Результат интеллектуальной деятельности: МАЛОГАБАРИТНАЯ МАШИНА ДЛЯ СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для смешивания, в частности к смесителям непрерывного действия, предназначенным для смешивания компонентов кормов и других сыпучих материалов.

Известен барабанный смеситель кормов а.с. №1666173, кл. А23N 17/00, 1987, 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 является недостаточная производительность приготовления кормов из-за некоторой стационарности движения потоков кормов в многозаходном винтовом барабане с направленными навстречу друг другу винтовыми поверхностями равного шага и с одинаковым числом заходов, собранном из одинаковых по площади, размерам и конфигурации элементов в виде равносторонних треугольников, образующих в поперечном сечении соосные с осью вращения барабана плоские фигуры многогранники, а также большие габариты по длине.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является машина для приготовления кормов и разделения их на фракции (патент №2540583, кл. А23N 17/00, опубл. 10.02.2015 г., бюл. №4), содержащая установленный на станине с приводом вращения винтовой барабана, средство для загрузки компонентов кормов и средство для приема готовых кормов и вмонтированными загрузочными и разгрузочно-сепарирующими приспособлениями.

Недостатком известного устройства являются большие габариты по длине, ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что приготовление смешивания сыпучих материалов производится с практически постоянным продольным и поперечным сечением винтового барабана от загрузки к выгрузке и недостаточной производительностью из-за недостаточной интенсивностью взаимодействия частиц сыпучих материалов друг с другом.

Техническим решением задачи является уменьшение габаритов по длине, повышение производительности и расширение технологических возможностей за счет придания частицам сыпучих материалов сложного пульсирующе-волнового пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Техническое решение достигается тем, что в малогабаритной машине для смешивания сыпучих материалов, содержащей винтовой барабан, средство для загрузки, средство для выгрузки и вмонтированными в машину загрузочными и разгрузочно-сепарирующими приспособлениями, винтовой барабан разделен по длине на два и более винтовых барабана, смонтированных поярусно друг под другом и соединенных в единую технологическую цепочку в контейнере, снабженном вибровозбудителями, упругими элементами, средствами для загрузки и выгрузки, при этом винтовые барабаны выполнены из двух частей жестко соединенных друг с другом и изготовленных по всей длине из секций, причем первая часть собрана сначала от загрузки сыпучих материалов из секций в виде одинаковых пустотелых тетраэдров, смонтированных из равносторонних треугольников со стороной W и образованием многозаходной винтовой поверхности цилиндрической формы, а вторая часть собрана до выгрузки сыпучих материалов из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых равнобедренных треугольников с основанием, равным стороне W треугольника тетраэдра первой части, а вторая пара выполнена из равнобедренного треугольника, равного равнобедренному треугольнику первой пары и равностороннего треугольника, стороны которых равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем каждая последующая секция повернута, относительно предыдущей на 120°, с образованием многозаходной винтовой поверхности конической формы, причем по всей длине винтового барабана образованы три ломанные винтовые линии, при этом направление трех ломанных винтовых линий каждого из поярусно ниже установленных винтовых барабанов противоположно направлению трех ломанных винтовых линий смонтированного выше винтового барабана.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой малогабаритной машины для смешивания сыпучих материалов.

Новизна изобретения состоит в том, что винтовой барабан разделен по длине на два и более винтовых барабана, смонтированных поярусно друг под другом и соединенных в единую технологическую цепочку в контейнере, снабженном вибровозбудителем, упругими элементами, средствами для загрузки и выгрузки, что сокращает рабочие площади и уменьшает габариты машины по длине.

