смеситель

Формула изобретения

1. Смеситель, содержащий барабан с жестко закрепленными лопастями, установленный на опорной раме посредством изогнутого под тупым углом кронштейна, состоящего из горизонтального и наклонного участков, привод вращения барабана, приспособление для поворота барабана относительно опорной рамы и фиксатор для удерживания барабана в заданном положении, отличающийся тем, что поверхности лопастей расположены под углом 5-20° к образующей барабана и на лопастях посредством шарниров установлены поворотные лопатки со смещением их центров тяжести относительно осей шарниров, лопасти снабжены ограничителями поворотных лопаток, при этом лопасти и поворотные лопатки выполнены с отверстиями с возможностью прохода сквозь них смешиваемых компонентов, снабжен балансиром, содержащим рычаг, один конец которого шарнирно закреплен на горизонтальном участке кронштейна, а свободный конец изогнут и на нем установлены балансировочные грузы, балансир снабжен механизмом стопорения, включающим защелку на участке крепления рычага к кронштейну, жестко установленный на раме диск с ответным отверстием для защелки и пружину, посредством которой защелка связана с наклонным участком кронштейна, обеспечивая подпружинивание балансира.

2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что поворотные лопатки выполнены в форме трапеций.

3. Смеситель по п.1 или 2, отличающийся тем, что поворотные лопатки расположены по всей длине лопастей с шагом, превышающим два расстояния наиболее удаленной точки большего основания трапеции от оси шарнира, с возможностью обеспечения их независимого функционирования относительно друг друга и внутренней поверхности барабана.

4. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что балансировочные грузы выполнены регулируемыми с возможностью их смены и регулировки их положения на свободном конце рычага для изменения их момента.

5. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что ограничители закреплены на лопастях со смещением относительно осей шарниров поворотных лопаток, с возможностью обеспечения их самоустановки под углом 60-80° к оси барабана.

6. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что приспособление для поворота барабана относительно опорной рамы выполнено в виде штурвала.

7. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что защелка приварена к рычагу на участке его крепления к кронштейну.

8. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что рама выполнена из основания и стоек.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для получения различных смесей и может быть использовано для получения, например, строительных материалов на основе цемента.

За аналог заявляемого изобретения принято известное средство того же назначения - гравитационный бетоносмеситель, содержащий установленную на раме ось смесителя с закрепленным на ней приводом, барабан с неподвижными лопастями, ось вращения которого расположена под углом к горизонтальной плоскости (Описание изобретения к а. с. 1787801, МПК5 В 28 С 5/20, 1990, БИ 2, 15.01.93).

Аналогом заявляемого изобретения является известное техническое решение того же назначение - бетономешалка, содержащая барабан с жестко закрепленными лопастями, установленный на опорной раме посредством изогнутого под тупым углом кронштейна, привод вращения барабана, приспособление для поворота барабана относительно опорной рамы и фиксатор для удерживания барабана в заданном положении (Мякшицкий Т. Бетон делаем сами // Моделист-конструктор, 5, 1983, с. 36-37).

Недостатками известных средств являются невысокие эксплуатационные возможности из-за низкой производительности устройств и невысокого качества получаемой смеси.

За прототип принят наиболее близкий к заявленному изобретению по назначению и совокупности существенных признаков смеситель, содержащий барабан с жестко закрепленными лопастями, установленный на опорной раме посредством изогнутого под тупым углом кронштейна, состоящего из горизонтального и наклонного участков, привод вращения барабана, приспособление для поворота барабана относительно опорной рамы и фиксатор для удерживания барабана в заданном положении (Описание полезной модели к свидетельству 21550, МПК7 В 28 С 5/18, 24.08.2001, БИПМ 3, 27.01.02).

Недостатками известного средства являются невысокие эксплуатационные возможности из-за низкой производительности смесителя и невысокого качество получаемой смеси.

