Барабанный смеситель



Барабанный смеситель

 


Владельцы патента RU 2527993:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)

Изобретение относится к смесителям и может использоваться в машиностроительной, медицинской, сельскохозяйственной, строительной и других отраслях промышленности, в частности, для перемешивания сухих и жидких компонентов смеси. Смеситель содержит пространственный кривошип 1 и пространственный пруток 3, оси отверстий которых скрещиваются в пространстве под равными углами и с кратчайшим расстоянием между этими осями, пространственный мотыль 2 и ведущий пространственный шатун 4 с двумя отверстиями, оси которых скрещиваются под прямым углом и с кратчайшим расстоянием между этими осями, последовательно шарнирно соединенные между собой. На осях шарниров установлены три барабана для размещения перемешиваемых компонентов смеси. Валы ведущего пространственного кривошипа 1 и пространственного шатуна 4 связаны каждый со своим мотор-редукторами 6 и 12. Технический результат состоит в повышении эффективности путем упрощения конструкции с одновременным повышением качества перемешивания и увеличения амплитуд перемещения рабочего органа. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроительной, медицинской (фармацевтической), сельскохозяйственной, строительной (деревообрабатывающей) и других отраслей промышленности, в частности для перемешивания сухих и жидких компонентов смеси.

Известен смеситель (авторское свидетельство СССР №762949, МПК B01F 9/02, 1980), содержащий барабан с приводом, выполненным в виде пространственного шарнирно-рычажного механизма, который снабжен балансиром, выполненным в виде качающейся рамы, при этом барабан установлен на раме.

Основным недостатком этого смесителя является ограниченность траекторий движения смешиваемых частиц в барабане только вращением барабана вокруг его горизонтальной оси и качанием в вертикальной плоскости.

Известен также смеситель (Решетов Л.Н. Конструирование рациональных механизмов. - М.: Машиностроение, 1972, с.142-147), использующий шестизвенный механизм с двойным пространственным шарниром, в котором функцию промежуточного вала выполняет барабан, укрепленный в вилках шарнира на диаметрально взаимно-перпендикулярных геометрических осях. При этом расстояние между диаметрально взаимно-перпендикулярными осями барабана равно расстоянию между осями каждой из вилок шарнира, а валы в станине укреплены параллельно друг другу на расстоянии a=l√3, где l - расстояние между осями каждой из вилок или барабана.

Недостатками данного смесителя являются малые амплитуды колебаний барабана при вращении его из одного крайнего положения в другое, а также само наличие крайних положений с точки зрения динамики процесса (отсутствие уравновешенности).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому барабанному смесителю и взятому в качестве прототипа является смеситель (патент RU №2077941 C1), содержащий ведущий и ведомый валы, укрепленные в одной плоскости на станине и связанные с двойным посредственным шарниром, в котором функцию промежуточного вала выполняет барабан. Барабан укреплен в вилках шарнира на диаметрально-перпендикулярных геометрических осях.

Недостатками данного смесителя являются:

1. Конструктивная сложность данного смесителя, связанная с большим количеством звеньев базового механизма устройства, из которых 2 звена выполнены в виде вилок, охватывающих барабан, в результате чего геометрические размеры барабана и амплитуда перемещения рабочего органа ограничены, что ведет к снижению эффективности.

2. Анализ макета данного устройства а также анимации на программах барабанного смесителя 3D моделирования показывают, что из-за того, что вилки имеют углы скрещивания осей шарниров, равные 90 градусам, это приводит к резким изменениям линейных и угловых ускорений барабана. Это, в свою очередь, вызывает резкое возрастание вредных сил инерции. Из-за этого шарнирные узлы быстро изнашиваются, нарушаются согласованные расчетные размеры звеньев и механизм заклинивает, что в свою очередь делает базовый механизм смесителя неработоспособным. Также конструкция данного смесителя из-за наличия двух вилок со скрещивающимися под углом 90 градусов осями резко ограничивает размеры и особенно пространственную сложную форму траекторий движения точек барабана, что снижает качество перемешивания.