Новизна обусловлена тем, что винтовые барабаны выполнены по всей длине из секций, причем сначала от загрузки сыпучих материалов из секций в виде одинаковых пустотелых тетраэдров, изготовленных из равносторонних треугольников с образованием многозаходной винтовой поверхности цилиндрической формы, а затем до выгрузки сыпучих материалов из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых равнобедренных треугольников, а вторая пара выполнена из равнобедренного треугольника, равного равнобедренному треугольнику первой пары и равностороннего треугольника, стороны которых равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем, каждая последующая секция повернута относительно предыдущей на 120°, с образованием многозаходной винтовой поверхности конической формы, что не только увеличивает частоту взаимодействия частиц сыпучих материалов друг с другом и со стенками винтового барабана, но и увеличивает энергоемкость соударений, производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что при работе вибровозбудителя частицы сыпучих материалов, совершающие циркуляционное движение внутри жестко закрепленных в вибрирующем корпусе винтовых барабанах в плоскостях, перпендикулярных их горизонтальным осям, получают дополнительное движение от внутренних поверхностей треугольной формы, что повышает производительность смешивания, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что под воздействием возмущающих сил вибратора через стенки контейнера частицы сыпучих материалов совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии винтовых барабанов, при этом винтовые поверхности треугольной формы винтовых барабанов изменяют и придают дополнительно движение частицам сыпучих материалов, обеспечивают повышение производительности, а также перемещают их от загрузки к выходным отверстиям винтовых барабанов.

Новизна заключается в том, что такое конструктивное оформление винтового барабана позволяет обеспечить осевое пульсирующе-волновое перемещение частиц сыпучих материалов от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении оси винтовых барабанов, что упрощает эксплуатацию в связи с отсутствием уклона винтовых барабанов.

Новизна заключается в том, что благодаря ломанным внутренним винтовым карманам треугольной формы векторы скорости движения частиц сыпучих материалов при транспортировки их от загрузке к выгрузке изменяются, что способствует повышению производительности и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что внутри барабана образованы винтовые поверхности в виде карманов треугольной формы, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что при одном и том же диаметрах барабанов в предлагаемой конструкции длина пути прохождения частиц сыпучих материалов по сравнению с известными конструкциями барабанов значительно больше, что представляет возможность сократить габариты винтового барабана как по длине, так и по диаметру, а также способствует повышению производительности и расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что за счет увеличения проходного сечения каждого винтового барабана от загрузки к выгрузке, т.е. сначала условно цилиндрической, а затем условной конической формы каждого винтового барабана, нарушается стационарность движения частиц сыпучих материалов, повышается производительность и расширяются технологические возможности.

Новизна обусловлена также тем, что площадь и форма поперечного сечения каждого винтового барабана изменяется от загрузки к выгрузке, что изменяет скорости и траектории перемещения частиц сыпучих материалов по мере их перемещений от загрузки к выгрузке, расширяет технологические возможности.

Новизна также обусловлена за счет многократного изменения продольного и поперечного сечения, скорости движения частиц сыпучих материалов в каждом из трех винтовых барабанов, а именно: сначала одна скорость частиц сыпучих материалов в первой части верхнего винтового барабана, затем изменяющаяся другая скорость частиц сыпучих материалов во второй части конической формы винтового барабана, потом одна скорость частиц сыпучих материалов в первой части среднего винтового барабана, затем другая изменяющаяся скорость частиц сыпучих материалов во второй части конической формы винтового барабана, потом одна скорость частиц сыпучих материалов в первой части винтового барабана, затем другая изменяющаяся скорость частиц сыпучих материалов во второй части конической формы винтового барабана. Такое пульсирующе-волновое изменение скорости движения частиц сыпучих материалов увеличивает интенсивность смешиваемость, расширяет технологические возможности.

Новизна создана за счет наложения на сложное вращательное движение от вибрации в плоскостях, перпендикулярных горизонтальной оси винтовых барабанов, дополнительного движения частиц сыпучих материалов придаваемого стенками треугольной формы винтовых барабанов, что расширяет технологические возможности, а также за счет увеличения скорости движения во второй части винтовых барабанов конической формы. В процессе перемещения частиц сыпучих материалов от загрузки к выгрузке они совершают сложное пространственное движение, так как направление их движения под воздействием вибрации изменяется под воздействием стенок треугольной формы винтовых барабанов, которые в каждом винтовом барабане разные по размерам, что повышает производительность.

