ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК B01F31/30 B28C5/18 

Изобретение относится к смесительным устройствам барабанного типа для смешения различных сыпучих материалов, а также жидких компонентов, и может быть использовано в агропромышленном комплексе, химической, пищевой, фармацевтической отраслях промышленности.

Известны смесители, в которых смешение материалов происходит за счет гравитационных сил путём придания сложного движения смесительной емкости (барабану), которого добиваются использованием в конструкции пространственных шарнирных механизмов [1,2,3]. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является смеситель, имеющий барабан с двумя цапфами, закрепленный на опорах, выполненных в виде пространственных кривошипов со скрещивающимися под углом α=25-65⁰ осями шарниров и скрещивающимися под углом β=145-178⁰ осями их вращения, одна из опор выполнена с балансиром, кратчайшее расстояние между осями шарниров которого и угол их скрещивания находится в определённой зависимости от кратчайших расстояний и углов скрещивания осей шарниров кривошипов и геометрических осей опор входного кривошипа и балансира [4].

Недостаток указанного в качестве прототипа устройства в том, что движение в пространстве рабочей ёмкости - барабана не достаточно сложное и сравнительно тихоходное. Повышение же, с целью интенсификации процесса смешения, частоты вращения входного кривошипа ведёт к значительному росту динамических нагрузок на конструкцию, неизбежно возникающих от неравномерного вращения выходного кривошипа, а также движения барабана со смесью. Кроме того, необходимо с большой точностью выполнить установку опор балансира и входного кривошипа, так чтобы угол скрещивания их геометрических осей был строго соблюдён, в противном случае значительно возрастёт нагрузка на конструкцию, а то и просто барабан не провернётся.

Цель изобретения увеличение эффективности и интенсивности процесса смешения за счёт более сложного пространственного движения барабана, а также повышение технологичности изготовления и сборки смесителя.

Указанный технический результат достигается тем, что базовым механизмом предлагаемого смесителя является дифференциальный шестизвенный пространственный шарнирно-рычажный механизм с вращательными парами. Геометрические оси шарниров одного из входных кривошипов и цапф барабана скрещиваются под одинаковыми углами и , кратчайшие расстояния и между указанными осями так же одинаковы. Кратчайшие расстояния и соответственно между геометрическими осями шарниров второго входного кривошипа и связанного с ним одного из двух шатунов равны, углы и скрещивания указанных осей дополняют друг друга до 180°:

Геометрические оси шарниров второго шатуна, связывающего первый входной кривошип с барабаном, параллельны, кратчайшее расстояние между ними равно удвоенному кратчайшему расстоянию между геометрическими осями шарниров первого шатуна, то есть:

Указанные углы и кратчайшие расстояния должны находиться в следующей зависимости:

l₁/sinα₁= l₄/sinα₄= l₅/sinα_5.

Введение в конструкцию смесителя второго входного кривошипа позволяет придать барабану более сложное движение в пространстве со встряхивающим действием, что позволит интенсифицировать процесс смешения, а также даст возможность упростить и повысить точность изготовления станины смесителя за счёт того, что опоры входных кривошипов расположены соосно. Кроме этого, установка на входные кривошипы двух отдельных приводов (мотор-редукторов) позволит менять режим смешивания без остановки и переналадки смесителя

Устройство пространственного смесителя поясняется схемой:

фиг.1 – схема пространственного смесителя, общий вид.

Пространственный смеситель состоит из барабана 3, установленного шарнирно на двух пространственных шатунах 2 и 4, каждый из которых соединён шарнирно с соответствующим входным кривошипом 1 или 5, жёстко закреплёнными на валу своего мотор–редуктора 7 и 8. Мотор-редукторы установлены соосно на стойках 9 станины. Для уравновешивания смесителя предусмотрена установка на входные кривошипы противовесов 6. Работоспособность пространственного смесителя определяется выполнением следующих условий:

и зависимости:

l₁/sinα₁= l₄/sinα₄= l₅/sinα_5,

где

- кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров входного кривошипа 1;

- кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров

шатуна 2;

- кратчайшее расстояние между осями цапф барабана 3;

- кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров

шатуна 4;

- кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров входного кривошипа 5;

- угол скрещивания геометрических осей шарниров входного

кривошипа 1;

- угол скрещивания геометрических осей шарниров шатуна 2;

- угол скрещивания геометрических осей цапф барабана 3;

- угол скрещивания геометрических осей шарниров шатуна 4;

- угол скрещивания геометрических осей шарниров входного

кривошипа 5.