Решаемой технической задачей изобретения является повышение эффективности путем упрощения конструкции с одновременным повышением качества перемешивания и увеличения амплитуд перемещения рабочего органа.

Технический результат достигается тем, что в барабанном смесителе, содержащем мотор-редуктор, ведущий кривошип, ведущий шатун, барабан, стойку, шарнирно связанные между собой, введен пространственный мотыль, пространственный пруток, последовательно шарнирно соединенные между кривошипом и шатуном, связанные каждый своим мотор-редуктором, на осях шарниров установлены барабаны, причем оси отверстий кривошипа и прутка выполнены скрещивающимися в пространстве под одинаковыми углами и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между этими осями, а оси отверстий мотыля и ведущего шатуна выполнены скрещивающимися под одинаковыми прямыми углами и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между осями, при этом вал кривошипа соединен напрямую со своим мотор-редуктором, а полый вал шатуна связан со своим мотор-редуктором через пару зубчатых колес, причем вал ведущего кривошипа установлен на полый вал ведущего шатуна с возможностью вращения, который в свою очередь установлен на стойке, с возможностью вращения один относительно другого, сообщая сложные планетарно-пространственные движения с переменными скоростями и ускорениями барабанам, установленных на осях шарниров.

Новизна

Сущность изобретения: барабанный смеситель для сыпучих и жидких веществ содержит пространственный кривошип и пространственный пруток, оси отверстий которых скрещиваются в пространстве под углом α13 и с кратчайшим расстоянием между этими осями l1=l3, пространственный мотыль и ведущий пространственный шатун с двумя отверстиями, оси которых скрещиваются под прямым углом α24=90° и с кратчайшим расстоянием между этими осями l2=l4, концы этих отрезков l1-l2-l3-l4 совпадают и установлены на вал любого из соединений (см. на фиг.1 - звенья установлены на соединение А). На валы соединений B, C, D жестко установлены барабаны для размещения перемешиваемых компонентов.

Для пояснения технической сущности предлагаемого барабанного смесителя представлен чертеж.

На фиг.1 изображена структурная схема барабанного смесителя с двумя приводами, где:

1 - пространственный кривошип; 2 - пространственный мотыль; 3 - пространственный пруток; 4 - пространственный шатун; 5 - полый вал; 6 - мотор-редуктор кривошипа; 7 - вал ведущего кривошипа; 8 - стойка; 9, 10 - зубчатые колеса; 11 - вал; 12 - мотор-редуктор шатуна; 13, 14, 15 - барабаны для размещения перемешиваемых компонентов; барабанный смеситель (фиг.1) состоит из пространственного кривошипа 1 и пространственного прутка 3, оси отверстий которых скрещиваются в пространстве под одинаковыми углами α13 и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между этими осями l1=l3; из пространственного мотыля 2 и ведущего пространственного шатуна 4 с двумя отверстиями, оси которых скрещиваются под одинаковыми прямыми углами α24=90° и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между этими осями l2=l4; для высокоэффективного перемешивания различных компонентов с переменными скоростями и ускорениями звеньев соединены вращательными парами по следующей последовательности: пространственный кривошип 1 - пространственный мотыль 2 - пространственный пруток 3 - ведущий пространственный шатун 4 так, что концы указанных отрезков l1-l2-l3-l4 совпадают и установлены на вал любого из этих соединений A, B, C, D (на фиг.1 указанные звенья установлены на соединение A). На валы соединений B, C, D жестко установлены барабаны 13, 14, 15 для размещения перемешиваемых компонентов.

Вал пространственного кривошипа 1 установлен внутри полого вала 5 ведущего шатуна 4 и может вращаться относительно него. В свою очередь полый вал 5 ведущего шатуна 4 подвижно установлен на стойку 8 при помощи вращательной пары и, следовательно, может вращаться относительно стойки 8. Вал ведущего кривошипа соединен с первым мотор редуктором 6 напрямую, а на полый вал ведущего шатуна 4 жестко закреплено зубчатое колесо 9, которое входит в зацепление с зубчатым колесом 10, установленным подвижно на стойку 8 через вал 11, получающий вращательное движение от второго мотор редуктора 12.

