности) рабочей камеры в виде тора.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, увеличение производительности и пути (длины) движения компонентов кормов в рабочей камере.
Техническое решение достигается тем, что в вибрационном устройстве для смешивания сыпучих материалов, содержащем упруго установленную на основании, снабженную приводом рабочую камеру, а рабочая камера выполнена пустотелой с криволинейной винтовой поверхностью, при этом камера смонтирована из жестко соединенных по кругу друг с другом четырех пустотелых секций, каждая секция изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к ее кромкам с образованием одинаковых или разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами в виде линий изгиба, расположенных на полосе на равных или разных расстояниях друг от друга, секции соединены друг с другом свободными сторонами четырехугольников, а полоса свернута в цилиндрические витки с образованием по наружной и внутренней поверхностям секций винтовых линий, имеющих в разрезе криволинейные поверхности в виде карманов полукруглой формы одинаковой или разной формы и размеров, при этом расстояние между линиями изгиба полосы равны сумме длин периметров геометрических фигур карманов.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого вибрационного устройства для смешивания сыпучих материалов.
1
2
2
1
Новизна заключается в том, что рабочая камера выполнена пустотелой с криволинейной винтовой поверхностью, при этом камера смонтирована из жестко соединенных по кругу друг с другом четырех пустотелых секций, что расширяет технологические возможности, при одних и тех же габаритах с рабочей камерой, выполненной в виде тора расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения компонентов кормов в предлагаемой рабочей камере, так как длина по периметру тора (окружности) диаметра D равна L=π·D, а длина по периметру квадрата равна L=4D (L>L).
Новизна обусловлена также тем, что рабочая камера смонтирована из жестко соединенных по кругу друг с другом четырех пустотелых секций, каждая секция изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к ее кромкам с образованием одинаковых или разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами в виде линий изгиба, расположенных на полосе на равных или разных расстояниях друг от друга, секции соединены друг с другом свободными сторонами четырехугольников, что расширяет технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения компонентов кормов в предлагаемой рабочей камере.
Новизна усматривается в том, что каждая секция изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к ее кромкам с образованием одинаковых или разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами в виде линий изгиба, расположенных на полосе на равных или разных расстояниях друг от друга из одной полосы, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что карманы полукруглой формы по периметру рабочей камеры могут быть одинаковой или разной формы и размерами, что расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что расстояния между линиями изгиба полосы равны сумме длин периметров геометрических фигур карманов, что расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в том, что по внутренней поверхности рабочей камеры образованы криволинейные поверхности, которые по периметру могут быть различными не только по форме, но и по размерам, что обеспечивает изменение направления движения компонентов кормов, в результате повышается производительность и расширяются технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что секции, из которых собрана рабочая камера, по периметру смонтированы из полос с размеченными на них четырехугольниками разных по площади и размерам, поэтому интенсивность и производительность приготовления кормов возрастает, расширяются технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру рабочей камеры проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение компонентов кормов в каждом сечении рабочей камеры, а значит повышение производительности и расширение технологических возможностей.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что четырехугольники полос, из которых смонтированы секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии рабочей камеры, поэтому степень сжатия компонентов кормов возрастает, процесс приготовления кормов интенсифицируется.
Новизна заключается также в том, что рабочая камера изготовлена из секций, стенки которых разнонаклонены не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения компонентов кормов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечения рабочей камеры, что усложняет траектории их движения и увеличивает интенсивность приготовления кормов и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что при работе вибратора, установленного горизонтально (в отличие от аналога - патент №2358620, кл. A23N 17/00, опубл. 20.06.2009, Бюл. №17, у которого вибратор установлен вертикально), компоненты кормов, совершающие циркуляционное движение внутри рабочей камеры в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии рабочей камеры, получают дополнительное движение от наклоненных друг к другу стенок криволинейных карманов всех восьми секций, что расширяет технологические возможности и повышает производительность приготовления кормов
Новизна заключается также в том, что каждая секция изготовлена, по меньшей мере, из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к ее кромкам с образованием одинаковых или разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами в виде линий изгиба, расположенных на полосе на равных или разных расстояниях друг от друга, секции соединены друг с другом свободными сторонами четырехугольников, а полоса свернута в цилиндрические витки, с образованием по наружной и внутренней поверхностям секций винтовых линий, имеющих в разрезе криволинейные поверхности в виде карманов полукруглой формы одинаковой или разной формы и размеров, при этом расстояние между линиями изгиба полосы равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов, что расширяет технологические возможности и повышает производительность приготовления кормов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображено вибрационное устройство для смешивания сыпучих материалов, общий вид; на фиг. 2 - рабочая камера в форме квадрата, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - одна из четырех секций, выполненная в виде пустотелого кругового сектора, вид сверху; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 7 - полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг. 8 - полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая по прямым линиям сгиба; фиг. 9 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг. 10 - одна из четырех пустотелых прямолинейных секций с карманами криволинейной формы, общий вид; на фиг. 11 - разрез В-В на фиг. 10; на фиг. 12 - полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для карманов криволинейной формы пустотелой прямолинейной секции на фиг. 10; на фиг. 13 - полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов криволинейной формы; фиг. 14 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в цилиндрический виток.
Вибрационное устройство для смешивания сыпучих материалов (фиг. 1) состоит из рабочей камеры 1, установленной на платформе 2, снабженной вибратором 3. Платформа 2 посредством пружин 4 установлена на основании 5.
Рабочая камера 1 выполнена (фиг. 2) пустотелой с криволинейной винтовой поверхностью (фиг. 3) в виде карманов криволинейной формы и смонтирована из жестко соединенных по кругу друг с другом четырех пустотелых секций 6, 7, 8, 9 с четырьмя прямолинейным секциями 10, 11, 12, 13 (фиг. 2).
