Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОРМОВ В КОНИЧЕСКОМ ВИНТОВОМ БАРАБАНЕ

Изобретение относится к устройствам для смешивания, в частности к барабанным смесителям непрерывного действия, предназначенным для смешивания концентрированных, грубых, сочных и водянистых кормов.

Известным является барабанный смеситель кормов, а.с. СССР №1666173, кл. B01F 19/02, 1987 г., содержащий барабан с винтовыми поверхностями, состоящий из секций, каждая из которых выполнена из одинаковых по площади пластин, имеющих форму равносторонних треугольников, соединенных между собой двумя своими сторонами по поверхности барабана и размещенных под углом друг к другу и к его оси, при этом секции соединены между собой свободными сторонами пластин и образуют разнонаправленные винтовые поверхности равного шага, а число пластин в секции является четным и как минимум равно шести.

Недостатком известного устройства являются ограниченные технологические возможности ввиду недостаточной интенсивностью смешивания и необходимости наклона всего устройства для обеспечения перемещения кормов компонентов кормов от загрузки к выгрузке.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции установки для приготовления кормов в коническом винтовом барабане является барабанный смеситель кормов, патент РФ №2373809, кл. A23N 17/00, опубл. 27.11.2009, бюл. №33, содержащий барабан с винтовыми поверхностями, выполненный в виде многосекционного, многозаходного винтового конического барабана, смонтированного из секций, изготовленных из поочередно соединенных равносторонних и равнобедренных треугольников, боковые стороны которых равны друг другу, а основания равнобедренных треугольников больше длины их боковых сторон, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами, число равносторонних и равнобедренных треугольников в секции как минимум равно шести и не имеют ограничений в сторону увеличения с образованием по периметру барабана трех, четырех, пяти и т.д. ломаных винтовых линий основного направления с шагом, изменяющимся от загрузки к выгрузке, и соответственно трех, четырех, пяти и т.д. ломаных винтовых канавок основного направления внутри барабана с переменным увеличивающимся шагом от загрузки к выгрузке, а также трех, четырех, пяти и т.д. ломаных винтовых линий противоположного направления с шагом, изменяющимся от загрузки к выгрузке, и соответственно трех, четырех, пяти и т.д. ломаных винтовых канавок противоположного направления внутри барабана с переменным увеличивающимся шагом от загрузки к выгрузке.

Техническим результатом задачи является упрощение изготовления, повышение производительности и расширение технологических возможностей.

Технический результат достигается тем, что в установке для приготовления кормов в коническом винтовом барабане, содержащей барабан с винтовыми поверхностями, барабан установлен горизонтально и изготовлен из трех или более полос трапециевидной формы с разными размерами по ширине с увеличением их по длине барабана от загрузки к выгрузке, на которых попеременно с их противоположных сторон под углом 60° к оси полос выполнены посредством фрезерования или обработкой давлением зоны ослабленного сечения в виде надрезов со скошенными стенками для образования по периметру барабана кольцевых многогранных поверхностей из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами равносторонних и равнобедренных треугольников, при этом полосы скручены в продольном направлении относительно своих продольных осей и изогнуты в поперечном направлении по винтовой линии на конической оправке с образованием по периметру барабана трех и более винтовых канавок и винтовых линий основного и противоположного направлений с переменным увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке, причем по всей длине барабана, а также загрузочной и разгрузочной цапф смонтирована пружина конической формы с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой конструкции установки для приготовления концентрированных кормов в коническом винтовом барабане.

Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление барабана позволяет обеспечить осевое перемещение компонентов кормов от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси вращения барабана, что упрощает эксплуатацию в связи с отсутствием уклона.

Новизна обусловлена тем, что барабан выполнен многозаходным с образованием по периметру барабана трех и более винтовых канавок и винтовых линий основного и противоположного направлений с переменным увеличивающимся шагом от загрузки к выгрузке, поэтому, наряду с интенсификацией процесса смешивания компонентов кормов, обеспечивается не только их перемещение вдоль горизонтальной оси барабана, что исключает необходимость монтажа барабана под углом к горизонту, т.е. обеспечивается не только осевое перемещение компонентов кормов при горизонтальном расположении оси вращения, но и повышается интенсивность приготовления кормов, расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что площадь и форма продольного сечения барабана изменяются от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения компонентов кормов по мере их перемещения от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что за счет скручивания полос трапециевидной формы переменной ширины в поперечном направлении образованы внутри барабана криволинейные поверхности различной кривизны в каждом поперечном сечении по длине барабана, что не только изменяет траекторию движения компонентов кормов в каждой точке криволинейной поверхности барабана, но и ускоряет процесс движения их движения, повышает производительность приготовления кормов, расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что барабан по периметру снабжен тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. ломаными винтовыми линиями основного и противоположного направлений винтовых линий, шаг которых изменяется от загрузки к выгрузке, и соответственно тремя, четырьмя, пятью, шестью и т.д. винтовыми канавками основного и противоположного направлений внутри барабана, что увеличивает скорость перемещений компонентов кормов от загрузки к выгрузке, повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что шаг винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, что обеспечивает повышение скорости продольного перемещения компонентов кормов и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения барабана изменяются от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения компонентов кормов по мере их перемещений от загрузки к выгрузке, увеличивает интенсивность, энергоемкость и частоту их взаимодействия, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что барабан выполнен с внутренними криволинейными поверхностями вогнутой формы относительно оси вращения барабана с центрами кривизны, расположенными внутри барабана, что нарушает стационарность движения компонентов кормов, интенсифицирует и завихряет их потоки, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что винтовые поверхности и винтовые канавки завихряют потоки компонентов кормов, что повышает производительность.