Новизна обеспечивается также за счет сокращения рабочих площадей занимаемой малогабаритной машины для смешивания сыпучих материалов путем разделения по длине винтового барабана на два и более винтовых барабана, смонтированных поярусно друг под другом в единую технологическую цепочку.

На фиг. 1 изображен общий вид малогабаритной машины для смешивания сыпучих материалов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 5 - один из трех винтовых барабанов, вид спереди; на фиг. 6 - вид В на фиг. 5; на фиг. 7 - первая часть винтового барабана в виде многозаходной винтовой поверхности цилиндрической формы; на фиг. 8 - вид Г на фиг. 7; на фиг. 9 - вторая часть винтового барабана в виде многозаходной винтовой поверхности конической формы; на фиг. 10 - вид D на фиг. 9; на фиг. 11 - секция второй части винтового барабана, наглядное изображение; на фиг. 12 - схема сборки второй части винтового барабана.

Малогабаритная машина для смешивания сыпучих материалов (фиг. 1, 2, 3, 4) состоит из средства для загрузки 1, средства для разгрузки 2, контейнера 3, установленного с помощью упругих элементов 4 на основании 5. В нижней части контейнера 3 смонтированы вибровозбудители 6. В контейнере 3, выполненном закрытым со всех сторон, смонтированы друг под другом и соединены в единую технологическую цепочку винтовые барабаны 7, 8, 9.

Винтовые барабаны 7, 8, 9 изготовлены пустотелыми, один из которых, например 7, представлен на фиг. 5 и 6.

Направление винтовых линий каждого из поярусно, ниже установленных винтовых барабанов противоположно направлению винтовых линий смонтированного выше винтового барабана, например направление винтовых линий винтового барабана 8 противоположно направлению винтовых линий винтового барабана 7, а направление винтовых линий винтового барабана 9 противоположно направлению винтовых линий винтового барабана 8 (фиг. 1). Поэтому при работе малогабаритной машины для смешивания сыпучих материалов обеспечивается непрерывное перемещение частиц сыпучих материалов от загрузки к выгрузке.

Патрубок загрузочного устройства 1 вмонтирован во входное отверстие винтового барабана 7. Выходное отверстие 10 винтового барабана 7 закрыто крышкой 11, которая перекрывает одновременно и входное отверстие 12 винтового барабана 8, что обеспечивает перемещение потоков частиц сыпучих материалов из верхнего (первого) винтового барабана 7 в нижележащий (второй) винтовой барабана 8, а именно из выходного отверстия 10 винтового барабана 7 во входное отверстие 12 винтового барабана 8. Выходное отверстие 13 второго винтового барабана 8 закрыто крышкой 14, которая перекрывает одновременно и входное отверстие 15 нижележащего третьего винтового барабана 9, обеспечивая передачу потоков частиц сыпучих материалов из второго среднего винтового барабана 8 в нижний третий винтовой барабан 9. Для приема потоков готовых материалов смонтировано под выходным отверстием 16 третьего винтового барабана 9 средство для выгрузки 2.

Винтовые барабаны 7, 8, 9, например 7 (фиг. 5, 6), выполнены из двух частей, жестко соединенных друг с другом, и изготовлены по всей длине из секций, причем первая часть 17 сначала от загрузки сыпучих материалов из секций в виде одинаковых пустотелых тетраэдров, изготовленных из равносторонних треугольников с стороной W (фиг. 7, 8) и образованием многозаходной винтовой поверхности цилиндрической формы, а вторая часть 18 (фиг. 9, 10) до выгрузки сыпучих материалов изготовлена из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых равнобедренных треугольников с основанием, равным стороне W (фиг. 9) треугольника тетраэдра первой части винтового барабана, а вторая пара выполнена из равнобедренного треугольника, равного равнобедренному треугольнику первой пары, и равностороннего треугольника, стороны которых равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно предыдущей на 120°, выполнена конической формы из последовательно установленных секций, например 19, 20, 21 (фиг. 12), каждая из которых изготовлена в виде смонтированных двух пар треугольников А и Б (фиг. 11), соединенных боковыми сторонами. Первая пара треугольников А выполнена из двух одинаковых равнобедренных треугольников 22 и 23. Вторая пара треугольников Б смонтирована из равнобедренного треугольника 24, равного треугольникам 22 и 23 первой пары А и равностороннего треугольника 25, стороны которого равны боковым сторонам треугольников 22, 23, 24.