Пространственный смеситель работает следующим образом. В зависимости от выбранного закона движения барабана 3 включаются в работу либо два мотор-редуктора 7 и 8, либо один из них. 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 первого входного кривошипа через связанный с ним шатун и барабан передается второму входному кривошипу. Если же работают оба мотор-редуктора, то движение передается через входные кривошипы 1, 5 и шатуны 2 и 4 барабану 3. Барабан смесителя совершает сложное неравномерное движение в пространстве, режим которого можно менять, не прекращая работы смесителя, а затормаживая один из двигателей или меняя направление вращения их валов.

Предлагаемая конструкция смесителя позволит упростить изготовление станины смесителя и повысить точность его сборки, а также увеличить эффективность и интенсивность процесса смешения.

Список использованной литературы

1. Мудров, П.Г. Пространственные механизмы с вращательными парами/ П.Г. Мудров, Изд-во Казанского университета, Казань, 1976. 264 с.

2. Мудров, А.Г. Пространственные механизмы с особой структурой / А.Г. Мудров. - РИЦ «Школа», Казань, 2003. -300 с.

3. Мудров, А.Г. Пространственные аппараты с мешалкой и смесители / А.Г. Мудров, А.А. Мудрова, Р.Л. Сахапов.– Москва: РУСАЙНС,2021. - 190 с.

4. Авторское свидетельство №797878 (СССР), Б.И. №3, 1981.

Изобретение относится к смесительным устройствам барабанного типа для смешения различных сыпучих материалов, а также жидких компонентов, и может быть использовано в агропромышленном комплексе, химической, пищевой, фармацевтической отраслях промышленности. Пространственный смеситель выполнен на базе шестизвенного пространственного шарнирно-рычажного механизма с вращательными парами, его барабан шарнирно установлен на двух пространственных шатунах, имеющих разные геометрические параметры, каждый из которых соединён шарнирно с одним из двух входных кривошипов, жёстко закреплённых на валу своего двигателя - мотор–редуктора, оси вращения входных кривошипов расположены на одной прямой, при этом геометрические оси цапф барабана и оси шарниров одного из входных кривошипов скрещиваются под равными углами и кратчайшие расстояния между этими осями также равны, кратчайшие расстояния между геометрическими осями шарниров второго входного кривошипа и геометрическими осями шарниров связанного с ним шатуна равны, а углы их скрещивания дополняют друг друга до 180°, геометрические оси шарниров второго шатуна параллельны и кратчайшее расстояние между ними равно удвоенному кратчайшему расстоянию между геометрическими осями шарниров первого шатуна, отношение кратчайшего расстояния между геометрическими осями шарниров каждого входного кривошипа к синусу угла скрещивания этих осей равно отношению аналогичных параметров барабана и шатунов. Технический результат изобретения - упрощение изготовления станины смесителя и повышение точности его сборки, а также увеличение эффективности и интенсивности процесса смешения. 1 ил.

Пространственный смеситель, отличающийся тем, что с целью увеличения эффективности и интенсивности процесса смешения, а также повышения технологичности изготовления и сборки смесителя он выполнен на базе шестизвенного пространственного шарнирно-рычажного механизма с вращательными парами, его барабан шарнирно установлен на двух пространственных шатунах, имеющих разные геометрические параметры, каждый из которых соединён шарнирно с одним из двух входных кривошипов, жёстко закреплённых на валу своего двигателя – мотор-редуктора, оси вращения входных кривошипов расположены на одной прямой, при этом геометрические оси цапф барабана и оси шарниров одного из входных кривошипов скрещиваются под равными углами и кратчайшие расстояния между этими осями также равны, кратчайшие расстояния между геометрическими осями шарниров второго входного кривошипа и геометрическими осями шарниров связанного с ним шатуна равны, а углы их скрещивания дополняют друг друга до 180°, геометрические оси шарниров второго шатуна параллельны и кратчайшее расстояние между ними равно удвоенному кратчайшему расстоянию между геометрическими осями шарниров первого шатуна, отношение кратчайшего расстояния между геометрическими осями шарниров каждого входного кривошипа к синусу угла скрещивания этих осей равно отношению аналогичных параметров барабана и шатунов.