СМЕСИТЕЛЬ КОРМОВ
FODDER MIXER

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к смесителям кормов.
Известен смеситель кормов, включающий кожух, с размещенным внутри него вдоль его внутренней поверхности спиральным винтом, загрузочный бункер, выгрузное окно. Внутри спирального винта соосно установлен тспиральный винт меньшего диаметра. Направление навивки спиральных винтов выполнено противоположным. Спиральные винты выполнены с переменным шагом спирали. Спиральные винты снабжены отдельными приводами с регулируемыми частотами вращения [патент на полезную модель RU №108924 МПК A23N 17/00, заявл. 28.04.2011, опубл. 10.10.2011 г., Бюл. №28].
Известный смеситель кормов позволяет повысить качество смешивания компонентов кормов.
Однако известный смеситель кормов имеет недостатки.
Бункер смесителя выполнен из отдельных секций расположенных последовательно по длине корпуса смесителя. Поступление компонентов корма через дозаторы происходит не в одно место, а рассредоточено по длине корпуса, что ведет к неоднородности получаемой смеси.
У известного смесителя спиральные винты разделены между собой стенками трубы. При работе смесителя компоненты корма перемешиваются спиральными винтами, но при этом вначале перемещаются спиральным винтом меньшего диаметра, а затем наружным спиральным винтом. При этом увеличивается время на перемешивание компонентов кормов, а также увеличивается время на перемещение корма в смесителе и соответственно уменьшается производительность известного смесителя кормов.
Перемешивание и перемещение корма происходит спиральным винтом меньшего диаметра, а затем спиральным винтом большего диаметра, то есть воздействие рабочих органом спиральных винтов на компоненты корма происходить раздельное, что снижает эффективность перемешивания компонентов кормов, а также не увеличивается производительность смесителя кормов.
Также известен спиральный питатель-дозатор, который содержит корпус с загрузочной и разгрузочной горловинами и размещенной в нем транспортирующей спиралью, привод и стержень, размещенный в полости транспортирующей спирали с противоположной стороны от привода. Транспортирующий участок устройства выполнен в виде винтовой цилиндрической спиральной пружины, размещенной на валу со стороны загрузочной горловины. Дозирующий участок устройства выполнен в виде винтовой конической спиральной пружины, размещенной со стороны разгрузочной горловины. В зоне разгрузочной горловины в дозирующем участке устройства корпус выполнен коническим. В винтовую коническую спиральную пружину установлен конический стержень, имеющий возможность осевого смещения и вращения. [Патент РФ №2469942, МПК B65G 33/14, заявл. 07.07.2011, опубл. 20.12.2012. Бюл. №35].
Известный спиральный питатель-дозатор позволяет увеличить скорость перемещения сыпучего материала по трубчатому корпусу и, соответственно, увеличивается производительность спирального питателя-дозатора для сыпучих материалов при постоянных оборотах спирали, то есть привода.
При дальнейшем выдвигании конического стержня из осевой полости винтовой конической спиральной пружины объем разгрузочной горловины увеличивается. При этом увеличивается производительность спирального питателя-дозатора для сыпучих материалов при постоянных оборотах спирали, то есть привода.
Возможность регулирования дозируемой подачи сыпучего материала путем изменения положения конического стержня в осевой полости винтовой конической спиральной пружины. То есть уменьшения или увеличения шага навивки винтовой цилиндрической спиральной пружины в зоне загрузочной горловины и трубчатого корпуса позволяет обеспечить компактность дозирующего устройства и соответственно возможность его использования в бункерах большой длины и регулировать производительность спирального питателя-дозатора при постоянных оборотах спирали, то есть привода.
Однако известный спиральный питатель-дозатор имеет недостатки.
Известный спиральный питатель-дозатор не позволяет эффективно перемешивать компоненты кормов, так как позволяет в основном только перемещать кормовой материал. Для повышения эффективности перемешивания компонентов корма необходимо выполнять винтовую спираль значительной длины, что увеличивает материалоемкость и габаритные размеры спирального питателя-дозатора.
Также известен комбикормовый агрегат, который содержит дозирующее устройство, имеющее корпус с входным и выходным отверстиями, размещенное на загрузочной горловине корпуса. В дозирующем устройстве установлена спираль с закрепленными концами, одним концом - на эксцентрике с ведущей цапфой, а другим - на ведомой цапфе, установленной в подшипниковой опоре на боковой стенке корпуса дозирующего устройства с возможностью вертикального перемещения с помощью регулировочного винта. [Патент на изобретение РФ №2492776 МПК A23N 17/00. Комбикормовый агрегат, заявл. 16.04.2012. опубл. 20.09.2013 Бюл. №26].