Недостатки всех аналогов обусловлены расположением оси вращения барабана к горизонтальной плоскости под углом не более 30^o, что приводит к низкому проценту заполнения барабана компонентами смеси, а расположение оси под большими углами не обеспечивает полного перемешивания компонентов, так как в таких смесителях образуются застойные зоны в срединных и донных зонах барабанов, которые не позволяют получать качественную смесь. Кроме того, использование углов 45^o и более приводит к резкому дисбалансу устройства при выгрузке смеси, так как при повороте барабана центр тяжести смесителя смещается от своего исходного положения в направлении поворота барабана, создавая момент силы тяжести смесителя, что приводит к его дисбалансу. При это необходимо учитывать, что образуется дополнительный момент силы тяжести смесителя за счет дополнительного в направлении поворота барабана приращения смещения центра тяжести смеси вследствие ее перераспределения по объему барабана. Все это приводит к необходимости прилагать большие усилия для удержания смесителя от опрокидывания и требует увеличения площади опоры рамы.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эксплуатационных возможностей смесителя путем повышения его производительности, улучшения качества приготовляемой смеси и снижения усилий поворота барабана из рабочего положения в положение выгрузки и обратно без увеличения габаритов смесителя.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в увеличении процента загрузки барабана и обеспечении интенсивного и полного перемешивания по всему его объему исходных компонентов смеси, причем повышение объема загрузки барабана не ведет к увеличению площади опоры рамы, а снижение усилий поворота барабана обеспечивается за счет регулирования положения центра тяжести смесителя.

Сущность изобретения - смесителя, содержащего барабан с жестко закрепленными лопастями, установленный на опорной раме посредством изогнутого под тупым углом кронштейна, состоящего из горизонтального и наклонного участков, привод вращения барабана, приспособление для поворота барабана относительно опорной рамы и фиксатор для удерживания барабана в заданном положении, состоит в том, что поверхности лопастей расположены под углом 5-20^o к образующей барабана и на лопастях посредством шарниров установлены поворотные лопатки со смещением их центров тяжести относительно осей шарниров, лопасти снабжены ограничителями поворотных лопаток, при этом лопасти и поворотные лопатки выполнены с отверстиями, с возможностью прохода сквозь них смешиваемых компонентов, снабжен балансиром, содержащим рычаг, один конец которого шарнирно закреплен на горизонтальном участке кронштейна, а свободный конец изогнут и на нем установлены балансировочные грузы, балансир снабжен механизмом стопорения, включающим защелку на участке крепления рычага к кронштейну, жестко установленный на раме диск с ответным отверстием для защелки и пружину, посредством которой защелка связана с наклонным участком кронштейна, обеспечивая подпружинивание балансира.

Поворотные лопатки выполнены в форме трапеций.

Поворотные лопатки расположены по всей длине лопастей с шагом, превышающим два расстояния наиболее удаленной точки большего основания трапеции от оси шарнира, с возможностью обеспечения их независимого функционирования относительно друг друга и внутренней поверхности барабана.

Балансировочные грузы выполнены регулируемыми, с возможностью их смены и регулировки их положения на свободном конце рычага для изменения их момента.

Ограничители закреплены на лопастях со смещением относительно осей шарниров поворотных лопаток, с возможностью обеспечения их самоустановки под углом 60-80^o к оси барабана.

Приспособление для поворота барабана относительно опорной рамы выполнено в виде штурвала.

Защелка приварена к рычагу на участке его крепления к кронштейну.

Рама выполнена из основания и стоек.

Заявляемое изобретение позволяет использовать углы расположения оси вращения барабана к горизонтальной плоскости до 70^o, что увеличивает процент загрузки барабана и позволяет получать смесь более высокого качества, так как в заявляемом устройстве обеспечивается интенсивное и полное перемешивание исходных компонентов по всему объему барабана, которые направляются от донной зоны кверху, активно перемешиваясь в срединной и донных зонах, являющихся традиционно застойными. К улучшению эксплуатационных возможностей смесителя относится и снижение усилий поворота барабана. Смеситель является устойчивым устройством, не требующим увеличения площади опоры рамы.

Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы изобретения, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности - новизна.

Существенные отличительные признаки независимого пункта формулы заявляемого изобретения для специалиста явным образом не следуют из уровня техники, следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности - изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

на фиг.1 - общий вид смесителя в рабочем состоянии;

на фиг.2 - вид А, вид на поворотные лопатки параллельно вектору вращения барабана;

на фиг.3 - вид Б, вид на поворотные лопатки перпендикулярно вектору вращения барабана;

на фиг.4 - вид спереди на балансир;

на фиг.5 - вид слева на балансир;

на фиг.6 - вид сверху на балансир;

Смеситель может быть осуществлен с реализацией указанного назначения следующим образом. Смеситель содержит опорную раму 1, содержащую основание и стойки (позицией не обозначены). На стойке опорной рамы 1 в подшипниках 2 установлен кронштейн, изогнутый под тупым углом, состоящий из горизонтального участка 3 и наклонного участка 4.

На наклоном участке 4 кронштейна установлен барабан 5 с приводом 6. На внутренней поверхности барабана 5 вдоль ее образующей и под углом 5-20^o к ней жестко закреплены лопасти 7. Крепление лопастей традиционное для таких смесителей, например как в бетономешалке в статье "Бетон делаем сами" (Мякшицкий Т. Бетон делаем сами. // Моделист-конструктор, 5, 1983. С. 36-37). При промышленном применении смесителя могут быть использованы традиционные решения, описанные в этой статье.

