Смеситель дифференциальный
Владельцы патента RU 2758515:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Казанский ГАУ) (RU)
Изобретение относится к устройствам для смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в производстве комбикормов, химической, строительной, пищевой промышленности. Смеситель дифференциальный для смешивания сыпучих материалов, содержащий смесительную емкость-барабан 2 снабженную цапфами, посредством одной из которых она через шарнир связана с шатуном 3, который через шарнир соединен с ведущим кривошипом 4, через шарнир соединенным с приводом 7, а посредством другой цапфы емкость-барабан 2 через шарнир связана с ведущим кривошипом 1, через шарнир соединенным с приводом 6, причем оси опор кривошипов расположены на одной прямой, а смесительная емкость-барабан 2 имеет возможность совершать пространственное неравномерное, регулируемое при работе, движение посредством двух ведущих кривошипов, с соблюдением соотношения
,
и условия l1 = l3; l2 = l4; α1 = α3; α2 = α4, где l1 – кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров ведущего кривошипа 1; l2 – кратчайшее расстояние между осями цапф барабана 2; l3 – кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров шатуна 3; l4 – кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров ведущего кривошипа 4; α1 – угол скрещивания геометрических осей шарниров ведущего кривошипа 1; α2 – угол скрещивания геометрических осей цапф барабана 2; α3 – угол скрещивания геометрических осей шарниров шатуна 3; α4 – угол скрещивания геометрических осей шарниров ведущего кривошипа 4. Предлагаемая конструкция позволяет увеличить технологичность изготовления и сборки смесителя, интенсифицировать процесс смешения, повысить однородность смеси. 1 ил.
Изобретение относится к устройствам для смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в производстве комбикормов, химической, строительной, пищевой промышленности.
Известны смесители, у которых смесительная емкость совершает сложное движение в пространстве с переменной скоростью, в результате чего происходит активное смешение компонентов под действием инерционных сил [1, 2]. Для создания такого движения применяются пространственные шарнирно-рычажные механизмы с вращательными парами как базовые механизмы смесителей [3, 4]. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, является смеситель со смесительной емкостью-барабаном, совершающей сложное движение в пространстве за счет того, что она установлена на двух одинаковых кривошипах [5]. У этих кривошипов угол скрещивания α геометрических осей шарниров и кратчайшее расстояние между ними, с углом скрещивания β геометрических осей цапф барабана и опор кривошипов, а также кратчайшего расстояния 
, находятся в зависимости
Смеситель, принятый за прототип, имеет следующие недостатки: характер и закон движения барабана в нем нельзя изменить без смены кривошипов; для приведения в движение барабан должен быть установлен в определенное положение, иначе при пуске, за счет резкого изменения положения и его скорости возникают пиковые динамические нагрузки на кривошипы, узлы и привод смесителя, что может привести к выходу их из строя; конструкция станины смесителя, где геометрические оси опор кривошипов скрещены под углом β и расположены на кратчайшем расстоянии 
не совсем удобна для точного исполнения, что ведет к увеличению затрат на изготовление и сборку смесителя.
Технический результат - повышение технологичности, интенсификация процесса смешения, осуществление вариации закона и характера движения барабана без переналадки конструкции смесителя и его остановки, увеличение однородности смеси.
Указанный технический результат достигается тем, что базовый механизм смесителя преобразовывается в пространственный дифференциальный механизм, введением в конструкцию второго ведущего кривошипа, угол скрещивания геометрических осей его шарниров и кратчайшее расстояние между ними равны соответствующим параметрам геометрических осей цапф барабана, такая конструкция дополнительного кривошипа позволяет расположить опоры ведущих кривошипов соосно и оснастить эти кривошипы отдельными приводами, что позволит упростить изготовление станины смесителя, его сборку и повысить их точность. Установка привода на каждый из двух кривошипов даст возможность управлять законом и характером движения барабана и, при необходимости, их корректировать в процессе смешения, причем введение второго ведущего кривошипа с углом скрещивания геометрических осей шарниров и кратчайшим расстоянием между ними такими же, как для геометрических осей цапф барабана, позволило изменить конструкцию станины так, что оси опор кривошипов теперь расположены на одной прямой, что упрощает изготовление и сборку смесителя, при этом использование двух отдельных приводов кривошипов дает возможность изменять режим смешения без остановки и переналадки смесителя, кроме того, конструкция смесителя позволит интенсифицировать процесс смешения за счет более сложного характера движения барабана, также пуск его в работу может производиться при любом положении смесительной емкости.