Качество приготовляемого корма обеспечивается рабочим органом дозирующего устройства, осуществляющим бесперебойную, изменяемую в широком диапазоне подачу, как сухих, так и влажных компонентов кормовой смеси порциями, за счет которых шнек-смеситель совершает эффективные знакопеременные осевые перемещения, позволяющие стабильно подавать жидкие добавки в зону смешивания компонентов кормовой смеси.
Известное дозирующее устройство позволяет изменять шаг витков спирали, что позволяет изменять количество поступающей массы компонентов концентрированного корма и, соответствующее ей, количество жидких добавок. Комбикормовый агрегат, снабженный известным дозирующим устройством, позволяет готовить корма для различных видов животных.
Однако известное дозирующее устройство имеет недостатки.
Проведенные теоретические и лабораторно-экспериментальные исследования известного смесителя кормов позволили получить формулу для определения производительности, обосновать рациональные конструктивные параметры, а также выявить недостатки известного смесителя кормов. [Исследование спирального смесителя кормов/ В.М. Ульянов, В.В. Утолин, М.В. Паршина, В.А. Батирова, Л.А. Паршина/ Вестник аграрной науки Дона. 2019. - №4 (48). - С. 26-35].
У известного дозирующего устройство повышенная энергоемкость процесса смешивания, так как конец винтовой спирали закреплен на ведущей цапфе эксцентрично. При вращении ведущей цапфы конец винтовой спирали с эксцентриком описывает дополнительно круговые движения. Это ведет к дополнительному расходу энергии на преодоление сил трения и сопротивления при вращении эксцентрика с концом спирали в корпусе смесителя, в котором перемешиваются компоненты корма.
Кроме того угловые скорости ведущей цапфы и конца спирали различны, что также ведет к потере мощности на привод винтовой спирали.
При этом цикличные круговые движения винтовой спирали в зоне загрузочной горловины корпуса смесителя, через которую компоненты кормовой смеси поступают, увеличивают время нахождения корма в смесителе из-за радиального разброса кормового материала и снижения транспортирующей способности спирали, что ведет к снижению производительности смесителя кормов.
Задача изобретения - повышение производительности смесителя кормов при снижении энергоемкости процесса перемешивания компоненнтов кормов.
Техническое решение заключается в том, что повышение производительности и снижение энергоемкости смесителя кормов осуществляется путем стабилизации угловой скорости винтовой спирали и изменения характера движения и перемешивания компонентов кормов в смесители как вращательного, так и колебательного в радиальном направлении винтовой спиралью.
Техническое решение заключается в том, что повышение производительности и снижение энергоемкости смесителя кормов осуществляется путем изменения соединения ведущей цапфы с концом винтовой спирали ведущей к стабилизации их угловых скоростей и изменению характера движения и перемешивания компонентов в смесители как вращательного, так и колебательного в радиальном направлении при высокой транспортирующей способности спирали при снижении сопротивления кормового материала при вращении спирали.
Техническое решение достигается тем, что смеситель кормов, содержащий бункер, соединенный через горловину с корпусом, выполненным с выгрузным окном, винтовую спираль, размещенную внутри корпуса, концы которой соединены с ведущей и ведомой цапфами, привод и механизм перемещения ведомой цапфы, а в камере смешивания размещена винтовая спираль, длина которой больше внутренней длины камеры смешивания, один конец которой соединен с ведущей цапфой посредством шарнира равных угловых скоростей, а второй конец винтовой спирали закреплен на ведомой цапфе, причем соединение ведущей цапфы с концом винтовой спирали выполнено под углом в свободном положении, а бункер кормовых компонентов выполнен в виде отдельных секторальных секций, которые разделены перегородками и радиально расположены к горловине корпуса смесителя.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный смеситель кормов соответствует критерию «новизна», так как имеет существенные отличия.
1. В камере смешивания размещена винтовая спираль.
2. В камере смешивания размещена винтовая спираль, длина которой больше внутренней длины камеры смешивания.
2. Винтовая спираль одним концом соединена с ведущей цапфой шарнирно.
3. Винтовая спираль одним концом соединена с ведущей цапфой посредством шарнира равных угловых скоростей.
4. Второй конец винтовой спирали закреплен на ведомой цапфе.