Секции 6, 7, 8, 9 выполнены (фиг. 4) с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов криволинейной формы 14, 15, 16, 17, 18, 19 (фиг. 5) и смонтированы из полосы 20 (фиг. 6), на которой размечены прямоугольники 21 и линии сгиба 22, размещенные на равных расстояниях друг от друга, равных длине развертки периметра криволинейных карманов, например, для карманов 14, 15, 16, 17, 18, 19 на расстояниях L и под углом α к кромкам полосы 20.
1
2
3
4
5
6
На полосе 20 размечены также линии обрезки 23 кромок полосы 20, показанных на фиг. 6 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 23 участки полосы 20 (на фиг. 6 эти участки полосы 20 заштрихованы) отрезаются, и полоса 20 приобретает вид, показанный на фиг. 7, у которой линии сгиба 22 полосы 20 разные по длине L, L, L, L, L, L, с образованием при этом разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - линиям сгиба 22, параллельных друг другу. Полоса 20 (фиг. 7) после обрезки кромок прямоугольников 21 по линии обрезки 23 сгибается по прямым линиям, размещенным под углом α к кромкам полосы 20 с образованием криволинейных поверхностей 24 (фиг. 8) с кромками 25 и 26, и затем сворачивается в кольцо-подсекцию 27 (фиг. 9) с криволинейной внутренней поверхностью в виде карманов 14, 15, 16, 17, 18, 19. Кромки 25 и 26 полосы 20 после сворачивания в кольцо-подсекцию 27 соединяются известными методами, например, сваркой, пайкой и т.д. с образованием подсекции-кольца 27. Затем подсекции 27 соединяют друг с другом известными способами в виде секций 6, 7, 8, 9.
Таким образом, секции 6, 7, 8, 9 (фиг. 2, фиг. 3), изготовлены с многозаходной винтовой поверхностью и винтовыми линиями с винтовыми канавками внутри секций 6, 7, 8, 9 в виде карманов криволинейной формы под углом к их продольной оси.
Секции 6, 7, 8, 9 (фиг. 4, фиг. 5) с криволинейной винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметрам и образованием по его внутренней поверхностей карманов криволинейной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий могут быть изготовлены и иным способом.
Четыре пустотелые прямолинейные секции 10, 11, 12, 13 (фиг. 10, фиг. 11) с карманами криволинейной формы, например секция 10, изготовлены, по крайней мере, из одной полосы 28, соединенной по продольным кромкам 29 (показаны на фиг. 10 штрихпунктирной линией) известными методами, например сваркой, с образованием по наружной и внутренней поверхностям винтовых линий (на фиг. 10 часть одной из винтовых линий показана утолщенной линией 30-31-32-33-34-35-36) и винтовых поверхностях (фиг. 11) криволинейной формы в виде карманов внутренней поверхности полукруглой формы 37, 38, 39, 40, 41, 42.
1
Полоса 28 (фиг. 12, фиг. 13) согнута по прямым линиям 43 под одинаковыми углами β к кромкам полосы 29, размещенным на расстояниях, равных длине развертки периметра криволинейных карманов, например, для кармана 42 на расстояниях L.
Полоса 28 после сгиба (фиг. 13) свернута в цилиндрические витки (фиг. 14), соединенные друг с другом по продольным кромкам 29 известными методами, например сваркой, в пустотелую прямолинейную секцию, например 10, 11, 12, 13.
Пустотелые прямолинейные секции, например 10, 11, 12, 13, жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 6, 7, 8, 9 (фиг. 2) по линиям стыковки I-I,  II-II, III-III, IV-IV, V-V, VI-VI, VII-VII c образованием непрерывной пустотелой рабочей камеры 1 с криволинейной винтовой поверхностью по внутреннему периметру в виде карманов криволинейной формы.
Вибрационное устройство для приготовления растворов работает следующим образом.
Возмущающая сила вибратора 3 через стенки рабочей камеры 1 передается частицам компонентов кормов, находящимся внутри рабочей камеры 1. Частицы компонентов под влиянием вибрации совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии пустотелой рабочей камеры 1 и карманов криволинейной формы по ее периметру. Наличие криволинейных разнонаправленных элементов, в том числе карманов по периметру рабочей камеры 1 изменяет направление движение компонентов кормов, в результате чего компоненты кормов не только приобретают направленное движение от загрузки к выгрузке, но в результате образуются также зоны сжатия по всей длине пути компонентов кормов внутри рабочей камеры 1, повышается производительность приготовлениия кормов, расширяются технологические возможности.
Частицы компонентов кормов не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, смешиваясь, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению рабочей камеры 1. Так как по длине рабочей камеры 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц компонентов кормов, т.е имеет место повышение производительности приготовления кормов. Наличие винтовых поверхностей и винтовых линий по периметру рабочей камеры обеспечивает движение компонентов кормов, что способствует не только усложнению траекторий их движения, но и их перемещению по проходному сечению рабочей камеры 1 от загрузки к выгрузке. При движении компонентов кормов по проходному сечению рабочей камеры 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разряжения в каждом сечении рабочей камеры 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс приготовления кормов и расширяет технологические возможности.
Технико-экономические преимущества возникают за счет выполнения рабочей камеры вибрационного устройства для смешивания сыпучих материалов из жестко соединенных по кругу друг с другом секций, поверхность которых снабжена однонаправленными винтовыми линиями и винтовыми поверхностями, в виде карманов криволинейной формы, которые и обеспечивают изменение направления движения потоков компонентов кормов и расширение технологических возможностей.