Результат интеллектуальной деятельности: Двухвальный горизонтальный смеситель с регулируемыми вертикальными лопатками

Изобретение относится к области машиностроения, где происходит перемешивание исходных компонентов в однородную массу, и может быть использовано в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности.

Известны лопастные смесители с вертикальным цилиндрическим корпусом, в которых продукт обычно перемешивается при периодической его загрузке (www/agro-mash.ru/alfav/ust_smesh_smes.htm.2006). Это смесители с наиболее высоким уровнем равномерности перемешивания, в отличие от горизонтальных и вертикальных шнековых смесителей.

Недостатком таких смесителей является высокая энергоемкость и металлоемкость процесса смешивания.

Известен одновальный горизонтальный смеситель, внутри которого размещен полый вал, вдоль которого расположены стойки с лопатками, жестко соединенными с зубчатыми элементами, взаимодействующими с нарезкой подвижного стержня, расположенного внутри вала, зубчатые элементы установлены на валу шарнирно, а стержень выполнен в виде рейки, установленной с возможностью возвратно-поступательного движения (а.с. СССР №1766478 А1, кл. B01F 7/04, 1992). Кроме того, лопатки выполнены из упругого материала.

Недостатком известного смесителя является низкая надежность рабочих органов и завышенная металлоемкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является конструкция двухвального горизонтального смесителя с лопатками, которые размещены асимметрично относительно осей стержней, а поверхность их атакующего оперения меньше поверхности хвостового оперения, при этом лопатки установлены на концах стержней и имеют возможность углового поворота вокруг своих осей, с использованием упругих элементов и предварительной закруткой винтовых пружин (а.с. СССР №1151284, МПК В01 7/04. Бюл. №15, 1985 г.).

Недостатком известной конструкции смесителя является сложность в изготовлении и сборке механизма поворота ассиметричных лопаток, а также низкая надежность их работы, при этом интенсивность перемешивания исходных компонентов достигается только в зоне работы лопаток, а не во всем объеме смешивания.

Кроме того, при создании инновационных смесителей с регулируемыми системами необходимы приборы для управления рабочими органами и для контроля сыпучих материалов. Известно, что для оперативного метода измерения и определения объемной плотности сыпучих материалов применяются микроволновые технологии и современные приборы (htth://rusautomation.ru/stati/opredelenie-ob_emnoy-plotnosti-syp-at) (разработка немецкой компании SWR engineering - прибор Dens-M).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение однородности смешивания, надежности конструкции рабочих органов смесителя, а также снижения металлоемкости и энергоемкости при выполнении всего объема перемешивания компонентов.

В результате использования в изобретении эвольвентной передачи и электродвигателей с известными датчиками контроля и индикаторами положения лопаток в вертикальной плоскости в предлагаемом двухвальном горизонтальном смесителе с регулируемыми вертикальными лопатками нижний конец каждого хвостовика сборочных узлов изготовлен в виде червяка с отфрезерованными эвольвентными зубьями, которые за счет сцепления с большими цилиндрическими шестернями, закрепленными на горизонтальных цилиндрических валах смесителя, обеспечивают возможность плавного разворота лопаток в вертикальной плоскости. При этом повышается однородность смешивания при выполнении всего объема перемешивания компонентов в смесителе с регулированием поворота лопаток в вертикальной плоскости на 30°, 45° и 60° при использовании эвольвентной передачи, которая работает по результатам сигнала электрического датчика, установленного в приборе, с использованием микроволновых технологий, для определения объемной плотности сыпучих материалов соответственно 0,30, 0,55 и 0,75 т/м³ при одновременном ее контроле и измерении в процессе загрузки в смеситель.

Предложенная конструкция сборочных узлов лопаток обеспечивает повышение надежности комплектов сборочных узлов и однородности смешивания не менее 98%, что в целом снижает металлоемкость и энергоемкость всего процесса соответственно более чем на 25% и 35%.

