Бетоносмеситель непрерывного действия
CONTINUOUS-ACTION CONCRETE MIXER

Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и бетонных смесей.
Известен вибрационный бетоносмеситель (патент РФ №2398678, кл. В28С 5/20, 2010 г.), содержащий размещенный на станине посредством введенной в устройстве платформе с пневмобаллонами и снабженный приводом пустотелый корпус, собранный из секций, загрузочное и разгрузочное приспособления.
Недостатком известного устройства является недостаточная производительность и интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бетоносмеситель непрерывного действия (патент РФ №2653208, кл. В28С 5/20, 2018 г.), содержащий упруго установленный на платформе, смонтированной посредством резинокордных пневмобаллонов на основании, пустотелый корпус, внутри которого закреплена пружина растяжения, загрузочное и разгрузочное приспособления, трубопровод для подачи воды затворения в корпус, смонтированный со стороны выгрузки на 2/3 длины корпуса, выполненного в виде установленного наклонно под острым углом α цилиндра относительно горизонтальной оси корпуса с плоскими торцевыми стенками эллиптической формы, параллельными друг другу, размещенными перпендикулярно или наклонно под острым углом β к горизонтальной оси вращения корпуса, но с сохранением параллельности друг другу, при этом большие оси эллипсов торцевых стенок повернуты относительно друг друга на острый угол ω.
Недостатком известного устройства является недостаточная производительность и интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения, ограниченные технологические возможности.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, увеличение производительности и интенсивности взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения.
Технический результат достигается тем, что в бетоносмесителе непрерывного действия, содержащем упруго установленный на платформе, смонтированной посредством резинокордных пневмобаллонов на основании, пустотелый корпус, внутри которого закреплена пружина растяжения, загрузочное и разгрузочное приспособления, трубопровод для подачи воды затворения в корпус, при этом, корпус выполнен винтовым в виде установленной под острым углом α относительно горизонтальной оси вращения усеченной пирамиды, с основанием в виде гексограммы и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными под различными углами ϕ и ψ к оси вращения усеченной пирамиды и друг к другу под углом β, при этом торцевые щеки многоугольной формы повернуты по оси вращения усеченной пирамиды относительно друг друга на угол ω с образованием по внутреннему периметру винтовых линий и винтовых карманов треугольной формы по всей ее длине, причем внутри смонтирована коническая пружина с круглым сечением витков, которая оборудована механизмом для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, а трубопровод для подачи воды затворения в винтовой корпус смонтирован со стороны выгрузки на 1/2 длины винтового корпуса.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого бетоносмесителя непрерывного действия.
Новизна заключается в том, что корпус выполнен винтовым в виде установленной под острым углом α относительно горизонтальной оси вращения усеченной пирамиды, с основанием в виде гексограммы и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными под различными углами ϕ и ψ к оси вращения усеченной пирамиды и друг к другу под углом β, при этом торцевые щеки многоугольной формы повернуты по оси вращения относительно друг друга на угол ω, с образованием по внутреннему периметру винтовых линий и винтовых карманов треугольной формы по всей ее длине, причем по всей его длине корпуса внутри смонтирована коническая пружина с круглым сечением витков, которая оборудована механизмом для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия. Такое техническое решение обеспечивает одновременное воздействие колебаний с различными амплитудами и частотами на компоненты растворов или бетонных смесей и воды затворения в трех взаимно перпендикулярных направлениях, усиливает влияние колебаний на процесс приготовления бетона и растворов, расширяет технологические возможности, повышает производительность и интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения.
Новизна заключается в том, что форма сечения винтового корпуса по всей его длине от загрузки к выгрузке - гексограмма с многоугольными повторяющимися выступами и впадинами треугольной формы, что придает компонентам растворов или бетонных смесей и воды затворения дополнительное движение, изменяет направление их движения в каждом сечении винтового корпуса по всей его длине, расширяет технологические возможности, что повышает производительность и интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения.
Новизна заключается в том, что винтовой корпус по внутреннему периметру снабжен карманами треугольной формы, что повышает производительность и интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения.
Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения винтового корпуса такой конструкции и движущихся внутри него компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения придает им сложное пространственное движение, что повышает производительность и интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения.
Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности винтового корпуса в каждом элементе поперечного сечения по его длине, смещены относительно оси вращения, что нарушает не только стационарность движения компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения, но и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что в результате выполнения винтового корпуса в виде установленной наклонно под острым углом α относительно горизонтальной оси вращения усеченной пирамиды с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы, размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу, нарушается стационарность движения компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как по периметру винтовой корпус выполнен в виде наклонной усеченной пирамиды, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что повышает производительность и интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей и воды затворения, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что такое конструктивное оформление винтового корпуса создает дебаланс внутри него при вращении, что придает ему низкочастотные колебания, которые интенсифицируют процесс приготовления растворов и бетона, повышают производительность и расширяют технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что поверхность по периметру винтового корпуса выполнена многогранной, ось которой составляет с осью ее вращения острый угол и поэтому положение центров симметрии винтового корпуса в виде эллипсов в процессе его вращения подвижно, что увеличивает энергоемкость взаимодействия потоков компонентов бетона, раствора и воды затворения, повышает производительность.