На лопастях 7 установлены поворотные лопатки 8 посредством шарниров 9. Поворотные лопатки 8 выполнены в форме трапеций и установлены со смещением их центров тяжести относительно оси шарнира 9. Поворотные лопатки 8 расположены по всей длине лопастей 7 с шагом, превышающим два расстояния наиболее удаленной точки большего основания трапеции от оси шарнира 9, что обеспечивает их независимое функционирование относительно друг друга и внутренней поверхности барабана 5. Положение поворотных лопаток 8 в неработающем состоянии барабана определено положением их центров тяжести.

На лопастях 7 закреплены, например в виде штырей, ограничители 10 поворотных лопаток 8, которые расположены на рабочей поверхности лопастей 7 и смещены относительно осей шарнира 9, что приводит к самоустановке поворотных лопаток 8 под углом 60-80^o к оси барабана.

Лопасти 7 и поворотные лопатки 8 выполнены с отверстиями, предназначенными для прохода сквозь них, как в положении загрузки, так и в рабочем режиме, значительного объема смешиваемых компонентов, разделяемого отверстиями на отдельные потоки, что обеспечивает сложное движение смешиваемых компонентов и приводит к их интенсивному и полному перемешиванию.

Смеситель для автоматического регулирования положения его центра тяжести снабжен балансиром, который содержит рычаг 11, один конец которого шарнирно закреплен на горизонтальном участке 3 кронштейна, а свободный конец изогнут и на нем установлены балансировочные грузы 12. При этом использованы регулируемые балансировочные грузы 12, с возможностью их смены и регулировки их положения на свободном конце рычага 11. Использованы два балансировочных груза 12, которые при навинчивании взаимно обеспечивают фиксированное положение на свободном конце рычага 11. Балансир, автоматически регулируя (изменяя) положение центра тяжести смесителя, предотвращает его дисбаланс при повороте барабана 5 для выгрузки готовой смеси и возврата в исходное положение.

Балансир снабжен механизмом стопорения, включающим приваренную к рычагу 11 на участке его крепления к кронштейну защелку 13, жестко установленный на стойке опорной рамы 1 диск 14 с ответным отверстием для защелки 13 и пружину 15, посредством которой защелка 13 связана с наклонным участком 4 кронштейна, обеспечивая подпружинивание балансира. В механизме стопорения защелка 13 с диском 14 автоматически входят в зацепление и выходят из него при повороте барабана 5.

Пружина 15 обеспечивает устойчивое положение балансира с балансировочными грузами 12 во время поворота барабана 5 и служит для возврата балансира и его удерживания в исходном состоянии при загрузке барабана 5 и в рабочем режиме.

В исходном положении барабана 5 свободный конец рычага 11 с балансировочными грузами 12 находится в вертикальной плоскости, в которой располагаются ось вращения барабана 5 и центр тяжести всего смесителя. В связи с этим плечо центра балансира равно нулю и соответственно момент его силы тяжести тоже равен нулю. Таким образом, обеспечивается устойчивая балансировка смесителя в исходном положении.

При повороте барабана 5 устойчивая балансировка смесителя достигается за счет увеличения момента сил тяжести балансировочных грузов 12, которое обеспечивается дополнительным приращением смещения центра тяжести балансира в направлении поворота барабана 5 относительно его исходного положения. Указанное дополнительное приращение смещения центра тяжести балансира обеспечивается за счет поворота свободного конца рычага 11 с балансировочными грузами 12 в направлении поворота барабана 5 путем взаимодействия защелки 13 с диском 14.

С барабаном 5 соединен посредством горизонтального участка 3 кронштейна штурвал 16 для поворота барабана 5. Смеситель снабжен фиксатором 17 для обеспечения устойчивого рабочего положения барабана 5. В качестве фиксатора 17 использован проволочный штырь, который вставляется в отверстия на горизонтальном участке 3 кронштейна и в месте его крепления на стойке опорной рамы 1.

