УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРОВ И БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
DEVICE TO PREPARE MORTARS AND CONCRETE MIXTURES

Изобретение относится к устройствам для приготовления бетонной смеси.
Известен бетоносмеситель (а.с. №1199622, кл. В28С 5/14, 1982 г.), содержащий корпус с загрузочным и выгрузочным отверстиями и с рабочим перемешивающим органом, продольно в нем расположенным и снабженным вибролотком под выгрузочным отверстием.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, большое количество комплектующих изделий и сложность изготовления, что приводит к снижению надежности работы бетоносмесителя.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бетоносмеситель непрерывного действия (а.с. №356142, кл. В28С 5/22, 1971 г.), содержащий имеющий привод вращения барабан, по внутреннему периметру которого закреплен шнек и установленные между его витками лопатки.
Недостатками известного устройства являются ограниченные технологические возможности, большое количество комплектующих изделий и сложность изготовления, что приводит к снижению надежности работы бетоносмесителя.
Техническим решением изобретения является расширение технологических возможностей, уменьшение количества комплектующих изделий и упрощение изготовления.
Техническое решение достигается тем, что в установке для приготовления растворов и бетонных смесей, содержащей имеющий привод вращения барабан, барабан по периметру изготовлен из трех и более полос переменной ширины выпуклой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг другу ломанных винтовых линий и ломанных винтовых поверхностей с переменным шагом.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков инертных материалов и цемента, а также потоков воды по мере их продвижение от загрузки к выгрузке, а также повысить эффективность смешивания частиц компонентов растворов и бетонных смесей, что расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений барабана изменяются по всей длине барабана многократно от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц компонентов растворов и бетонных смесей, что расширяет технологические возможности установки.
Новизна заключается также в том, что по периметру барабана образованы направленные навстречу друг другу ломанные винтовые поверхности с переменной шириной выпуклой криволинейной формы по длине барабана, что обеспечивает не только нарушение стационарности потоков движения частиц внутри барабана, но и потоков воды, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключатся также в том, что по периметру барабана образованы направленные навстречу не только друг другу под углом, но и к оси вращения барабана плоские грани, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков частиц компонентов растворов и бетонных смесей внутри барабана, а также потоков воды, при этом скорость частиц компонентов растворов и бетонных смесей внутри барабана, а также воды в каждой точке их потоков хаотически пульсирует, поэтому частицы компонентов растворов и бетонных смесей внутри барабана, а также воды совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, а именно турбулентное течение, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что по периметру барабана образованы ломаные винтовые линии, направленные навстречу друг другу, что расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий по периметру изменяется по длине барабана от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует технологический процесс приготовления растворов и бетонных смесей  и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, обеспечивает дополнительное искривление поверхности по периметру барабана, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц компонентов растворов и бетонных смесей в соседних участках барабана, поэтому частицы компонентов растворов и бетонных смесей движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и со стенками барабана, что интенсифицирует процесс не только смешивания, но и затворения водой.
Новизна обусловлена также тем, что полосы имеют криволинейную выпуклую форму переменной ширины и выполнены ребристыми в поперечном направлении с образованием по периметру барабана чередующихся граней, что обеспечивает постепенное разрежение и уплотнение потоков частиц компонентов растворов и бетонных смесей, интенсифицирует процесс их смешивания и затворения водой.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для приготовления растворов и бетонных смесей, общий вид; на фиг.2 - барабан выпуклой формы, общий вид; на фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - одна из полос переменной ширины, из которых изготовлен барабан выпуклой формы; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - полоса переменной ширины (фиг.4) после скручивания в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы; на фиг.7 - полоса переменной ширины (фиг.6) после сгиба по винтовым линиям на бочкообразной оправке.
Устройство для приготовления растворов и бетонных смесей состоит из станины 1, выполненной (фиг.1) в виде сварной рамы. На станине 1 закреплен привод главного движения, состоящий из электродвигателя 2, редуктора 3 и четырех роликовых опор 4. Барабан 5 снабжен двумя ободами 6, которые опираются на роликовые опоры 4. На станине 1 смонтировано средство для загрузки 7 и разгрузки 8. Устройство для приготовление бетонных смесей снабжено трубопроводом 9 (фиг.1) для подачи внутрь барабана 5 воды затворения.
1
1
2
Барабан 5 выпуклой формы (фиг.2, фиг.3) выполнен из полос 10, 11, 12, 13, 14, 15 переменной ширины (фиг.4) с надрезами (фиг.5), скрученных не только в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы (фиг.6), но и в поперечном направлении на бочкообразной оправке по винтовым линиям (фиг.7). Так как полосы 10, 11, 12, 13, 14, 15 имеют переменную ширину (фиг.4), то барабан 5 (фиг.2, фиг.3) имеет переменное продольное сечение и переменное проходное поперечное сечение по длине барабана 5. Кроме того, полосы 10, 11, 12, 13, 14, 15 выполнены ребристыми в продольно-поперечном направлении, образуя по периметру винтового барабана 5 (фиг.2, фиг.3) чередующие треугольные грани, например грани 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 и т.д., для полосы, например, 12. При этом каждые две смежные грани, например 16 и 17, 18 и 19 и т.д., расположены под тупым углом одна к другой с наружной и внутренней сторон полос 10, 11, 12, 13, 14, 15 и пересекаются между собой с образованием винтовых линий основного направления шагом S, например, 24-25-26-27-28-29-30, на наружной поверхности и винтовых канавок по внутренней поверхности винтового барабана 5, а также по наружной поверхности барабана 5 впадин и выступов между смежных граней, например 16 и 17, 18 и 19 и т.д., расположенных под тупым углом одна к другой. На фиг.2 и фиг.3 одна из винтовых линий с шагом S основного направления 24-25-26-27-28-29-30 показана утолщенной линией. На наружной поверхности барабана 5 образуются также винтовые канавки и винтовые линии противоположного направления с шагом S, например, 31-32-33-27-34-35-36 (на фиг.2, фиг.3 тоже показана утолщенной линией). Винтовые линии по наружной поверхности барабана 5 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности, причем винтовые канавки и винтовые линии барабанов 5 могут иметь различное число заходов и различные шаги винтовых линий.
