Установка для приготовления растворов
Владельцы патента RU 2456156:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к установкам для приготовления бетонных смесей. Для расширения технологических возможностей в установке, содержащей имеющий привод вращения барабан, по периметру изготовлен из трех и более полос переменной ширины вогнутой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос с образованием по периметру барабана, направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с переменным шагом. 7 ил.
Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и бетонной смеси.
Известен бетоносмеситель (а.с. №1199622, кл. B28C 5/14, 1982 г.), содержащий корпус с загрузочным и выгрузочным отверстиями и с рабочим перемешивающим органом, продольно в нем расположенным и снабженным вибролотком под выгрузочным отверстием.
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, большое количество комплектующих изделий и сложность изготовления, что приводит к снижению надежности работы бетоносмесителя.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бетоносмеситель непрерывного действия (а.с. №356142, кл. B28C 5/22), 1971 г.), содержащий имеющий привод вращения барабан, по внутреннему периметру которого закреплен шнек и установленные между его витками лопатки.
Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности, большое количество комплектующих изделий и сложность изготовления, что приводит к снижению надежности работы бетоносмесителя.
Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, уменьшение количества комплектующих изделий и упрощение изготовления.
Техническое решение достигается тем, что в установке для приготовления растворов, содержащей имеющий привод вращения барабан, барабан по периметру изготовлен из трех и более полос переменной ширины вогнутой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с переменным шагом.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки для приготовления растворов.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана позволяет обеспечить последовательное постепенное уплотнение и разрежение потоков компонентов растворов, а также потоков воды по мере их продвижения от загрузки к выгрузке, а также повысить эффективность смешивания частиц компонентов растворов и воды, расширяет технологические возможности.
Новизна усматривается также в том, что площадь и форма поперечного и продольного сечений барабана изменяются по всей длине барабана многократно от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц компонентов растворов и расширяет технологические возможности установки.
Новизна заключается также в том, что по периметру барабана образованы направленные навстречу друг другу ломаные винтовые поверхности с переменной шириной вогнутой криволинейной формы по длине барабана, что обеспечивает не только нарушение стационарности потоков движения частиц внутри барабана, но и потоков воды, расширяет технологические возможности.
Новизна заключатся также в том, что по периметру барабана образованы направленные навстречу не только друг другу под углом, но и к оси вращения барабана плоские грани, что обеспечивает нарушение стационарности движения потоков частиц компонентов растворов и воды внутри барабана, при этом скорость частиц компонентов растворов внутри барабана, а также воды в каждой точке их потоков хаотически пульсирует, поэтому частицы компонентов растворов внутри барабана, а также воды совершают неустановившиеся беспорядочные движения по сложным траекториям, а именно турбулентное течение, расширяют технологические возможности.
Новизна заключается в том, что по периметру барабана образованы ломаные винтовые линии, направленные навстречу друг другу, что расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что шаг винтовых линий по периметру изменяется по длине барабана от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует технологический процесс приготовления растворов, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что скручивание каждой полосы по надрезам со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, обеспечивает дополнительное искривление поверхности по периметру барабана, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещения частиц компонентов растворов и бетонных смесей в соседних участках барабана, поэтому частицы компонентов растворов и воды движутся по сложным траекториям, увеличивая число столкновений друг с другом и со стенками барабана, что интенсифицирует процесс приготовления растворов
Новизна обусловлена также тем, что полосы имеют криволинейную вогнутую форму переменной ширины и выполнены ребристыми в поперечном направлении с образованием по периметру барабана чередующихся граней, что обеспечивает постепенное разрежение и уплотнение потоков частиц компонентов растворов и воды, интенсифицирует процесс приготовления растворов.
На фиг.1 изображена предлагаемая установка для приготовления растворов, общий вид; на фиг.2 - барабан вогнутой формы, общий вид; на фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - одна из полос переменной ширины, из которых изготовлен барабан вогнутой формы; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - полоса переменной ширины (фиг.4) после скручивания в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы; на фиг.7 - полоса переменной ширины (фиг.6) после сгиба по винтовым линиям на оправке вогнутой формы.
Установка для приготовления растворов состоит из станины 1, выполненной (фиг.1) в виде сварной рамы. На станине 1 закреплен привод главного движения, состоящий из электродвигателя 2, редуктора 3 и четырех роликовых опор 4. Барабан 5 снабжен двумя ободами 6, которые опираются на роликовые опоры 4. На станине 1 смонтировано средство для загрузки 7 и разгрузки 8. Установка для приготовления растворов снабжена трубопроводом 9 с винтовой насадкой 10 (фиг.1) для подачи внутрь барабана 5 воды затворения.
Барабан 5 вогнутой формы с переменным шагом винтовых линий по его периметру (фиг.2, фиг.3) выполнен из полос 11-12-13-14-15-16 переменной ширины (фиг.4) с надрезами (фиг.5), свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы (фиг.6), изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении. Полосы 11-12-13-14-15-16 согнуты (фиг.4) по надрезам, со скошенными стенками (фиг.5) в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос (фиг.5). Так как полосы 11-12-13-14-15-16 имеют переменную ширину фиг.5), то барабан 5 (фиг.2, фиг.3) имеет переменное продольное сечение и переменное проходное поперечное сечение по длине барабана.