Новизна заключается также в том, что плоские торцевые щеки многоугольной формы, размещенны под различными углами ϕ и ψ к оси вращения усеченной пирамиды и друг к другу под углом β, при этом торцевые щеки многоугольной формы повернуты по оси вращения усеченной пирамиды относительно друг друга на угол ω с образованием по внутреннему периметру винтовых линий и винтовых карманов треугольной формы по всей ее длине, что нарушает стационарность движения потоков компонентов бетона, раствора и воды затворения, поэтому размеры и место активного их взаимодействия заметно меняются за время одного оборота винтового корпуса, расширяет технологические возможности и повышает производительность.
Новизна усматривается также в том, что расположение многогранных торцевых щек под острым углом к оси вращения многогранной конической поверхности винтового корпуса обеспечивает не только разность давления на компоненты бетона, раствора и воды затворения, но и перемещение их от загрузки к выгрузке.
Новизна заключается в том, что в результате выполнения винтового корпуса в виде установленного наклонно под острым углом α относительно горизонтальной оси усеченной пирамиды с торцевыми стенками, размещенными под различными углами не только к горизонтальной оси вращения, но и друг к другу нарушается стационарность движения компонентов бетона, раствора и воды затворения, которые совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как по периметру винтовой корпус выполнен в виде наклонной пирамиды, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, что расширяет технологические возможности.
Новизна предложения заключается также в том, что по всей длине винтового корпуса смонтирована коническая пружина с круглым сечением витков, которая обеспечивает не только перемещение компонентов бетона, раствора и воды затворения в радиальном направлении, но и способствует интенсификации процесса их смешивания, совершающих циркуляционное движение внутри винтового корпуса в плоскостях, перпендикулярных его оси симметрии, встречаясь с витками пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются не только к периферии винтового корпуса, но и в сторону разгрузочной цапфы, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что смонтированная по всей длине винтового корпуса коническая пружина с круглым сечением витков, снабжена механизмом для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения компонентов бетона, раствора и воды затворения, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности винтового корпуса в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно его оси вращения, что нарушает стационарность движения компонентов бетона, раствора и воды затворения, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что совместное влияния вращательного движения винтового корпуса и движущихся внутри компонентов бетона или раствора и воды затворения и совмещение с этим движением колебаний платформы с закрепленным на ней винтовым корпусом придает компонентам бетона или раствора и воды затворения сложное пространственное движение, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что за счет того, что большие оси эллипсов торцевых стенок повернуты относительно друг друга на угол ω, центры симметрии внутренней поверхности винтового корпуса, в каждом его элементе поперечного сечения, смещены относительно его оси вращения, что нарушает не только стационарность движения частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, расширяет технологические возможности, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний корпуса совместно с платформой и размещенными в корпусе частицами бетона или раствора и воды затворения.
Новизна заключается также в том, что трубопровод для подачи воды затворения в корпус бетоносмесителя смонтирован со стороны выгрузки на 1/2 длины винтового корпуса и поэтому частицы компонентов бетона или раствора (инертные) вначале технологического процесса смешиваются в сухом состоянии, а лишь затем, пройдя половину расстояния по длине винтового корпуса, затворяются водой что повышает качество бетона или раствора и увеличивает производительность.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен бетоносмеситель непрерывного действия, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - винтовой корпус, общий вид; на фиг. 4 - винтовой корпус, наглядное изображение.
Бетоносмеситель непрерывного действия состоит (фиг. 1, фиг. 2) из корпуса 1, загрузочного приспособления 2, разгрузочного приспособления 3 и привода (не показан). Винтовой корпус 1 снабжен втулками 4 и 5 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 6 и 7. Носок 8 загрузочного приспособления 2 входит в отверстие втулки 4 винтового корпуса 1. Загрузочное приспособление 2, подшипниковые опоры 6 и 7, со смонтированным в них винтовым корпусом 1 закреплены на платформе 9. Платформа 9 подвешена на четырех пневмобаллонах 10, которые закреплены на станине 11. Для увеличения скорости продольного перемещения компонентов бетона или раствора от загрузки к выгрузке бетоносмеситель непрерывного действия снабжен приспособлением (на чертеже не показано) для придания наклона оси вращения винтового корпуса 1 относительно горизонта. Привод на чертежах не показан. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения частиц компонентов бетона или раствора внутри винтового корпуса 1 смонтирована коническая пружина 12 с круглым сечением витков. Пружина 12 оборудована механизмом для изменения шага витков путем растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка величины шага витков пружины 12 может производиться в процессе приготовления бетона или раствора.
Для перемещения компонентов растворов и бетона от загрузочного приспособления 2 и транспортировки их в винтовой корпус 1 внутри втулки 4 жестко прикреплена пружина 13 с плоским сечением витков.