Новизна заключается в том, что благодаря внутренним винтовым поверхностям двоякой кривизны векторы скорости движения компонентов кормов при транспортировке от загрузки к выгрузке изменяются, что способствует интенсификации процесса приготовления кормов и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что внутри барабана со сложной внутренней поверхностью в виде сочетания двух криволинейных поверхностей в каждой точке возникают разнонаправленные составляющие движения, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что внутри по всей длине барабана смонтирована пружина конической формы, которая не только обеспечивает движение частиц компонентов кормов от загрузки к выгрузке, но и осуществляет поджатие внутри барабана частиц компонентов кормов, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что смонтированная внутри барабана пружина снабжена устройством для изменения шага витков, что позволяет влиять на характер движения компонентов кормов внутри барабана и обеспечивает регулирование скорости их перемещения от загрузки к выгрузке.

Новизна предложения заключается в том, что за счет увеличения проходного сечения барабана от загрузки к выгрузке, т.е. условно конической формы барабана, нарушается стационарность движения компонентов кормов и расширяются технологические возможности.

Новизна усматривается также в том, что шаг винтовых линий увеличивается от загрузки к выгрузке, что не только обеспечивает повышение скорости продольного перемещения компонентов кормов, но и интенсифицирует процесс смешивания за счет усложнения траекторий их движения внутри барабана и расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения барабана изменяются от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения компонентов кормов по мере их перемещений от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.

Новизна обусловлена тем, что барабан снабжен тремя, четырьмя, пятью и т.д. ломаными винтовыми линиями основного и противоположного направлений, шаг которых изменяется от загрузки к выгрузке, и соответственно тремя, четырьмя, пятью и т.д. ломаными винтовыми канавками основного и противоположного направлений внутри барабана, что увеличивает не только скорость перемещения компонентов кормов от загрузки к выгрузке, но и их частоту взаимодействия друг с другом и со стенками барабана, увеличивает энергоемкость соударений, производительность и расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для приготовления кормов в коническом винтовом барабане, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; фиг. 3 - барабан, вид спереди; фиг. 4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 - полоса трапециевидной формы, общий вид с размеченными зонами ослабленного сечения - надрезами; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 5; на фиг. 7 - полоса трапециевидной формы после скручивания в продольном направлении относительно собственной продольной оси симметрии и сгиба по винтовой линии в поперечном направлении на конусной оправке.

Установка для приготовления кормов в коническом винтовом барабане (фиг. 1, фиг. 2) состоит из винтового барабана 1, загрузочной 2 и разгрузочной 3 цапф. Для обеспечения дополнительного продольного перемещения и регулировки скорости продольного движения частиц компонентов кормов внутри конического винтового барабана 1 смонтирована пружина конической формы 4, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия (на чертежах не показано). Регулировка скорости движения частиц компонентов кормов внутри конического винтового барабана 1 с помощью пружины 4 может производиться в процессе приготовления кормов внутри конического винтового барабана 1 и транспортировки от загрузки к выгрузке. Пружина конической формы 4 с одной стороны крепится к загрузочной цапфе 2, а со стороны выгрузки пружина конической формы 4 крепится к разгрузочной цапфе 3 и может быть смонтирована внутри этих цапф.

Конический винтовой барабан 1 изготовлен из трех или более полос трапециевидной формы, например на фиг. 3, фиг. 4, из шести полос 5, 6, 7, 8, 9, 10 с разными размерами по ширине с увеличением их по длине конического винтового барабана 1 и образованием шести винтовых линий основного направления с переменным увеличивающимся шагом S₁ и шести винтовых линий противоположного направления с переменным увеличивающимся шагом S₂. На фиг. 3 и фиг. 4 показаны утолщенными линиями одна из шести винтовых линий 11, 12, 13, 14, 15, 16 основного направления и одна из шести винтовых линий противоположного направления 17, 18, 19, 14, 20, 21.

