СМЕСИТЕЛЬ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2021 года по МПК B01F9/08 B01F11/04 B28C5/18 

Изобретение относится к устройствам для смешивания различных компонентов, в частности сыпучих материалов, и может быть использовано в производстве и обогащении комбикормов, химической, строительной, пищевой промышленности и т.п.

Известны смесители, в которых смешивание материалов происходит за счет сложного движения смесительной емкости (барабана), которого добиваются использованием в конструкции пространственных шарнирных механизмов. Наиболее близким по техническому воплощению и функциональным возможностям к предлагаемому является смеситель, имеющий барабан с двумя цапфами, закрепленный на опорах, выполненных в виде пространственных кривошипов со скрещивающимися под углом α осями шарниров и скрещивающимися под углом β осями их вращения [1].

Однако смеситель, взятый за прототип, имеет некоторые недостатки:

- ограничено положение барабана при пуске смесителя (барабан должен занимать определенное фиксированное положение), в противном случае за счет резкого скачка его скорости механизму смесителя грозят большие перегрузки, не исключена и поломка;

- отсутствует возможность регулирования скорости и закона движения барабана без переналадки механизма его привода, заключающейся в установке кривошипов с другими геометрическими параметрами.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Технический результат - устранение указанных недостатков, а также увеличение функциональных характеристик смесителя за счет обеспечения возможности изменения закона движения барабана (а при необходимости даже в процессе его работы).

Указанный технический результат достигается тем, что смеситель состоит из барабана, шарнирно связанного промежуточными и опорными кривошипами со станиной, выполненной в виде двух мотор-редукторов, установленных на стойках. Оси выходных валов мотор-редукторов лежат на одной прямой, каждый кривошип имеет противовес для уравновешивания масс барабана все шарнирные узлы представляют собой вращательные пары, выполненные конструктивно на подшипниках скольжения или качения. Согласно изобретения базовый пространственный четырехзвенный механизм смесителя превращаем в дифференциальный пространственный механизм введением двух дополнительных - опорных кривошипов, имеющих соосные неподвижные оси вращения, углы скрещивания осей теоретических шарниров и кратчайшие расстояния между ними для этих кривошипов соответствуют углу скрещивания и кратчайшему расстоянию между осями теоретических шарниров стоек прототипа, отношение кратчайших расстояний между теоретическими осями шарниров промежуточного и опорного кривошипов к синусам соответствующих углов скрещивания этих осей равны:

l₁/sinα₁=l₂/sinα₂.

Введение двух дополнительных кривошипов позволяет не только упростить конструкцию станины смесителя, а также ее изготовление, но и обеспечить сложное пространственное движение барабана с неравномерной скоростью по строго определенному закону, закон движения выбирается в зависимости от характера смешиваемых материалов и регулируется в процессе работы двумя отдельными приводами.

Смеситель сыпучих материалов поясняется схемой:

фиг. 1 - схема смесителя, общий вид.

Смеситель состоит из барабана 3, шарнирно связанного промежуточными 2, 4 и опорными 1, 5 кривошипами со станиной 8, выполненной в виде двух мотор-редукторов 7, установленных на стойках. Оси выходных валов мотор-редукторов лежат на одной прямой. Каждый кривошип имеет противовес 6 для уравновешивания масс барабана. Все шарнирные узлы представляют собой вращательные пары, выполненные конструктивно на подшипниках скольжения или качения. Такие узлы просты в изготовлении и хорошо изолируются от воздействия внешней среды.

Смеситель работает следующим образом: в зависимости от выбранного закона движения барабана 3 включаются в работу либо два мотор-редуктора 7, либо один из них (направление вращения выходного вала у мотор-редукторов можно варьировать). Движение от мотор-редуктора передается опорному кривошипу 1 или 5. В случае если работает один мотор-редуктор, а второй с закрепленным на его валу кривошипом заторможен, то движение от опорного кривошипа через первый промежуточный кривошип и барабан передается второму промежуточному кривошипу, ось вращения которого неподвижна. Если же работают оба мотор-редуктора, то движение передается через опорные 1, 5 и промежуточные 2, 4 кривошипы барабану 3. Промежуточный кривошип 2 идентичен 4 и его конструкция такова, что геометрические оси шарниров скрещиваются под углом α₂ и отстоят друг от друга на кратчайшее расстояние У опорных кривошипов 1, 5 кратчайшие расстояния между осями шарниров равны и вдвое меньше расстояния между цапфами барабана. Угол скрещивания осей шарниров опорного кривошип 1 - ∝₁, а опорного кривошипа 5 - 180° - ∝₁.