Таким образом, ведущий кривошип и ведущий шатун получают независимые вращательные движения относительно шарнира A, сообщая сложные планетарно-пространственные движения с переменными скоростями и ускорениями барабанам 13, 14, 15, установленных на оси шарниров B, C, D через пространственный мотыль 2 и пространственный пруток 3. Предлагаемый барабанный смеситель имеет пять звеньев (m=5: пространственный кривошип 1, пространственный мотыль 2, пространственный пруток 3, пространственный шатун 4 и стойка 8) и пять вращательных кинематических пар с одной степенью подвижности каждая (p1=5: одинарные вращательные пары в соединениях B, C, D и двойная вращательная пара в соединении A). Поэтому степень подвижности (W) механизма барабанного смесителя по известной формуле Малышева-Сомова с учетом числа согласованных размеров (s=3) определяется:

W = 6 ( m 1 ) 5 p 1 + S = 6 ( 5 1 ) 5 5 + 3 = 2.     ( 1 )

Итак, W=2 показывает, что механизм может иметь два ведущих звена. В нашем предлагаемом барабанном смесителе - это ведущий кривошип 1 и ведущий шатун 4.

Для обеспечения многорежимности работы и предотвращения потери энергии в начале запуска барабанного смесителя, оба мотор-редуктора (6 и 12) могут быть снабжены частотными преобразователями, управляемыми через компьютер (на фиг.1 не указаны) для плавного регулирования частоты вращения валов ведущего кривошипа 1 и ведущего шатуна 4.

Барабанный смеситель (фиг.1) работает следующим образом.

Вращательное движение от мотор-редуктора 6 через вал 7 передается пространственному кривошипу 1. Пространственный кривошип 1 через вращательный шарнир B приводит в движение пространственный мотыль 2, который при помощи вращательной пары C сообщает сложное пространственное движение с переменными скоростями и ускорениями пространственному прутку 3. В свою очередь пространственный пруток 3 совершает планетарно-пространственное движение вокруг пространственного шатуна 4 через вращательный шарнир D. Пространственный шатун 4 вокруг соединения A получает вращательное движение относительно стойки 8. Через зубчатое колесо 9, которое входит в зацепление с зубчатым колесом 10. Последнее колесо получает вращательное движение от второго мотор редуктора 12.

Таким образом, барабан 14 смесителя, установленный на вал соединения C совершает наиболее сложное планетарное пространственное движение с переменными скоростями и ускорениями, а барабаны 13 и 15 совершают планетарные движения в пространстве, что и обеспечивает высокую степень эффективности и однородности перемешивания различных компонентов, из-за разных инерционных массовых параметров перемешиваемых компонентов.

По своим технико-экономическим преимуществам, по сравнению с известными аналогами, заявляемый барабанный смеситель позволяет высокоэффективно производить перемешивание сухих и жидких компонентов смеси за счет упрощения конструкции устройства с одновременным повышением качества, благодаря предложенной конструктивной особенности во-первых, из-за меньшего количества подвижных звенев барабанного смесителя и последовательного соединения их только вращательными парами, упрощается конструкция;

во-вторых, барабаны смесителя для размещения перемешиваемых компонентов смеси получают сложное пространственное движение с переменными скоростями и ускорениями, что обеспечивает высококачественное и однородное перемешивание;

в-третьих, неохваченность габаритов барабанов смесителя другими звеньями увеличивает производительность перемешивания.

