БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬ
CONCRETE MIXING MACHINE

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в строительстве и производстве строительных материалов.
Известен бетоносмеситель непрерывного действия (патент РФ №2397865, МПК В28С 5/08, опубл. 27.08.2010, бюл. №24), содержащий средства для загрузки и выгрузки, имеющий привод вращения барабан, выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми канавками внутри корпуса в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны карманов криволинейной формы винтовой поверхности, расположенными внутри поперечного сечения барабана, изготовлен из трех и более одинаковых полос, скрученных в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на цилиндрической оправке полос прямоугольной формы, с образованием по периметру корпуса трех и более внутренних криволинейных поверхностей выпуклой формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения барабана
Недостатками известного устройства являются большие габариты по длине и недостаточная производительность, ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бетоносмеситель для приготовления бетона (патент РФ №2351467, МПК В28С 5/14, опубл. 10.04.2009, бюл. №10), содержащий узел загрузки, емкость с винтовыми каналами на внутренней поверхности, выполненной в виде коаксиально установленных с зазором внутреннего и наружного барабанов, устройство для подачи воды затворения, бункер готового продукта, раму с приводом.
Недостатками известного устройства являются  сложность изготовления из большого количества отдельных треугольников и ограниченные технологические возможности, недостаточная производительность.
Техническим решением является упрощение изготовления емкости с винтовыми каналами и расширение технологических возможностей, повышение производительности.
Техническое решение достигается тем, что в бетоносмесителе, содержащем узел загрузки, емкость с винтовыми каналами на внутренней поверхности, выполненной в виде коаксиально установленных с зазором внутреннего и наружного барабанов, устройство для подачи воды затворения, бункер готового продукта, раму с приводом, внутренний барабан смонтирован из направляющих элементов, изготовленных в виде трех прямоугольных полос с напусками, согнутых попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос, с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно, в противоположные стороны, при этом полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70°, с образованием по внутреннему периметру трех ломаных винтовых канавок основного направления и одной ломаной винтовой канавки противоположного направления, а по наружному периметру трех ломаных винтовых линий основного направления и одной ломаной винтовой линии противоположного направления, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников, при этом по периметру барабана образованы напуски прямоугольной формы, расположенные последовательно с зазорами друг за другом по ломаным винтовым линиям основного направления, а наружный барабан изготовлен из трех и более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине наружного барабана от загрузки к выгрузке, на которых попеременно с их противоположных сторон под углом  60° выполнены зоны ослабленного сечения - надрезы со скошенными стенками посредством фрезерования или обработки давлением, затем полосы скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке с образованием по периметру наружного барабана трех и более винтовых канавок и винтовых линий левого и правого направлений с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции бетоносмесителя.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабанов по периметру позволяет не только обеспечить плавное продольное перемещение потоков компонентов бетона от загрузки к выгрузке, но и обеспечить интенсивное взаимодействие частиц компонентов бетона друг с другом и со стенками внутреннего и наружного барабанов, что расширяет технологические возможности бетоносмесителя.