Кроме того, полосы 11-12-13-14-15-16 выполнены ребристыми в продольно-поперечном направлении, образуя на фиг.2 чередующие перфорированные грани, например, 17-18-19-20 и т.д. для полосы 19. При этом каждые две смежные перфорированные грани, например 17 и 18, 18 и 19, 19 и 20 и т.д. расположены под тупым углом одна к другой с наружной и внутренней сторон полос пересекаются между собой с образованием винтовых линий основного направления, например, 21-22-23-24-25-26-27-28-29 на наружной поверхности и винтовых канавок по внутренней поверхности барабана 5. На фиг.2 и фиг.3 одна из винтовых линий основного направления 21-22-23-24-25-26-27-28-29 показана утолщенной линией. На наружной поверхности барабана 5 образуются также винтовые канавки и винтовые линии противоположного направления, например, 30-31-32-33-34-24-35-36-37 (фиг.2 и фиг.3) показаны утолщенной линией.
Винтовые линии по наружной поверхности барабана 5 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками на внутренней поверхности, причем винтовые канавки и винтовые линии барабана 5 могут иметь различное число заходов и различные шаги. На полосах 11-12-13-14-15-16 перед свертыванием выполняют надрезы 38, 39 со скошенными стенками, расположенными попарно под углом один к другому, как, например, на фиг.4 и фиг.5 посредством фрезерования, обработки давлением и т.п. Геометрия и величина углов Ψ, α, β, ω, λ, φ скосов надрезов и их взаимное расположение соответствует числу заходов и величинам шагов винтовых линий противоположного направления. Надрезы 38, 39 создают (фиг.4, фиг.5) попеременно с противоположных сторон каждой полосы 11-12-13-14-15-16. Затем относительно продольной оси каждую из полос 11-12-13-14-15-16 скручивают в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосы. На фиг.6 показана одна из полос, например 11, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси, с расположенными по винтовым линиям вдоль продольной оси боковыми кромками 40 и 41. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 11, помещают на оправку 42 (фиг.7) и изгибают так, чтобы кромки 40 и 41 разместились по винтовым линиям и в поперечном направлении. После изгиба в поперечном сечении каждая полоса повернута относительно продольной оси барабана так, что ее кромки образуют и в поперечном направлении полосы винтовую линию с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу 11 деформируют и снимают с оправки 42 либо фиксируют на оправке 42. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например, 12-13-14-15-16. Далее все деформированные таким образом полосы размещают на оправке 42, совмещают и соединяют известными методами, например, сваркой.
Предлагаемая установка для приготовления растворов работает следующим образом. В барабан 5 через средство для загрузки беспрерывно загружаются компоненты растворов. При вращении барабана 5 частицы компонентов растворов в сухом состоянии захватываются внутренними смежными гранями, например 17 и 18, 18 и 19, 19 и 20 и т.д., расположены под тупым углом одна к другой и работая как полки, смонтированные по ломаным винтовым линиям под некоторыми углами друг к другу, поднимают порции компонентов растворов на определенную высоту и бросают их навстречу друг другу под углом не только к направлению движения этих порций, но и под углом движущихся стенок барабана 5. Т.е. по достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса частицы компонентов растворов движутся навстречу друг к другу под определенными углами и к стенкам вращающегося барабана 5 и перемещается в сторону выгрузки. Происходит интенсивное приготовление сухой смеси компонентов растворов при их движении на расстоянии L от загрузки к выгрузке. После смешивания сухие смеси компонентов растворов попадают в зону подачи воды затворения (L).
Так как поверхность барабана 5 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций частиц компонентов растворов, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку внутренняя поверхность барабана 5 криволинейна, то каждая порция частиц компонентов растворов перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс смешивания и перетирания частиц компонентов растворов друг с другом и со стенками барабана, повышает интенсивность смешивания частиц компонентов растворов, расширяет технологические возможности. Так как из-за криволинейности бочкообразной поверхности барабана 5 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц компонентов растворов, то каждая частица движется по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва этих частиц от стенок барабана, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса приготовления растворов. При этом происходит активация сухих сыпучих материалов компонентов смеси и обеспечивается не только интенсивное перемешивание частиц компонентов растворов, но и обеспечивается измельчение частиц компонентов растворов на меньшие фракции.
В таком сухом состоянии компоненты растворов перемещаются вдоль продольной оси барабана 5 на расстоянии L (фиг.1), где подается в готовую сухую смесь компонентов растворов вода затворения и начинает происходить процесс затворения. При дальнейшем движении вдоль оси барабана 5 происходит процесс приготовления растворов. При дальнейшем движении вдоль оси барабана 5 готовая смесь выгружается из барабана 5 в средство для выгрузки 8.
Технико-экономические преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов перемещений компонентов растворов и воды затворения, повышения интенсивности их смешивания и переориентации, а также скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц компонентов растворов и воды друг с другом и со стенками барабана 5, повышает производительность, расширяет технологические возможности. Так как барабан 5 выполнен вогнутой формы и по всей длине имеет переменное не только поперечное, но и продольное сечение, интенсифицируется процесс приготовления растворов и расширяются технологические возможности установки, при этом обеспечивается последовательного постепенного уплотнения и разрежение потоков компонентов растворов, а также потоков воды по мере продвижения их от загрузки к выгрузке, что также интенсифицирует процесс приготовления растворов и расширяет технологические возможности установки.
Установка для приготовления растворов, содержащая имеющий привод вращения барабан, отличающаяся тем, что барабан по периметру изготовлен из трех и более полос переменной ширины вогнутой криволинейной формы, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении, изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении и согнутых по надрезам, со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенным попарно под углом один к другому с обеих сторон полос с образованием по периметру барабана направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и ломаных винтовых поверхностей с переменным шагом.