Для вывода и перемещения готового раствора или бетона из корпуса 1 в разгрузочное приспособление 3 и транспортировки их внутри втулки 5 жестко прикреплена пружина 14 с плоским сечением витков.
Для подачи воды затворения в винтовой корпус 1 вмонтирован со стороны выгрузки на 1/2 длины корпуса 1 трубопровод 15.
Винтовой корпус 1 (фиг. 3, фиг. 4) выполнен в виде установленной под острым углом α относительно горизонтальной оси вращения усеченной пирамиды с основанием в виде гексограммы и с плоскими торцевыми щеками многоугольной формы 16 и 17, размещенными под различными углами ϕ и ψ к оси вращения усеченной пирамиды и друг к другу под углом β, при этом торцевые щеки 16 и 17 многоугольной формы повернуты по оси вращения винтового корпуса 1 относительно друг друга на угол ω, с образованием по внутреннему периметру винтовых карманов треугольной формы 18, 19, 20, 21, 22, 23 (фиг. 4) по всей длине винтового корпуса 1 и с образованием по наружному и внутреннему периметру винтовых линий 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35 (фиг. 5).
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1
На фиг. 5 показаны оси i-i и i-i торцевых щек 16 и 17 многоугольной формы, повернутые по оси вращения винтового корпуса 1 друг относительно друга на угол ω, при этом i-i=i-i.
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1
Бетоносмеситель непрерывного действия работает следующим образом. При вращении винтового корпуса 1 частицы компонентов бетона или раствора (инертные) с помощью загрузочного приспособления 2 загружаются во внутрь винтового корпуса 1, где они совершают движение по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине винтового корпуса 1 в каждом поперечном сечении (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5), при этом центры симметрии внутренней поверхности винтового корпуса 1 в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно оси вращения винтового корпуса 1, что нарушает не только стационарность движения частиц компонентов бетона или раствора, но и способствует созданию эксцентриситета и возбуждению колебаний винтового корпуса 1 совместно с платформой и размещенными внутри винтового корпуса 1 частицами компонентов бетона или раствора. Поэтому частицы компонентов бетона или раствора совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как винтовой корпус 1 выполнен в виде установленного под острым углом α относительно горизонтальной оси вращения усеченной пирамиды, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное с наложением на эти движения колебаний, возбуждаемых асимметричным положением винтового корпуса 1 (наклонно относительно горизонтальной оси вращения), и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Нарушению стационарности движения бетона или раствора способствует также винтовые карманы треугольной формы 18-23, а также винтовые линии 24-35 образованные по все длине винтового корпуса 1. В результате, поток движущихся частиц компонентов бетона или раствора не стационарен, а размеры и расположение активного смешивания компонентов бетона или раствора заметно меняются за время одного оборота винтового корпуса 1. Поэтому в результате нарушения упорядоченности процесса движения компонентов бетона или раствора движение их становится более активным, ликвидируется зона малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений частиц компонентов бетона или раствора между собой и со стенками винтового корпуса 1, а также торцевых стенок щек, что обеспечивает интенсивное смешивание компонентов растворов или бетона между собой в сухом состоянии. Процесс не стационарности движения компонентов бетона или раствора усугубляется расположением торцевых стенок щек 16 и 17, оси i-i и i-i которых повернуты по оси вращения винтового корпуса 1 друг относительно друга на угол ω, при этом i-i=i-i (фиг. 5), что существенно меняет направление движения частиц компонентов бетона или раствора вдоль оси вращения винтового корпуса 1 и создает зоны различного давления торцевых стенок 16 и 17 на эти частицы. Поэтому частицы компонентов бетона или раствора имеют возможность под воздействием геометрического уклона винтового корпуса 1 и разности давления торцевых стенок эллиптической формы 16 и 17 друг к другу и к оси вращения винтового корпуса 1 не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке. Усложнению траекторий перемещений компонентов бетона или раствора способствует и витки конической пружины 12.
Скорость перемещения компонентов бетона или раствора от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всего бетоносмесителя непрерывного действия.
Так как трубопровод 15 для подачи воды затворения в корпус 1 бетоносмесителя смонтирован со стороны выгрузки на 1/2 длины винтового корпуса 1 частицы компонентов бетона или раствора (инертные) вначале технологического процесса смешиваются в сухом состоянии, а лишь затем, пройдя половину расстояния по длине винтового корпуса 1 затворяются водой, что повышает качество бетона или раствора и увеличивает производительность.
Предлагаемая конструкция бетоносмесителя непрерывного действия позволяет расширить технологические возможности, увеличить интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, повысить производительность.
Технико-экономические преимущества возникают за счет конструктивных особенностей корпуса 1, в том числе, за счет выполнения его винтовым, в виде усеченной пирамиды, с основанием в виде гексограммы и образованием по внутреннему периметру винтового корпуса карманов треугольной формы и винтовых линий по всей его длине.