Новизна заключается также в том, что внутренний барабан выполнен из направляющих элементов, выполненных в виде трех прямоугольных полос с напусками прямоугольной формы, расположенных по периметру внутреннего барабана последовательно друг за другом с зазорами по ломаным винтовым линиям основного направления, что обеспечивает увеличение интенсивности смешиваемости потоков компонентов бетона, увеличивает интенсивность приготовления бетона и расширяет технологические возможности
Новизна заключается также в том, что по наружному периметру внутреннего барабана выполнены напуски прямоугольной формы, что обеспечивает увеличение интенсивности смешиваемости частиц и потоков компонентов бетона, увеличивает интенсивность приготовления бетона и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы переменной ширины в поперечном направлении образованы внутри наружного по его длине многогранные криволинейные поверхности, что не только изменяет траекторию движения частиц компонентов бетона в каждой точке поверхности наружного барабана, но и ускоряет процесс движения частиц компонентов бетона, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что наружный барабан изготовлен из трех и более полос трапециевидной формы, что упрощает изготовление наружного барабана, расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается в том, что полосы, из которых изготовлен наружный барабан, скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке с образованием по периметру наружного барабана трех и более плавных винтовых канавок и плавных винтовых линий левого и правого направлений с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке, что повышает качество бетона и расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения внутреннего и наружного барабанов изменяются от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц компонентов бетона по мере их перемещений от загрузки к выгрузке, интенсифицирует теплообменные процессы, увеличивает интенсивность, энергоемкость и частоту их взаимодействия, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что плавные винтовые поверхности и плавные винтовые канавки завихряют не только потоки воды затворения, но потоки частиц компонентов бетона, что интенсифицирует процесс приготовления бетона и повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в плавном увеличении проходного сечения наружного барабана по длине от загрузки к выгрузке, что увеличивает скорость перемещения частиц компонентов бетона, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы переменной ширины в поперечном направлении образованы внутри наружного барабана криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине наружного барабана, что не только изменяет траекторию движения частиц компонентов бетона в каждой точке криволинейной поверхности наружного барабана, но и ускоряет процесс движения частиц компонентов бетона, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена тем, что наружный барабан по периметру снабжен тремя, четырьмя, пяти, шести и т.д. винтовыми линиям, шаг которых изменяется от загрузки к выгрузке, и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками внутри наружного барабана, что увеличивает скорость перемещений частиц компонентов бетона от загрузки к выгрузке, интенсифицирует процессы приготовления бетона, расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление внутреннего барабана тремя ломаными винтовыми канавками основного направления обеспечивает транспортировку потоков компонентов бетона, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также  тем, что выполнение внутреннего барабана с двумя ломаными винтовыми канавками противоположного направления обеспечивает возврат в обратном направлении части частиц компонентов бетона, увеличивает интенсивность приготовления бетона, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что форма поперечного сечения внутреннего барабана - неправильный четырехугольник, который по длине внутреннего барабана меняет не только форму и размеры сторон четырехугольника, но и их расположение относительно оси внутреннего барабана, что нарушает стационарность движения частиц компонентов бетона, увеличивает интенсивность приготовления бетона, расширяет технологические возможности.
1
1
2
2
На фиг. 1 изображен бетоносмеситель, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - внутренний барабан, вид спереди; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - одна из прямоугольных полос с разметкой линий сгиба и напусками прямоугольной формы с зазорами А, Б, В, Г между ними; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - одна из прямоугольных полос, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси 0-0; на фиг. 9 - сечение Г-Г на фиг. 3; на фиг. 10 - сечение Д-Д на фиг. 3; на фиг. 11 - сечение Е-Е на фиг. 3; на фиг. 12 - внутренний барабан, вид спереди с показанными утолщенными винтовыми линиями основного и противоположного направления; на фиг. 13 - выносной вид 1 на фиг. 12; на фиг. 14 - сечение М-М на фиг. 12; на фиг. 15 - сечение Ж-Ж на фиг. 12; на фиг. 16 - сечение З-З на фиг. 12; на фиг. 17 - сечение К-К на фиг. 12; на фиг. 18 - наружный барабан, вид спереди, смонтированный из шести полос трапециевидной формы; на фиг. 19 - вид Б на фиг. 18; на фиг. 20 - трапециевидная полоса, общий вид с размеченными зонами ослабленного сечения - надрезами; на фиг. 21 - сечение Л-Л на фиг. 20; на фиг. 22 - трапециевидная полоса после скручивания в продольном направлении относительно собственной продольной оси симметрии 0-0; на фиг. 23 - трапециевидная полоса после скручивания в продольном направлении относительно собственной продольной оси симметрии и сгиба по винтовой линии в поперечном направлении на конусной оправке.
Бетоносмеситель содержит узел загрузки, состоящий из приемной воронки 1 со шнеком 2, емкость 3 с винтовыми каналами на внутренней поверхности. Емкость 3 выполнена в виде коаксиально установленных с зазором двух барабанов - внутреннего 4 и наружного 5, бункер готового бетона 6, раму 7 с закрепленными на ней приводом 8, передающим вращение опорным каткам 9, на которых покоятся кольца 10, в которых жестко смонтирован наружный барабан 5. Внутренний барабан 4 скреплен с наружным барабаном 5 с помощью стяжек 11. Бетоносмеситель снабжен устройством 12 для подачи воды затворения внутрь внутреннего барабана 4 на расстояние L. Устройство для подачи воды затворения 12 обустроено приспособлением для регулировки расстояние L в зависимости от технологических требований к качеству бетона (на чертеже не показано).
