СМЕСИТЕЛЬ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
MIXER OF LOOSE MATERIALS

Изобретение относится к устройствам для смешивания, в частности к барабанным смесителям непрерывного действия сыпучих материалов, 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 является 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 РФ №2028070, кл. A23N 17/00, 1990 г.), содержащее станину, установленный на ней с возможностью вращения барабан, состоящий из секций, выполненных в виде прямой треугольной призмы, образованной сечением куба по диагонали, причем одноименные ребра соседних секций соединены под прямым углом.
Недостатком известного устройства является 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.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей и обеспечение транспортировки компонентов кормов от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения барабана.
Техническое решение достигается тем, что в смесителе сыпучих материалов, содержащем станину и установленный на ней с возможностью вращения барабан, состоящий из секций, и привод, барабан смонтирован из секций, поочередно соединенных друг с другом по длине барабана своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников, каждая из секций собрана из двух подсекций, первая подсекция по периметру смонтирована из четного количества (не менее четырех) одинаковых первых равнобедренных треугольников, поочередно соединенных своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых вторых равнобедренных треугольников, основания которых больше основания первых четырех равнобедренных треугольников, с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, а вторая подсекция смонтирована из поочередно соединенных по периметру не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников с боковыми сторонами, равными основаниям вторых равнобедренных треугольников первой подсекции, с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников с углом при вершине 90° с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников, причем большое торцевое отверстие в виде многоугольника первой подсекции равно малому торцевому отверстию в виде многоугольника второй подсекции, при этом подсекции соединены друг с другом в секции своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников и по всей длине барабана смонтирована пружина конической формы с плоским сечением витков и с направлением витков, противоположным направлению вращения барабана, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции смесителя сыпучих материалов.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений барабана изменяются по всей длине от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц компонентов сыпучих материалов, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что благодаря взаимонаправленным ломаным винтовым линиям векторы скорости движения частиц компонентов сыпучих материалов при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса обработки и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по внутреннему периметру барабана образованы ломаные винтовые поверхности по длине барабана, что обеспечивает нарушение стационарности потоков частиц компонентов сыпучих материалов, повышение производительности приготовления кормов, расширение технологических возможностей.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного сечения барабана по длине увеличивается от загрузке к выгрузке за счет условно конической формы барабана, что не только интенсифицирует процесс смешивания сыпучих материалов, так как нарушает стационарность движения потоков масс частиц компонентов сыпучих материалов, изменяя амплитуду колебаний по мере их перемещения от загрузки к выгрузке, но и обеспечивает их движение в осевом направлении.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине барабана смонтирована пружина конической формы с прямоугольным сечением витков и с направлением витков, противоположным направлению вращения барабана, которая обеспечивает не только перемещение частиц сыпучих материалов в радиальном направлении, противоположном направлению уклона барабана условно конической формы, но и способствует интенсификации процесса приготовления кормов за счет того, что частицы материалов, совершающих циркуляционное движение внутри барабана в плоскостях, перпендикулярных ее оси симметрии, встречаясь с витками прямоугольной формы конической пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии барабана, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, расширяют технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине барабана пружина конической формы с прямоугольным сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц сыпучих материалов и изменять скорости их перемещения от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что направление витков пружины конической формы с прямоугольным сечением витков противоположно направлению вращения барабана, что обеспечивает создание противонаправленных потоков движения частиц сыпучих материалов, увеличивает интенсивность обработки, расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен общий вид смесителя сыпучих материалов; на фиг.2 - вид A на фиг.1; на фиг.3 - барабан, вид спереди; на фиг.4 - вид Б на фиг.3; на фиг.5 - вид B на фиг.4; на фиг.6 - первая подсекция, наглядное изображение; на фиг.7 - вторая подсекция, наглядное изображение; на фиг.8 - схема сборки секции из двух подсекций, наглядное изображение; на фиг.9 - схема сборки секций друг с другом в барабан.
Смеситель сыпучих материалов (фиг.1, фиг.2) состоит из станины 1, выполненной в виде сварной рамы. На станине закреплен привод главного движения, состоящий из электродвигателя 2, редуктора 3 и четырех роликовых опор 4. Барабан 5 снабжен двумя ободами 6 и 7, которые опираются на роликовые с ребордами опоры 4.
На станине 1 смонтировано средство для загрузки 8 и разгрузки 9. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц сыпучих материалов внутри барабана 5 смонтирована пружина 10 конической формы с плоским сечением витков, с направлением витков, противоположным направлению вращения барабана 5. Пружина 10 оборудована устройством для изменения шага витков пружины 10 путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 10 может производиться в процессе приготовления кормов. Пружина 10 смонтирована внутри барабана 5 и крепится с одной стороны к загрузочному устройству 8, а с другой стороны - к стойке 11, которая в свою очередь крепится на станине 1. Устройство для изменения шага витков пружины 10 на чертежах не показано.
Барабан 5 (фиг.3, фиг.4, фиг.5) смонтирован из секций 12, поочередно соединенных друг с другом своими торцевыми отверстиями в виде многоугольников. Каждая из секций собрана из двух подсекций 13 и 14.