5. Соединение ведущей цапфы с концом винтовой спирали выполнено под углом в свободном положении.
6. Бункер кормовых компонентов выполнен в виде отдельных секторальных секций.
7. Секторальные секции разделены перегородками и радиально расположены к горловине корпуса смесителя.
Смеситель кормов поясняется чертежным материалом. На фиг. 1 схематично представлен общий вид смесителя кормов; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.
Смеситель содержит корпус 1 с горловиной 2 и окном 3 для выгрузки полученного корма. Над горловиной 2 корпуса 1 установлен бункер 4, состоящий из отдельных секторов 5, разделенных между собой перегородками 6 между собой, под которыми расположены дозирующие заслонки 7. Внутри корпуса по всей его длине размещена винтовая спираль 8, длина которой больше внутренней длины корпуса 1 смесителя кормов. Винтовая спираль одним концом соединена с ведущей цапфой 9 посредством шарнира 10 равных угловых скоростей 10. Второй конец винтовой спирали 8 закреплен на ведомой цапфе 11. Для исключения попадания корма в шарнир 10 равных угловых скоростей установлен пыльник 12. Привод ведущей цапфы 9, закрепленной в опоре 13, осуществляется от мотор-редуктора (мотор-редуктор на чертежном материале не показан). Мотор-редуктор установлен на раме 14. Для осевого перемещения ведомой цапфы 11 с винтовой спиралью 8 служит винтовой механизм 15. Винтовым механизмом 15 возможно изменение угла между осевой ведущей цапфы 9 и концом винтовой спирали 8, закрепленной на шарнире 10 равных угловых скоростей. Что приводит к изменению величины прогиба спирали 8. Изменение величины прогиба винтовой спирали олказывает влияние на производительность смесителя кормов и качество смешивания компонентов кормов.
Заявляемый смеситель кормов работает следующим образом.
Компоненты корма поступают в секторы 5 загрузочного бункера 4. Разделение загрузочного бункера 4 на отдельные секторы 5 соединенными перегородками 6 позволяет подавать при помощи дозирующих заслонок 7 в корпус 1 отдельные компоненты корма в необходимой пропорции. В зависимости от положения заслонок 6 под бункером 4 компоненты корма дозировано поступают через горловину 2 во внутреннюю полость корпуса 1 и захватываются витками вращающейся винтовой спирали 8, которая транспортирует корм в сторону выгрузного окна 3.
В виду того, что винтовая спираль 8 одним концом соединена с ведущей цапфой 9 посредством шарнира 10 равных угловых скоростей, при вращении ведущей цапфы 9 происходит передача крутящего момента на винтовую спираль 8 с равной угловой скоростью. При этом вращение конца спирали 8 осуществляется с одновременным свободным разнонаправленным поворотом в шарнире 10. Это приводит к колебанию винтовой спирали 8 и интенсивному перемешиванию компонентов кормов с одновременным их осевым перемещением. Так как длина винтовой спирали 8 больше внутренней длины камеры смесителя, винтовая спираль 8 находится в изогнутом положении. При вращении винтовой спирали 8 происходит ее вибрация, как в осевом, так и радиальном направлениях, что дополнительно производит сдвиг слоев компонентов корма. При сложном движении компонентов корма, включая вращательное, колебательное с вибрацией и поступательное двидение, происходит активное перемешивание компонентов корма относительно друг друга и интенсивное перемешивание компонентов корма в однородную кормовую смесь при одновременном движении вдоль корпуса 1. Готовая кормовая смесь выгружается через выгрузное окно 3.
Повышение качества перемешивания компонентов корма достигается винтовым механизмом 15 изменением угла между осевой ведущей цапфы 9 и концом винтовой спирали 8, закрепленным на шарнире 10 равных угловых скоростей. При этом изменяется величина прогиба винтовой спирали 8 и соответственно ее колебания с радиальным перемещением компонентов корма. Это приводит к одновременному изменению производительности смесителя кормов.
В отличие от прототипа ведущая цапфа и конец спирали, закрепленный на ней посредством шарнира равных скоростей, вращаются с одной скоростью, что снижает потери мощности при передаче крутящего момента по сравнению с эксцентриком. При этом вращение конца спирали приводит к его одновременному свободному разнонаправленному повороту в шарнире и колебаниям спирали, ведущим к интенсивному перемешиванию компонентов кормовой смеси с одновременным их перемещением, что одновременно снижает затраты энергии и повышает производительность смесителя по сравнению с прототипом.