Емкость 3 закрыта со стороны устройства для подачи воды затворения крышкой 13.
1
2
Внутренний барабан 4 смонтирован (фиг. 3, фиг. 4) из направляющих элементов, выполненных в виде трех прямоугольных полос 14, 15, 16 с напусками прямоугольной формы 17, 28, 19, 20, 21; (фиг. 3, фиг. 6); 22, 23, 24, 25, 26; 27, 28, 29, 30, 31. Эти напуски разделены друг от друга зазорами, например, как на фиг. 6 на полосе 15, зазорами А, Б, В, Г, которые могут быть выполнены фрезеровкой, просечкой и другими известными способами. Полосы 14, 15, 16 после сгиба попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам 34 и 35 (фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8) соединены одна с другой под углом 70° (фиг. 5) по продольным кромкам 32, 33. На фиг. 6 продольная кромка 33 полосы 15 показана штрихпунктирной утолщенной линией. На всех полосах 14, 15, 16 (фиг. 6, фиг. 7) под углом 60° к продольным кромкам 32 и 33 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 34 и 35 со скошенными стенками (фиг. 7), расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п., с образованием равносторонних треугольников 36 (фиг. 6). Геометрия и величины углов λ, φ, ω, φ, α, β скосов надрезов 34 и 35 (фиг. 7) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 36 друг к другу по периметру внутреннего барабана 4. После сгиба полосы 15 (фиг. 8) надрезы 37-38, 38-39, 39-40, 40-41, 41-42, 42-43, 43-44, 44-45, 45-46, 46-47, 47-48, 48-49, 49-50, 50-51 сваривают, в результате образуются ребра жесткости. Полосы 14, 15, 16 после сгиба (фиг.8) соединяют одна с другой по продольным кромкам 32 и 33 под углом 70° (фиг.5). Такое соединение трех полос 14, 15, 16 становится возможным, так как после сгиба полос 14, 15, 16 по прямым линиям сгиба 34 и 35 (фиг. 8) под углом 140° попеременно друг к другу в противоположные стороны на полосе 15 образуются грани в виде равносторонних треугольников 36, расположенных на полосе 15 попеременно в противоположные стороны с образованием по продольным кромкам полос 14, 15, 16, точнее, по периметру наружного диаметра внутреннего барабана 4 (фиг. 12) трех ломаных винтовых линий основного направления 52-53-54-55-56-57; 58-59-60-61-62; 63-64-64-66-67 шагом S (фиг. 12) и одной ломаной винтовой линии противоположного направления, показанной на фиг. 12 линией 67-62-60-66-61-55-65-60-34-59-53-63-58 с шагом S, один шаг которой показан на фиг. 12 двойной линией 66-61-55-65.
1
2
3
4
5
6
В каждой из точек излома - вершинах ломаных винтовых линий основного направления (фиг. 13) расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников Τ, Т, Т, Т, Т, Т. Например, в точке 55 (фиг. 13) сходятся стороны 68, 69, 70, 71, 72, 73 шести равносторонних треугольников. Соединение полос 14, 15, 16 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.
1
2
3
1
2
В такой конструкции по длине внутреннего барабана 4 каждое поперечное сечение - проходное сечение отличается от предыдущего не только формой сечения (фиг. 14, фиг. 15, фиг. 16, фиг. 17), но и их расположением относительно друг друга, при этом меняется и площадь проходного сечения, что нарушает стационарность движения частиц компонентов бетона и воды затворения, увеличивает интенсивность бетоносмешивания, расширяет технологические возможности. В такой конструкции внутреннего барабана 4 образованы также по внутреннему периметру три ломаные винтовые канавки К, К, К основного направления 52-53-54-55-56-57; 58-59-60-61-62; 63-64-64-66-67 с шагом S и одна ломаная винтовая линия противоположного направления, показанная на фиг. 12 линией 67-62-60-66-61-55-65-60-34-59-53-63-58 с шагом S. Эти канавки не только способствуют перемещению частиц компонентов бетона и воды затворения от загрузки к выгрузке, но и обеспечивают увеличение интенсивности бетоноприготовления, расширяют технологические возможности.