Таким образом, конический винтовой барабан 1 выполнен из трех или более полос трапециевидной формы, например на фиг. 3, фиг. 4 из шести полос 5, 6, 7, 8, 9, 10, конического винтового барабана с разными размерами по ширине с увеличением их по длине конического винтового барабана 1 и образованием по периметру конического винтового барабана 1 кольцевых многогранных поверхностей А, Б, В, Г, Д и т.д. из поочередно расположенных друг с другом своими боковыми сторонами равносторонних 22 и равнобедренных 23 треугольников, например кольцевой многогранной поверхности, что упрощает изготовление. Для этого на полосе трапециевидной формы, например полосе 5, попеременно с противоположных сторон под углом 60° к оси полосы 5 выполнены зоны ослабленного сечения - надрезы (фиг. 5), например на полосе 5 надрезы 24 и 25 со скошенными стенками посредством фрезерования или обработкой давлением и т.п. Геометрия и величины углов λ, γ, ω, ψ, α, β скосов надрезов (фиг. 6) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 22 и равнобедренных треугольников 23 друг к друг. Каждая из полос трапециевидной формы 5, 6, 7, 8, 9, 10 скручена в продольном направлении относительно собственной оси симметрии, например, как полоса трапециевидной формы 5 (фиг. 5), у которой зафиксирован в горячем или холодном состоянии один из ее концов и повернут другой конец полосы в заданном направлении относительно продольной оси 0₁-0₁. Скручивание каждой полосы обеспечивает дополнительное искривление поверхности винтового конического барабана 1. Скрученную таким образом полосу 5 размещают на конической оправке 26 (фиг. 7) и изгибают так, чтобы кромки полосы разместились в поперечном направлении по винтовой линии. При этом полоса деформируется и ее либо снимают с оправки, либо фиксируют на ней в деформированном положении. Аналогичным образом деформируют остальные полосы, образующие конический винтовой барабан 1. Далее три, четыре, пять, шесть и более деформированных таким образом полос соединяют известными методами по боковым винтовым кромкам. Скручивание каждой полосы трапециевидной формы обеспечивает дополнительное искривление поверхности конического винтового барабана 1 и поверхностей равносторонних и равнобедренных треугольников 22 и 23. Полосы 5, 6, 7, 8, 9, 10 после сгиба соединяют друг с другом боковыми сторонами известными методами, например сваркой, с образованием по периметру конического винтового барабана 1 винтовых линий и внутренних винтовых канавок основного и противоположного направлений с переменным увеличивающимся шагом винтовых линий от загрузки к выгрузке конического винтового барабана 1.

Установка для приготовления кормов в коническом винтовом барабане работает следующим образом. Конический винтовой барабан 1 заполняется компонентами кормов. При вращении барабана 1 равносторонние и равнобедренные треугольники криволинейной формы, смонтированные по периметру конического винтового барабана разнонаклоненными к оси вращения конического винтового барабана 1 и друг к другу, работая, как ковши (полки), захватывают различные по объему массы компонентов кормов, поднимают их по направлению вращения конического винтового барабана 1 несколько выше угла естественного откоса, а затем направляют эти порции масс в направлениях, перпендикулярных этим полкам (ковшам), под некоторым углом не только к оси вращения конического винтового барабана, но и к другим по массе потокам масс компонентов кормов, движущихся внутри конического винтового барабана под другими углами и с другими скоростями. Длина траектории движении (амплитуда) масс компонентов кормов в значительной степени зависит от диаметра конического винтового барабана от углов наклона элементов по периметру барабана друг к другу и к оси вращения. Частота движения и соударений масс компонентов кормов определяется не только частотой вращения конического винтового барабана, но и количеством элементов по периметру конического винтового барабана. Поэтому в предлагаемой конструкции установки для приготовления кормов в коническом винтовом барабане обеспечивается повышение не только амплитуд движения компонентов кормов, но и их частотных характеристик в десятки раз, расширяются технологические возможности. Так как по длине конического винтового барабана от загрузки к выгрузке меняются многократно форма и размеры поперечного сечения, имеющего форму многоугольника, то обеспечивается периодическое поджатие масс компонентов кормов, что увеличивает интенсивность смешивания, энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности. Процесс смешивания интенсифицируется еще и тем, что площади треугольников различны не только в одной секции, но и по длине конического винтового барабана 1.

Предлагаемая форма и конструкция барабана позволяет увеличить амплитуду движения компонентов кормов внутри барабана, интенсивность смешивания компонентов кормов между собой и частоту их взаимодействия друг с другом с внутренними стенками конического винтового барабана и обеспечить непрерывность процесса их транспортировки от загрузки к выгрузке, расширить технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают за счет увеличения не только амплитуды движения компонентов кормов, но и частоты их взаимодействия не только друг с другом, но и со стенками винтового барабана, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость их взаимодействия, повышает производительность и расширяет технологические возможности.