Первая подсекция 13 (фиг.6) по периметру смонтирована из четного числа не менее четырех одинаковых первых равнобедренных треугольников 15, поочередно соединенных по периметру подсекции 13 своими боковыми сторонами с боковыми сторонами одинаковых четырех вторых равнобедренных треугольников 16, основания 17 которых больше оснований 18 первых равнобедренных треугольников 15. По торцам подсекции 13 образованы малое торцевое отверстие в виде многоугольника 19 и большое торцевое отверстие в виде многоугольника 20.
Вторая подсекция 14 (фиг.7) смонтирована по периметру из не менее четырех одинаковых равносторонних треугольников 21, боковые стороны которых равны основанию 17 вторых равнобедренных треугольников 16 первой подсекции 13, поочередно соединенных по периметру своими боковыми сторонами с боковыми сторонами не менее четырех одинаковых равнобедренных треугольников 22 с углом при вершине 90°. По торцам подсекции 14 образованы малое торцевое отверстие в виде многоугольника 23 и большое торцевое отверстие в виде многоугольника 24.
В секцию подсекции 13 и 14 монтируют (фиг.8) сторонами большого торцевого отверстия 20 со сторонами малого торцевого отверстия 23 подсекции 14.
Барабан 5 монтируется (фиг.9) путем присоединения большого торцевого отверстия в виде многоугольника 24 первой секции 12 к малому торцевому отверстию 19 второй секции 12. Секции 12 первая, вторая и последующие одинаковы по форме и сборке, но разные по размерам. Таким образом, монтируется барабан 5 с образованием многозаходного винтового барабана 5 условно конической формы с взаимонаправленными ломаными винтовыми линиями.
Например, на фиг.3 одна из правых ломаных винтовых линий показана утолщенной линией 25-26-27-28-29 и одна из левых ломаных винтовых линий показана утолщенной линией 30-31-27-32-33.
Ломаные винтовые линии образуют по внутреннему периметру барабана 5 ломаные винтовые поверхности, состоящие из граней в виде равносторонних и равнобедренных треугольников 15 и 16 первой подсекции 13 и равносторонних треугольников 21 и равнобедренных треугольников 22 второй подсекции 14.
Винтовые линии по наружной поверхности барабана 5 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности.
Так как подсекция 13 имеет малое торцевое отверстие 19 и большое торцевое отверстие 20, а подсекция 14 имеет малое торцевое отверстие 23 и большое торцевое отверстие 24, то секции 12 имеют переменное продольное и переменное проходное сечения по всей длине созданного в результате сборки условно конической формы барабана 5.
По всей длине барабана 5 смонтирована пружина конической формы 10 с прямоугольным сечением витков и с направлением витков, противоположным направлению вращения барабана 5, которая обеспечивает не только перемещение частиц сыпучих материалов в радиальном направлении в противоположном направлении уклона конического барабана 5, но и способствует интенсификации процесса обработки за счет того, что частицы сыпучих материалов, совершающие циркуляционное движение внутри барабана 5 в плоскостях, перпендикулярных ее оси симметрии, встречаясь с витками прямоугольной формы конической пружины 10, изменяют траекторию своего движения и перемещаются к периферии барабана 5, увеличивают интенсивность их взаимодействия друг с другом и с перфорированными стенками барабана 5, расширяют технологические возможности.
Смеситель сыпучих материалов работает следующим образом.
Во вращающийся барабан 5 смесителя сыпучих материалов через средство для загрузки 8 беспрерывно загружаются компоненты сыпучих материалов. При вращении барабана 5 компоненты сыпучих материалов совершают движение по винтовым канавкам, после смешивания в барабане 5 выгружаются из барабана 5 в средство для разгрузки 9.
При вращении барабана 5 частицы компонентов сыпучих материалов захватываются гранями внутренней винтовой поверхности и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы компонентов сыпучих материалов движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося барабана 5 и перемещаются в сторону выгрузки. Так как ломаная внутренняя поверхность барабана 5 непрерывна, сыпучие материалы, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность барабана 5 смонтирована из разных по форме равносторонних и равнобедренных треугольников, которые расположены под разными углами не только друг к другу, но и к оси вращения барабана 5, то каждая порция частиц компонентов сыпучих материалов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана 5, повышает интенсивность взаимодействия частиц компонентов кормов, частиц сыпучих материалов и расширяет технологические возможности. Так как из-за ломаной формы внутренней поверхности барабана 5 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц компонентов кормов, частиц сыпучих материалов, то каждая частица компонентов кормов, частица сыпучих материалов движутся по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва их от стенок барабана 5, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса, например, приготовления кормов.
Скорость движения частиц сыпучих материалов определяется не только конусностью условно конической формы барабана 5, но и величиной шага пружины 10, витки которой противоположны вращению винтового барабана 5.
Технико-экономическое преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений частиц сыпучих материалов, повышения интенсивности их смешивания и переориентации, а также увеличения скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость их взаимодействия друг с другом и со стенками барабана 5, повышает производительность, расширяет технологические возможности.