Наружный барабан 5 (фиг. 18, фиг. 19) выполнен, например, из шести полос трапециевидной формы 74, 75, 76, 77, 78, 79 с разными размерами по ширине, с увеличением их по длине наружного барабана 5 от загрузки к выгрузке, на которых образованы по периметру наружного барабана 5 многогранные поверхности А, Б, В, Г, Д.
2
2
3
4
На трапециевидных полосах 74, 75, 76, 77, 78, 79 попеременно с их противоположных сторон под углом 60° к оси полос выполнены зоны ослабленного сечения 80 и 81 - надрезы (фиг. 20, фиг. 21), например на полосе 77 надрезы 80 и 81 со скошенными стенками посредством фрезерования или обработкой давлением и т.п. Геометрия и величины углов λ, γ, ω, ψ, α, β скосов надрезов (фиг. 20, фиг. 21) и их взаимное расположение определяют углы наклона треугольников 82 и треугольников 83 друг к другу каждой из многогранных поверхностей А, Б, В, Г, Д, как, например, поверхности 77(Г) (фиг 22 и фиг. 23) и шаг винтовых линий по периметру винтового барабана 5. Для чего каждая из трапециевидных полос 74, 75, 76, 77, 78, 79 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, например, как трапециевидная полоса 77, у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из ее концов и повернут другой конец трапециевидной полосы в заданном направлении, относительно продольной оси 0-0 (фиг. 22). Скрученную таким образом полосу, например полосу 77, размещают на конической оправке 82 (фиг. 23) и изгибают так, чтобы кромки трапециевидной полосы разместились в поперечном направлении по винтовой линии. При этом трапециевидная полоса деформируется, и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом деформируют остальные полосы, образующие наружный барабан 5. Далее три, четыре, пять, шесть и более деформированных таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам. Скручивание каждой полосы трапециевидной формы обеспечивает дополнительное искривление поверхности наружного барабана 5, благодаря чему интенсифицируется процесс взаимодействия частиц компонентов бетона и воды затворения. Полосы 74, 75, 76, 77, 78, 79 после сгиба соединяют друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой, с образованием по периметру наружного барабана 5 левых и правых винтовых линий и внутренних винтовых канавок с переменным, увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке. На фиг. 18 и фиг. 19 показаны утолщенными линиями одна из шести правых винтовых линий 83-84-85-86-87-88 с переменным, увеличивающимся шагом S и одна из шести левых винтовых линий 89-90-91-85-92-93 с переменным, увеличивающимся шагом S.
Количество винтовых линий правого и левого направлений у наружного барабана 5 равны. Движение частиц компонентов бетона и воды затворения в таком наружном барабане 5 осуществляется за счет естественного уклона конуса наружного барабана 5, а также внутренних винтовых канавок внутри наружного барабана 5. Наличие направленных навстречу друг другу винтовых линий и винтовых канавок обеспечивает интенсивное взаимодействие частиц и потоков бетона.
Предлагаемый бетоносмеситель работает следующим образом. Цемент и инертные материалы (гравий с песком) непрерывным потоком загружаются в узел загрузки, из которого с помощью шнека 2 поступают во внутреннюю полость внутреннего барабана 3. Внутренний барабан 3 транспортирует цемент и инертные материалы (песок и гравий) навстречу поступающему в полость внутреннего барабана 3 потоку воды затворения, подаваемой трубой 12. В процессе транспортирования компонентов бетонной смеси внутренним барабаном 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 компонентов 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 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 3 и интенсивного движения граничных слоев сухих компонентов передается стенкам внутреннего винтового барабана 3 и через эти стенки бетонной смеси, транспортируемой во внутренней полости наружного винтового барабана 5, т.е. осуществляется подогрев бетонной смеси.
Технико-экономические преимущества возникают за счет изготовления внутреннего и наружного барабанов из полос, упрощения изготовления емкости с винтовыми каналами и расширения технологических возможностей, повышения производительности, за счет повышения качества готового продукта и предотвращения перегрева и сгорания мелких фракций куриного помета, а также за счет создания по наружному периметру внутреннего барабана напусков прямоугольной формы, что обеспечивает увеличение интенсивности смешиваемости частиц и потоков компонентов бетона и воды затворения, увеличивает интенсивность теплообменных процессов и расширение технологических возможностей.