Технический результат достигается тем, что в двухвальном горизонтальном смесителе с регулируемыми вертикальными лопатками, содержащем корпус с загрузочным и выгрузным окнами и лопатки для перемешивания с возможностью их углового поворота, согласно изобретению на каждой из четырех сторон двух горизонтальных валов смесителя, изготовленных из металлической квадратной трубы, а по всей их длине установлены диаметрально, со смещением на ширину лопаток, не менее чем на 80 мм, по четыре комплекта сборочных узлов, в каждом из них имеются выполненные из металла круглые вертикальные концевики, которые установлены в корпусе с закрытыми шариковыми подшипниками, также на верхнем конце каждого концевика в прорезях закреплена лопатка, изготовленная в виде радиальной пластины толщиной не менее чем 10 мм и шириной не менее 80 мм, кроме того, в середине каждого концевика выточена кольцевая проточка, которая предназначена для фиксации концевика в вертикальной плоскости крышкой с отверстием в центре и выполнена из двух половинок для перекрытия вырезанных монтажных квадратных окон в квадратной трубе, а нижний конец каждого хвостовика изготовлен в виде червяка с отфрезерованными эвольвентными зубьями, которые обеспечивают возможность поворота лопаток в вертикальной плоскости на 30°, 45° и 60°, в зависимости от объемной плотности сыпучих материалов, соответственно 0,30, 0,55 и 0,75 т/м³, которую определяет и фиксирует прибор при одновременном измерении в процессе их загрузки в смеситель в потоке, причем вращение горизонтальных круглых валов привода поворота лопаток и квадратных трубных валов смесителя осуществляется от электродвигателей, при этом зубья червяка зацепляются с аналогичными эвольвентными зубьями больших цилиндрических шестерен, которые выполнены в виде плоских цилиндров с круглыми фланцами и закреплены уже на горизонтальных цилиндрических валах, при этом ось валов концевиков перекрещивается на 90° с осью горизонтальных цилиндрических валов, а каждая лопатка в сборочных узлах своими нижними торцами закрепляется в верхних прорезях концевиков не менее чем двумя горизонтальными болтами с гроверными шайбами, а створки крышки для перекрытия вырезанных монтажных окон в квадратной трубе закрепляются не менее чем десятью потайными винтами, кроме того, лопатки сборочных узлов расположены диаметрально по всей длине валов в корпусе смесителя со смещением на их ширину и установлены заточенными ребрами не менее чем 15° навстречу друг другу от торцевых стенок смесителя до центра его корпуса, что позволяет активизировать конвективное послойное перемешивание компонентов и ускорить процесс выгрузки из смесителя приготовленного корма.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема смесителя со снятой передней крышкой и показан вырез крепления сборочного узла лопаток на горизонтальных квадратных валах. На фиг. 2 изображены рабочие органы смесителя по стрелке А и показаны сборка концевиков валов и увеличенный фрагмент установки углов лопаток.

Предлагаемый двухвальный горизонтальный смеситель с регулируемыми вертикальными лопатками (фиг. 1) содержит корпус 1 смесителя с загрузочными патрубками 2, конусный бункер 24, в котором установлен прибор для определения в потоке объемной плотности сыпучих компонентов, а в центре корпуса 1 смесителя имеется выгрузной бомболюк со створками 3, которые открываются от двух электродвигателей 25. В корпусе 1 смесителя расположены два горизонтальных вала 4, которые изготовлены из квадратной металлической трубы 5, а на каждой ее стороне закреплены сборочные узлы 6 с регулируемыми лопатками 7 (фиг. 2) шириной и толщиной соответственно не менее 80 и 10 мм. Конструктивно сборочные узлы 6 (фиг. 1) включают лопатки 7, каждая из которых своими нижними торцами закреплена не менее чем двумя горизонтальными болтами, в верхних прорезях каждого концевика 9, изготовленного из круглого металла. Лопатки 7 расположены диаметрально по всей длины валов в корпусе смесителя со смещением на величину ширины вертикальных лопаток.

Кроме того, в середине каждого концевика 9 выточена кольцевая проточка 10, предназначенная для фиксации концевиков в вертикальной плоскости крышкой 8, которая выполнена из двух половинок и закрепляется не менее чем четырьмя потайными винтами, на поверхностях каждой из сторон по всей длине двух валов, изготовленных из квадратной металлической трубы 5, при этом крышка 8 имеет металлические прокладки и закрывает вырезанные монтажные квадратные окнах в трубе 5.

Также на нижнем конце каждого хвостовика из концевиков 9 выточен и изготовлен червяк 11 с отфрезерованными эвольвентными зубьями. При этом концевики 9 сборочных узлов 6 установлены в цилиндрических корпусах с шариковыми закрытыми подшипниками и монтируются на каждой плоскости крышки 8 квадратной трубы 5, выполненной в виде двух горизонтальных валов 4. При осуществлении монтажа червяк 11 зацепляется с аналогичными эвольвентными зубьями большой цилиндрической шестерни 12, которая изготовлена из металла и закреплена уже на двух горизонтальных цилиндрических валах 13, а последние устанавливаются внутри квадратных труб 5.