Смеситель работает следующим образом. В исходном, зафиксированном фиксатором 17 положении, барабан 5 загружают компонентами заданной смеси и приводят его посредством привода 6 во вращение. В процессе вращения барабана 5 под воздействием перемешиваемых компонентов поворотные лопатки 8 за счет смещения их центра тяжести относительно оси шарнира 9 самоустанавливаются с помощью ограничителей 10 под углом атаки =150 ... 170^o к вектору вращения "а" (фиг.4) барабана 5 и обеспечивают стабильное перемешивание исходных компонентов во всех зонах барабана 5, направляя их от донной зоны кверху. При этом процесс перемешивания исходных компонентов активизируются в срединной и донной зонах, являющихся традиционно застойными. Одновременно лопасти 7, расположенные под углом 5 ... 20^o к образующей барабана 5, во время его вращения образуют угол атаки =95 ... 110^o к вектору вращения "а", включая в процесс перемешивания периферийную часть приготовляемой смеси. Разница в углах атаки у лопастей 7 и поворотных лопаток 8 создает встречные потоки перемешиваемых материалов, а отверстия у лопастей 7 и поворотных лопаток 8 дополнительно разделяют перемешиваемые материалы на отдельные потоки. Все это, в совокупности, ускоряет процесс перемешивания исходных материалов по всему объему барабана 5, в том числе и в срединной и донной зонах, улучшает качество смеси, а также позволяет применить расположение оси вращения барабана 5 под углом практически до 70^o к горизонтальной плоскости, что дает возможность почти полностью заполнить барабан 5 и таким образом увеличить производительность устройства.

После окончания процесса перемешивания убирают фиксатор 17, поворачивают штурвалом 16 барабан 5 и производят выгрузку готовой смеси, которую можно осуществлять как при выключенном приводе б, так и при работающем приводе 6. В первом случае поворотные лопатки 8, под воздействием потоков выгружаемой смеси, за счет смещения их центров тяжести относительно шарниров 9 самоустанавливаются подобно флюгеру параллельно направлению потока выгружаемой смеси и не препятствуют выгрузке. Во втором случае при работающем приводе 6 можно значительно уменьшить угол поворота барабана 5 за счет того, что поворотные лопатки 8 выполняют функцию, аналогичную шнекам, выгружая смесь с максимальной скоростью и не останавливая при этом процесс перемешивания.

Дисбаланс смесителя предотвращается балансиром, который автоматически регулирует положение центра тяжести смесителя. Центр тяжести смесителя с незагруженным барабаном 5 в исходном положении находится ниже оси горизонтального участка 3 кронштейна, центр тяжести балансира располагается в одной вертикальной плоскости, образованной горизонтальным и наклонным участками и осью барабана, что обеспечивает положение устойчивого равновесия смесителя. Центр тяжести смесителя с загруженным барабаном 5 в исходном положении располагается выше оси горизонтального участка 3 кронштейна.

В рабочем положении смесителя под действием пружины 15 свободный конец рычаг 11 с балансировочными грузами 12 находится в вертикальной плоскости, в которой располагаются ось вращения барабана 5 и центр тяжести всего смесителя. В связи с этим плечо центра тяжести балансира равно нулю и соответственно момент его силы тяжести тоже равен нулю.

При повороте барабана 5 из рабочего положения в положение выгрузки начинает поворачиваться вокруг своей оси и рычаг 11 балансира за счет взаимодействия защелки 13 с диском 14. При этом сообщается дополнительное приращение смещения балансировочным грузам 12 в направлении их поворота - поворота барабана 5, что приводит к увеличению плеча L их момента сил тяжести (фиг. 4) и создает, таким образом, необходимый для уменьшения дисбаланса смесителя дополнительный момент сил тяжести балансировочных грузов 12.

В дальнейшем защелка 13 выходит из отверстия диска 14 и перемещается по его поверхности. Изменяя размеры отверстия диска 14, варьируя массой балансировочных грузов 12 и положением их на рычаге 11, можно управлять процессом автоматической регулировки положения центра тяжести смесителя.

В процессе выгрузки барабана 5 центр тяжести смесителя перемещается по направлению к оси горизонтального участка 3 кронштейна и соответственно к балансировочным грузам 12 и после окончания выгрузки центр тяжести смесителя возвращается в исходное положение, что способствует уменьшению усилия поворота выгруженного барабана 5 в исходное положение, которое осуществляют штурвалом 16. Устойчивость рабочего положения барабана 5 обеспечивается фиксатором 17, который вставляют в отверстия на горизонтальном участке 3 кронштейна и в месте его крепления на стойке рамы 1.

Использование предлагаемого смесителя улучшит эксплуатационные характеристики смесителя за счет повышения производительности путем увеличения заполнения рабочего объема барабана, получения смеси лучшего качества и снижения усилия поворота барабана из рабочего положения в положение выгрузки и наоборот.

Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление смесителя, с реализацией указанного назначения, подтверждают соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности - промышленная применимость.