Каждая последующая секция (фиг. 12) при сборке винтового барабана повернута относительно предыдущей на 120°. Например, на фиг. 12 секция 20 повернута относительно предыдущей секции 19 на 120° по часовой стрелке, последующая секция 21 повернута относительно предыдущей секции 20 тоже на 120° и т.д., поворот секций 19, 20, 21 на фиг.12 для наглядности фиксируется вершинами D₁, D₂ и D₃,

Первая часть винтовых барабанов 7, 8, 9, например на фиг. 7 и 8 показана первая часть 17 винтового барабана 7, сначала от загрузки сыпучих материалов выполненная из секций в виде одинаковых пустотелых тетраэдров, изготовленных из равносторонних треугольников со стороной W с образованием многозаходной винтовой поверхности цилиндрической формы. Вершины тетраэдров 26-27-28-29-30; 31-32-33-34-35; 36-37-38-39-40 образуют ясно выраженные три ломанные винтовые линии (фиг. 7) по периметру пустотелой первой части 17 винтового барабана, например 7, внутри которой перемещаются частицы сыпучих материалов. Форма поперечного сечения первой части 17 винтового барабана, например 7 (фиг. 8), - неправильный четырехугольник, при этом по длине первой части 17 винтового барабана 7 изменяется не только форма и размеры сторон четырехугольника, но и их расположение относительно оси симметрии первой части винтового барабана.

Вторая часть 18 винтовых барабанов 7, 8, 9, например на фиг. 9 и 10 показана вторая часть 18 винтового барабана 7, выполненная конусообразной с ломанными винтовыми линиями по периметру, которые показаны на фиг. 9 и 10 утолщенными линиями 41-42-43-44; 45-46-47-48; 49-50-51-52. Таким образом, вторая часть 18 (фиг. 9, 10) до выгрузки сыпучих материалов собрана из последовательно установленных секций, каждая из которых смонтирована из двух пар треугольников, соединенных боковыми сторонами, при этом первая пара выполнена из одинаковых равнобедренных треугольников с основанием, равным стороне W (фиг. 9) треугольника тетраэдра первой части, а вторая пара выполнена из равнобедренного треугольника, равного равнобедренному треугольнику первой пары, и равностороннего треугольника, стороны которых равны боковой стороне равнобедренного треугольника, причем каждая последующая секция повернута относительно предыдущей на 120°. Т.е. вторая часть винтового барабана выполнена конической формы из последовательно установленных секций, например 19, 20, 21 (фиг. 12), каждая из которых изготовлена в виде смонтированных двух пар треугольников А и Б (фиг. 11), соединенных боковыми сторонами. Первая пара треугольников А выполнена из двух одинаковых равнобедренных треугольников 22 и 23. Вторая пара треугольников Б смонтирована из равнобедренного треугольника 24, равного треугольникам 22 и 23 первой пары А, и равностороннего треугольника 25 стороны которого равны боковым сторонам треугольников 22, 23, 24.

Каждая последующая секция (фиг. 12) при сборке второй части винтового барабана повернута относительно предыдущей на 120°. Например, на фиг. 12 секция 20 повернута относительно предыдущей секции 19 на 120° по часовой стрелке, последующая секция 21 повернута относительно предыдущей секции 20 тоже на 120 и т.д., поворот секций 19, 20, 21 на фиг. 12 для наглядности фиксируется вершинами D₁, D₂ и D₃.