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого смесителя предполагается за счет следующих факторов:

1. Значительно интенсифицируется процесс смешения в результате сложного пространственного движения с переменной скоростью барабана; увеличивается однородность смеси, а значит, повышается качество готового продукта, сокращается время смешения, в связи с чем, повышается производительность.

2. Появляется возможность управлять процессом смешения за счет изменения характера и скорости движения барабана во время работы смесителя.

3. Расположение цапф барабана позволяет сократить расход энергии на привод смесителя и использовать силовую установку малой мощности, а также, учитывая соосность геометрических осей вращения опорных кривошипов, повысить технологичность конструкции смесителя.

4. Конструктивное оформление шарнирных узлов на подшипниках качения или скольжения позволяет хорошо изолировать их от воздействия внешней среды, тем самым увеличивает долговечность всего аппарата.

Список использованной литературы:

1. Авторское свидетельство №755577 (СССР), Б.И. №30, 1980.

2. Мудров А.П. Пространственные дифференциальные пяти- и шестизвенные механизмы как базовые механизмы смесителей/ Проблемы механизации сельского хозяйства // Юбилейный сборник научных трудов/ Казанская ГСХА. Казань, 2000.

3. Мудров А.П. Использование пространственных пяти- и шестизвенных дифференциальных механизмов в смесительной технике/ 100 лет механизму Беннетта // Сборник материалов международной конференции по ТММ. Казань, 2003.

Предложен смеситель, относящийся к смесительным устройствам барабанного типа для смешивания сыпучих материалов в производстве и обогащении комбикормов, химической, строительной пищевой промышленности, имеющий базовый пространственный шарнирный механизм, позволяющий смесительному барабану совершать пространственное движение, регулируемое в процессе работы двумя раздельными приводами, где с целью интенсификации и повышения эффективности процесса смешения, а также обеспечения надежности смесительного аппарата, барабан с двумя диаметрально противоположными цапфами, являющийся одним из звеньев пространственного шестизвенного механизма с вращательными парами, шарнирно установлен с возможностью вращения вокруг этих цапф на двух промежуточных кривошипах, оси вращения которых также перемещаются в пространстве посредством двух опорных кривошипов, каждый из которых приводится во вращение отдельным мотор-редуктором, причем оси вращения опорных кривошипов лежат на одной линии, длина кривошипов равна половине расстояния между геометрическими осями цапф, угол скрещивания геометрических осей шарниров одного опорного кривошипа дополняет угол скрещивания осей второго до 180°, углы скрещивания осей шарниров и длины промежуточных кривошипов одинаковы, а отношение длины к синусу угла скрещивания осей шарниров у промежуточных кривошипов равно отношению соответствующих параметров опорных кривошипов. Технический результат - устранение указанных недостатков, а также увеличение функциональных характеристик смесителя за счет обеспечения возможности изменения закона движения барабана (а при необходимости даже в процессе его работы). 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Смеситель, относящийся к смесительным устройствам барабанного типа для смешивания сыпучих материалов в производстве и обогащении комбикормов, химической, строительной пищевой промышленности, имеющий базовый пространственный шарнирный механизм, позволяющий смесительному барабану совершать пространственное движение, регулируемое в процессе работы двумя раздельными приводами, отличающийся тем, что с целью интенсификации и повышения эффективности процесса смешения, а также обеспечения надежности смесительного аппарата, барабан с двумя диаметрально противоположными цапфами, являющийся одним из звеньев пространственного шестизвенного механизма с вращательными парами, шарнирно установлен с возможностью вращения вокруг этих цапф на двух промежуточных кривошипах, оси вращения которых также перемещаются в пространстве посредством двух опорных кривошипов, каждый из которых приводится во вращение отдельным мотор-редуктором, причем оси вращения опорных кривошипов лежат на одной линии, длина кривошипов равна половине расстояния между геометрическими осями цапф, угол скрещивания геометрических осей шарниров одного опорного кривошипа дополняет угол скрещивания осей второго до 180°, углы скрещивания осей шарниров и длины промежуточных кривошипов одинаковы, а отношение длины к синусу угла скрещивания осей шарниров у промежуточных кривошипов равно отношению соответствующих параметров опорных кривошипов.

2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что в конструкцию введены два опорных кривошипа с соответствующими параметрами, тем самым оси вращения опорных кривошипов лежат на одной прямой, что упрощает станины смесителя.

3. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что оси цапф смесительной емкости (барабана) выполнены параллельными с увеличенным в 2 раза кратчайшими расстоянием между ними при тех же размерах кривошипов, что уменьшает приводной момент и увеличивает динамическую нагрузку на шарнирные узлы смесителя, одновременно увеличивает жесткость его конструкции.

4. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что в конструкции имеются два отдельных привода на каждый опорный кривошип, что позволяет варьировать характер движения смесительной емкости (барабана) в процессе работы смесителя.