Барабанный смеситель, содержащий мотор-редуктор, ведущий кривошип, ведущий шатун, барабан, стойку, шарнирно связанные между собой, отличающийся тем, что в него введен пространственный мотыль, пространственный пруток, последовательно шарнирно соединенные между кривошипом и шатуном, связанные каждый своим мотор-редуктором, на осях шарниров установлены барабаны, причем оси отверстий кривошипа и прутка выполнены скрещивающимися в пространстве под одинаковыми углами и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между этими осями, а оси отверстий мотыля и ведущего шатуна выполнены скрещивающимися под одинаковыми прямыми углами и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между осями, при этом вал кривошипа соединен напрямую со своим мотор-редуктором, а полый вал шатуна связан со своим мотор-редуктором через пару зубчатых колес, причем вал ведущего кривошипа установлен на полый вал ведущего шатуна с возможностью вращения, который, в свою очередь, установлен на стойке, с возможностью вращения один относительно другого, сообщая сложные планетарно-пространственные движения с переменными скоростями и ускорениями барабанам, установленных на осях шарниров.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам перемешивания многокомпонентных жидких материалов, например красок, в бочках для достижения их однородного состава перед сливом в емкости меньшего объема.

Изобретение относится к предварительной обработке дисперсных материалов перед дальнейшим использованием в технологическом процессе, например, на предприятиях черной и цветной металлургии или затариванием в мешки.

Изобретение относится к устройствам для приготовления смесей сыпучих материалов и может быть использовано в пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области устройств для смешивания различных сыпучих материалов и жидких сред и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для приготовления продукции во встряхивающих, качающихся и вибрирующих устройствах, и может быть применено в лакокрасочной промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в линиях производства комбикормов, пищевых смесей, пищеконцентратов и т.п.

Изобретение относится к устройствам для приготовления бетонных смесей. .

Изобретение относится к области устройств для смешения сыпучих материалов и жидких сред и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Изобретение предназначено для использования в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях промышленности. Устройство содержит устройства загрузки и выгрузки, приводы вращательного движения, барабан со спиральными направляющими на внутренней поверхности, во внутреннем объеме которого размещен вал с дисками, на боковой поверхности которых установлены радиальные эластичные элементы. К барабану в зоне загрузки примыкает наклонный лоток с наклоном в сторону барабана и сообщающийся с ним, а в зоне наклонного лотка на валу размещены водила со свободно насаженными на них мелющими дисками, имеющими на боковых поверхностях выступы. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса измельчения. 2 ил.