Смеситель дифференциальный поясняется изображением, приведенным на чертеже - схема смесителя, общий вид.
Смеситель дифференциальный состоит из смесительной емкости-барабана 2, установленной шарнирно на пространственных кривошипе 1 и шатуне 3, который так же шарнирно связан со вторым кривошипом 4. Оси опор ведущих кривошипов лежат на одной прямой. Ведущие кривошипы приводятся в движение отдельными приводами 6 и 7. Для работоспособности смесителя, должно выполняться соотношение:
,
и условия
l1 = l3; l2 = l4; α1 = α3; α2 = α4 ,
где
l1 – кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров ведущего кривошипа 1;
l2 – кратчайшее расстояние между осями цапф барабана 2;
l3 – кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров шатуна 3;
l4 – кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров ведущего кривошипа 4;
α1 – угол скрещивания геометрических осей шарниров ведущего кривошипа 1;
α2 – угол скрещивания геометрических осей цапф барабана 2;
α3 – угол скрещивания геометрических осей шарниров шатуна 3;
α4 – угол скрещивания геометрических осей шарниров ведущего кривошипа 4.
Смеситель действует следующим образом. Для приведения в движение барабана 2 включаются в работу либо оба привода, либо один из них. Движение от привода передается ведущему кривошипу 1 или 4. Если работает один привод 6, а второй с закрепленным на его валу кривошипом заторможен, то движение барабана такое же, как у прототипа. Если работает только привод 7, а второй - заторможен, то движение барабана идентично «пьяной бочке», но с переменной скоростью. Если же работают оба привода, то движение барабану передается через ведущие 1, 4 кривошипы и шатун 3. Барабан в результате совершает сложное неравномерное движение в пространстве [6].
Предлагаемая конструкция позволит увеличить технологичность изготовления и сборки смесителя, интенсифицировать процесс смешения, повысить однородность смеси.
Список использованной литературы
1. Макаров, Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973-216 с.
2. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Польша, 1971. Пер. с польск. под ред. Щупляка И.А. Л.: Химия, 1975 - 384 с.
3. Мудров, П.Г. Пространственные механизмы с вращательными парами/ П.Г. Мудров, Изд-во Казанского университета, Казань, 1976. 264 с.
4. Мудров, А.Г. Пространственные механизмы с особой структурой / А.Г. Мудров. - РИЦ «Школа», Казань, 2003. - 300 с.
5. Авторское свидетельство №755577 (СССР), Б.И. №30, 1980.
6. 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.
Смеситель дифференциальный для смешивания сыпучих материалов, содержащий смесительную емкость-барабан 2, снабженную цапфами, ведущий кривошип 1 с шарнирами, соединенный с приводом 6, ведущий кривошип 4 с шарнирами, соединенный с приводом 7, и шатун 3 с шарнирами, при этом одна из цапф емкости-барабана 2 связана с одним из шарниров шатуна 3, который посредством своего другого шарнира соединен с одним из шарниров ведущего кривошипа 4, который посредством своего другого шарнира соединен с приводом 7, при этом посредством другой цапфы емкость-барабан 2 связана с одним из шарниров ведущего кривошипа 1, который посредством своего другого шарнира соединен с приводом 6, оси опор кривошипов расположены на одной прямой, а смесительная емкость-барабан 2 имеет возможность совершения пространственного неравномерного, регулируемого движения посредством двух ведущих кривошипов 1, 4 с соблюдением соотношения
,
и условия
l 1 = l3; l2 = l4; α1 = α3; α2 = α4,
где
l 1 - кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров ведущего кривошипа 1;
l 2 - кратчайшее расстояние между осями цапф барабана 2;
l 3 - кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров шатуна 3;
l 4 - кратчайшее расстояние между геометрическими осями шарниров ведущего кривошипа 4;
α1 - угол скрещивания геометрических осей шарниров ведущего кривошипа 1;
α2 - угол скрещивания геометрических осей цапф барабана 2;
α3 - угол скрещивания геометрических осей шарниров шатуна 3;
α4 - угол скрещивания геометрических осей шарниров ведущего кривошипа 4.