Квадратные металлические трубы 5 имеют хвостовики 14 (фиг. 2), которые установлены в подшипниках 15 на наружных поверхностях левой передней 16 и правой задней 17 стенках корпуса 1 смесителя. Горизонтальные цилиндрические валы 13 монтируются внутри квадратных труб 5 и имеют также свои хвостовики 18, которые установлены в подшипниках 19 на внутренних стенках 16, 17 корпуса 1 смесителя, при этом правые хвостовики 14 квадратных труб 5 соединяются с электродвигателем 20 через редуктор 21, который имеет две цилиндрические прямозубые шестерни и частотный регулятор оборотов, а цилиндрические валы 13 уже своими левыми хвостовиками 18 соединяются с соответствующими электродвигателями 22 и 23, которые имеют датчики контроля положения лопаток в вертикальной плоскости и индикаторы контроля установки их на 30°, 45° и 60°. Нижний конец каждого концевика 9 сборочных узлов изготовлен в виде червяка с отфрезерованными эвольвентными зубьями и зацепляется с большими цилиндрическими шестернями 12, закрепленными на горизонтальных цилиндрических валах 13 смесителя. При этом ось концевиков 9 (фиг. 1) перекрещивается на 90° с осью горизонтальных цилиндрических валов 13. В бункере 24 (фиг. 1) установлен прибор с электрическим датчиком по одновременному измерению и контролю объемной плотности сыпучих материалов соответственно 0,30, 0,55 и 0,75 т/м³ в процессе их загрузки в смеситель в потоке. Для выгрузки приготовленного корма корпус 1 смесителя имеет выгрузной бомболюк со створками 3, которые открываются с использованием двух электродвигателей 25.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. Необходимое количество ранее взвешенных и отдозированных сыпучих измельченных компонентов для выполнения процесса смешивания поступает в конусный бункер прибора 24 для определения в потоке объемной плотности сыпучих компонентов, далее они самотеком ссыпаются через загрузочные патрубки 2 в корпус 1 двухвального корытообразного смесителя и попадают в зону вращения двух горизонтальных валов 4, которые изготовлены из квадратной металлической трубы 5 с закрепленными на каждой из ее сторон вдоль валов сборочных узлов 6 регулируемыми лопатами 7, которые разворачиваются с использованием эвольвентной передачи. Вертикальные лопатки 7 сборочных узлов 6 расположены диаметрально по всей длине валов в корпусе смесителя со смещением на величину их ширины, при этом заточенные ребра лопаток не менее чем 15° установлены навстречу друг другу от торцевых стенок 16 и 17 (фиг. 2) до центра корпуса 1 смесителя, что позволяет активизировать конвективное послойное перемешивание компонентов, ускорить процесс выгрузки приготовленного корма и обеспечить повышение надежности комплектов сборочных узлов.

Регулировка лопаток 7 на угол атаки 30°, 45° и 60° производится от валов сборочных узлов 9, которые вращаются в вертикальной плоскости с использованием эвольвентной передачи, и приводом от двух электродвигателей 22 и 23, в торцах валов которых со стороны крыльчаток установлены датчики положения и индикаторы контроля поворота лопаток 7 в вертикальной плоскости. При этом разворачивание валов сборочных узлов 9 с лопатками 7 на требуемый угол атаки осуществляется по результатам электрического сигнала, полученного в известном приборе, при одновременном измерении и контроле в потоке объемной плотности сыпучих материалов соответственно 0,30, 0,55 и 0,75 т/м³, с применением микроволновых технологий, в процессе загрузки их в смеситель. Привод двух горизонтальных квадратных валов 5 смесителя уже осуществляется от электродвигателя 20 через редуктор 21. Приготовленные кормосмеси выгружаются внизу смесителя через выгрузной бомболюк, створки 3 которого открываются с использованием двух электродвигателей 25.

Предложенная конструкция смесителя обеспечивает повышение надежности комплектов сборочных узлов и однородности смешивания не менее 98%, что в целом снижает металлоемкость и энергоемкость всего процесса соответственно более чем на 25% и 35%.