Изобретение относится к машинам для приготовления кормов. Машина содержит винтовой барабан, средство для загрузки компонентов кормов и средство для приема готовых кормов, вмонтированы загрузочное и разгрузочно-сепарирующее приспособления. Приспособления выполнены в виде втулок, с наружной стороны которых выполнены фланцевые диски с отверстиями для жесткого крепления их к фланцевым дискам, смонтированным и жестко прикрепленным с двух сторон винтового барабана на торцевых его отверстиях. К внутренней поверхности втулок под углом, равным углу наклона винтовых линий основного направления винтового барабана к оси его вращения и к продольным образующим втулок, прикреплены криволинейные винтовые вставки в виде криволинейных пластин. В разгрузочно-сепарирующем приспособлении винтовые вставки выполнены перфорированными и выступают за пределы втулки. Внутри барабана по всей его длине смонтирована цельная пружина растяжения. Барабан изготовлен из отдельных направляющих элементов ломаных винтовых линий основного направления и двух ломаных винтовых линий противоположного направления. Барабан может быть также выполнен из трех полос, согнутых попеременно в противоположные стороны под углом 140 градусов по надрезам, выполненным под углом 60 градусов друг к другу и к продольной кромке полос с образованием равносторонних треугольников. Использование изобретения позволит повысить качество приготовления кормов. 22 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания материалов, а именно к устройствам для перемешивания жидких компонентов. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества перемешивания. Технический результат достигается в барабанном миксере, содержащем мотор-редуктор, ведущий кривошип, барабан и стойку. При этом в миксер введен пространственный пруток, ведущий шатун и мотор-редуктор ведущего шатуна. Причем барабан с пространственным прутком соединены шарнирно и расположены последовательно между ведущим кривошипом и ведущим шатуном, которые связаны каждый своим мотор-редуктором. Оси отверстий ведущего кривошипа и пространственного прутка выполнены скрещивающимися в пространстве под одинаковыми углами и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между этими осями. Оси отверстий барабана и ведущего шатуна выполнены скрещивающимися под одинаковыми прямыми углами и с одинаковыми кратчайшими расстояниями между осями. При этом вал ведущего кривошипа соединен напрямую со своим мотор-редуктором, а полый вал ведущего шатуна связан со своим мотор-редуктором через пару зубчатых колес. Причем вал ведущего кривошипа установлен на полый вал ведущего шатуна, установленного на стойке, с возможностью вращения один относительно другого, сообщая сложное планетарно-пространственное движение с переменными скоростями и ускорениями барабану. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при гидрофобизации порошкообразных материалов для предотвращения адсорбции влаги и улучшения эксплуатационных характеристик продукции на их основе. Устройство представляет полый вращающийся аппарат барабанного типа с цилиндрическим корпусом, по краям которого фиксированы два обода и закрываемая крышка с двумя симметрично расположенными окнами, с фторопластовыми мембранами. Внутри корпуса ко дну закреплена емкость с рубашкой и центральным каналом. Открытое или закрытое положение канала обеспечено наконечником подвижного полого штока, имеющего отверстия для прохода гидрофобизирующей жидкости в емкость. Полость корпуса сообщена с системой вакуумирования через отсекатель и штуцер для отвода побочных продуктов, образующихся в процессе гидрофобизации. Устройство обеспечивает равномерное однородное качество, безопасные условия процесса гидрофобизации порошкообразных материалов. 1 ил.

Изобретение относится к области смешения сыпучих материалов и жидких сред и может найти применение в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Барабанный смеситель содержит цилиндрический корпус с цапфой и крышкой, вал, на котором установлен корпус, подшипниковую опору, привод, поворотную раму и перемешивающее устройство, состоящее из перфорированных перегородок, размещенных внутри корпуса вдоль его оси, закрепленных на крышке и установленных с зазором относительно стенок корпуса. Новым является то, что перегородки выполнены перекрещивающимися составными, состоящими из нескольких перфорированных пластин, расположенных под углом друг к другу. Техническим результатом изобретения является повышение качества получаемой смеси за счет интенсификации процесса смешивания компонентов при использовании нескольких зон смешивания компонентов во время движения смеси в корпусе смесителя, а также увеличить производительность смесителя. 3 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Смеситель-раздатчик кормов содержит установленный на раме (1) ходовой части (5) с возможностью вращения и выполненный в виде полого цилиндра бункер (2) с загрузочной горловиной (3) на его боковой поверхности, присоединенный к закрытому торцу (9) и заключенный в подшипниковый корпус вал привода (11), размещенные на раме (1) у открытого торца бункера опорные ролики (15), примыкающее к открытому торцу выгрузное устройство, бесконечное полотно (24), наружная поверхность которого примыкает к наружной поверхности бункера (2). Полотно (24) охватывает закрепленные на стойках (22) с двух сторон бункера поворотные валики (23) и корпус бункера (2). Валики (23) расположены с обеспечением перекрытия полотном (24) загрузочной горловины (3) при ее вращении на участках траектории, отклоненных от ее верхнего положения. Опорные ролики (15) бункера объединены перемычкой, оснащенной вертикальным стержнем, размещенным в отверстии, выполненном в раме (1). Стержень снабжен охватывающей его пружиной. У глухого торца (9) бункера на раме (1) смонтирована вертикальная направляющая (13) с зафиксированной в ней пружиной. Подшипниковый корпус размещен в направляющей с опорой на пружину и смонтирован с возможностью вертикального перемещения. Обеспечивается натяжение полотна при совместном перемещении его поверхности с поверхностями корпуса бункера и валиков в процессе их вращения. 3 ил.
Наверх