После сборки первой части 17 и второй части 18 они жестко присоединяются, например сваркой, друг к другу, например своим торцевым отверстием 30-35-40 первой части 17 винтового барабана с торцевым отверстием 45-49-41 второй части винтового барабана с образованием по периметру винтового барабана, например 7 трех винтовых линий 36-37-38-39-40(41)-42-43-44; 26-27-28-29-30(45-35(49)-50-51-52; 31-32-33-34-30(45)-46-47-48 (фиг. 5).

Малогабаритная машина для смешивания сыпучих материалов работает следующим образом.

Посредством загрузочного устройства 1 внутрь верхнего винтового барабана 7 беспрерывно загружаются частицы сыпучих материалов. Под воздействием возмущающих сил вращающихся вибраторов 6 через стенки контейнера 3 и жестко с ним соединенных винтовых барабанов 7, 8, 9 частицам сыпучих материалов передаются возмущающие силы. Частицы сыпучих материалов под воздействием этих возмущающих сил под влиянием вибрации совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии винтовых барабанов 7, 8, 9. При этом стенки треугольной формы винтовых барабанов 7, 8, 9 изменяют и придают дополнительные движения частицам сыпучих материалов и обеспечивают повышение производительности смешивания, а также перемещают их от загрузки к выходным отверстиям, например к выходному отверстию 10 винтового барабана 7.

Под воздействием вибрации и винтовых линий по периметру винтового барабана 7, а также с помощью крышки 11 частицы сыпучих материалов перегружаются через отверстие 12 в нижележащий винтовой барабан 8, по периметру которого расположены винтовые линии, направление которых противоположно направлению винтовых линий верхнего винтового барабана 7. Под воздействием вибрации и винтовых линий по периметру винтового барабана 8 частицы сыпучих материалов в винтовом барабане 8 перемещаются к выходному отверстию 13 и посредством крышки 14 перемещаются через входное отверстие 15 во внутреннюю полость винтового барабана 9. Под воздействием вибрации и винтовых линий по периметру винтового барабана 9 частицы сыпучих материалов перемещаются вдоль горизонтальной оси и через отверстие 16, а также с помощью разгрузочного устройства 2 выводятся за предел малогабаритной машины для смешивания сыпучих материалов.

Технико-экономические преимущества возникают за счет многократного изменения продольного и поперечного сечения, а также скорости движения частиц сыпучих материалов в каждом из трех винтовых барабанов, а именно сначала одна скорость сообщается частицам сыпучих материалов в первой части верхнего винтового барабана 7, затем изменяющаяся другая скорость сообщается частицам сыпучих материалов во второй части конической формы винтового барабана 7, потом одна скорость сообщается частицам сыпучих материалов в первой части среднего винтового барабана 8, затем другая изменяющаяся скорость сообщается частицам сыпучих материалов во второй части конической формы винтового барабана 8, потом одна скорость сообщается частицам сыпучих материалов в первой части винтового барабана 9, затем другая изменяющаяся скорость сообщается частиц сыпучих материалов во второй части конической формы винтового барабана 9. Такое пульсирующе-волновое изменение скорости движения частиц сыпучих материалов увеличивает интенсивность смешиваемости, повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Технико-экономические преимущества изобретения возникают за счет увеличения производительности, наложения на сложное вращательное движение от вибрации в плоскостях, перпендикулярных горизонтальной оси винтовых барабанов, дополнительного движения частиц сыпучих материалов придаваемого разных размеров и взаимного расположения стенками треугольной формы винтовых барабанов, что расширяет технологические возможности, а также за счет увеличения скорости движения во второй части винтовых барабанов конической формы. В процессе перемещения частиц сыпучих материалов от загрузки к выгрузке они совершают сложное пространственное движение, так как направление их движения под воздействием вибрации изменяется под воздействием стенок треугольной формы винтовых барабанов, которые в каждом винтовом барабане разные по размерам, что повышает производительность. Технико-экономические преимущества обеспечиваются также за счет сокращения рабочих площадей занимаемой малогабаритной машины для смешивания сыпучих материалов.