На полосах 10, 11, 12, 13, 14, 15 перед свертыванием выполняют надрезы 37, 38 со скошенными стенками, расположенными попарно под углом один к другому, как, например, на фиг.4, фиг.5, посредством фрезерования, обработки давлением и т.п. Геометрия и величина углов Δ, ξ, σ, τ, ν, χ скосов надрезов и их взаимное расположение соответствует числу заходов и величинам шагов винтовых линий противоположного направления. Надрезы 37, 38 создают (фиг.4, фиг.5) попеременно с противоположных сторон каждой полосы. Затем относительно продольной оси каждую из полос 10, 11, 12, 13, 14, 15 скручивают в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосы. На фиг.6 показана одна из полос скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси, с расположенными по винтовым линиям вдоль продольной оси боковыми кромками 39 и 40. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 12, помещают на бочкообразную оправку 41 (фиг.7) и изгибают так, чтобы боковые кромки 39 и 40 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном сечении на бочкообразной оправке каждая полоса повернута относительно продольной оси барабана 5 так, что ее кромки образуют и в поперечном направлении полосы винтовые линии с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу 12 деформируют и снимают с оправки 41. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например, 10, 11, 13, 14, 15. Далее все деформированные полосы 10, 11, 12, 13, 14, 15 совмещают и соединяют известными методами, например, сваркой. Так как полосы, из которых смонтирован барабан 5, свернуты не только в продольном, но и в поперечном направлении, то по периметру барабана 5 образованы различные по шагу, направленные навстречу друг другу винтовые внутренние поверхности и в местах их соединения винтовые канавки. Образование сложной внутренней поверхности в виде сочетания двух криволинейных поверхностей, в каждой точке которых возникают разнонаправленные составляющие движения, повышает интенсивность смешивания частиц компонентов растворов - инертных, цемента и воды затворения и расширяет технологические возможности устройства.
Предлагаемое устройство для приготовления растворов и бетонных смесей работает следующим образом. В барабан 5 через средство для загрузки беспрерывно загружаются компоненты (цемент и инертные материалы) бетонной смеси. При вращении барабана 5 частицы цемента и инертных материалов в сухом состоянии захватываются внутренними смежными гранями, например 16 и 17, 18 и 19 и т.д. расположены под тупым углом одна к другой и, работая как полки, смонтированные по ломанным винтовым линиям под некоторыми углами друг к другу, поднимают порции компонентов растворов и бетонных смесей на определенную высоту и бросают их навстречу друг другу под углом не только по направлению движения этих порций, но и под углом движущихся стенок барабана 5. Т.е. по достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы цемента и инертных материалов движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося барабана 5 и перемещаются в сторону выгрузки. Происходит интенсивное приготовления сухой смеси компонентов растворов и бетонных смесей при их движении на расстоянии L от загрузки к выгрузке. После смешивания сухой смеси компоненты растворов и бетонных смесей попадают в зону подачи воды затворения (L).
Так как поверхность барабана 5 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций цемента и инертных материалов, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность барабана 5 криволинейна, то каждая порция частиц цемента и инертных материалов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс смешивания и перетирания частиц цемента и инертных материалов друг с другом и со стенками барабана, повышает интенсивность смешивания частиц цемента и инертных материалов, расширяет технологические возможность. Так как из-за криволинейности бочкообразной поверхности барабана 5 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц цемента и инертных материалов, то каждая частица движется по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва этих частиц от стенок корпуса, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса смешивания. При этом происходит активация сухих сыпучих материалов компонентов смеси и обеспечивается не только интенсивное перемешивание цемента и инертных составляющих, но и обеспечивается измельчение инертных составляющих на меньшие фракции.
В таком сухом состоянии компоненты бетонной смеси перемещаются вдоль продольной оси барабана 5 на расстоянии L (фиг.1), где подается в готовую сухую смесь компонентов бетона вода затворения и начинает происходить процесс затворения. При дальнейшем движение вдоль оси барабана 5 происходит процесс приготовления бетонных смесей. При дальнейшем движении вдоль оси барабана 5 готовая смесь выгружается из барабана 5 в средство для выгрузки 8.
Технико-экономическое преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений частиц цемента, инертных материалов и воды затворения, повышение интенсивности их смешивания и переориентации, а также скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц цемента, инертных материалов и воды друг с другом и со стенками барабана, повышает производительность, расширяет технологические возможности. Так как барабан выполнен бочкообразной формы и по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, интенсифицируется процесс приготовления бетонных смесей и расширяются технологические возможности устройства, при этом обеспечивается последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков компонентов бетонных смесей, а также потоков воды по мере продвижения их от загрузки к выгрузке, что также интенсифицирует процесс приготовления бетонных смесей и расширяет технологические возможности устройства.