Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для приготовления растворов

Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и бетонных смесей.

Известен бетоносмеситель (а.с. №11999622, кл. В28С 5/14, 1982), содержащий корпус с загрузочным и выгрузочным отверстиями и с рабочим перемешивающим органом, продольно в нем расположенным и снабженным вибролотком под выгрузочным отверстием.

Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность взаимодействия компонентов растворов и бетонных смесей, ограниченные технологические возможности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вибрационный бетоносмеситель (патент РФ №2398678, кл. В28С 5/20, 2010 г.), содержащий размещенный на станине посредством введенной в устройстве платформе с пневмобаллонами и снабженный приводом корпус, выполненный из секций, смонтированных по периметру с образованием по периметру зигзагообразных линий одного направления, а также имеет загрузочное и разгрузочное приспособление.

Недостатками известного устройства являются недостаточная интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, большие габариты по длине, ограниченные технологические возможности и низкое качество продукции.

Техническим результатом является расширение технологических возможностей, повышение производительности и качества продукции.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для приготовления растворов, содержащем корпус, закрепленный на платформе, установленный упруго на станине, загрузочное и разгрузочное приспособления, корпус из секций установлен на платформе, снабженной смонтированным горизонтально под платформой вибратором, и выполнен спиральным из пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью по периметру свернутого по спиральной оси 0₁-0₁ вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального корпуса, снабженного винтовыми канавками внутри под углом к его спиральной оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения пустотелого тоннеля, и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции, боковые струны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапеции расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине карманов криволинейной формы по внутренней поверхности пустотелого тоннеля спирального корпуса, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне устройства для приготовления растворов.

Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен спиральным с многозаходной винтовой поверхностью, что повышает интенсивность взаимодействия компонентов растворов и воды, повышает производительность и качество продукции, расширяет технологические возможности.

Новизна усматривается в том, что монтаж вибратора под основанием с корпусом обеспечивает траекторию колебаний корпуса вместе с компонентами растворов и воды в форме вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (E_n) и повышает производительность.

Новизна заключается в том, что спиральный корпус с многозаходной винтовой поверхностью по периметру снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к спиральной оси симметрии 0₁-0₁ пустотелого тоннеля спиральной формы с центральной прямолинейной осью 0₂-0₂, что повышает интенсивность взаимодействия компонентов растворов и воды, повышает производительность и качество продукции, расширяет технологические возможности.

Новизна состоит в том, что винтовые канавки спирального корпуса выполнены в виде карманов криволинейной формы, расположенных внутри поперечного сечения пустотелого тоннеля, что расширяет технологические возможности и повышает производительность приготовления растворов.

Новизна усматривается в том, что спиральный корпус собран из секции в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапеции расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине карманов криволинейной формы по внутренней поверхности пустотелого тоннеля спирального корпуса, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций, что повышает интенсивность взаимодействия компонентов растворов и воды, повышает производительность и качество продукции, расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру спирального корпуса проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременные сжатия и расширение потоков компонентов растворов и воды в каждом сечении спирального корпуса, повышает производительность и расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что трапеции ромбовидных полос, из которых смонтированы секции, разно наклонные не только друг к другу, но и к оси симметрии спирального корпуса, поэтому степень сжатия частиц компонентов растворов возрастает и процесс их приготовления интенсифицируется.

Новизна заключается в том, что корпус изготовлен из секций, стенки которых наклонены не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения потоков частиц компонентов растворов, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению корпуса, это усложняет траекторию их движения и увеличивает интенсивность приготовления растворов и расширяет технологические возможности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для приготовления растворов, общий вид; на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1; на фиг. 3 - наглядное изображение спирального корпуса с карманами криволинейной формы; на фиг. 4 - наглядное изображение взаимного положения спирали 0₁-0₁, по который свернут пустотелый тоннель с многозаходной винтовой поверхностью вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂; на фиг. 5 - одна из полос ромбовидной формы, на которой размещены трапеции, верхние и нижние основания которых расположены под острым углом к оси симметрии полосы 0₃-0₃ в виде линии сгиба; на фиг. 6 - полоса ромбовидной формы, согнутая на линиям сгиба, верхним и нижним основаниям трапеций; на фиг. 7 - наглядное изображение ромбовидной полосы свернутой в кольцо при соединении верхнего основания трапеции Ν N¹, трапеции Ν Μ Μ¹ Ν¹ с верхним основанием R R¹ трапеции G R R¹ G¹.

Устройство для приготовления растворов (фиг. 1, фиг. 2) содержит корпус 1, жестко закрепленный на платформе 2 упруго с помощью четырех резинокордных баллонов 3, установленных на основании 4. На платформе 2 жестко закреплено устройство 5 для загрузки и снизу к платформе 2 также жестко прикреплен вибратор 6 с горизонтальной осью вращения. Устройство для приготовления растворов снабжено разгрузочным устройством 7 для приема готовых растворов.

Вибратор 6 смонтирован под платформой 2 горизонтально и поэтому обеспечивает движение частиц компонентов растворов и воды внутри корпуса 1 под воздействием вибратора 6 по эллиптическим траекториям. Корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральным. На фиг. 4 показано наглядное изображение взаимного расположения оси спирали - центра оси симметрии 0₁-0₁ пустотелого тоннеля, спирального корпуса 1 (на фиг. 4 спиральный барабан изображен поперечными сечениями 13 пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью) и центральной прямолинейной осью 0₂-0₂ спирального корпуса 1.

Таким образом, по периметру спиральный корпус 1 выполнен в виде тоннеля спиральной формы с многозаходной винтовой поверхностью по периметру и снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи, расположенными под углом α к оси симметрии спирали 0₁-0₁ центра оси симметрии (фиг. 3) тоннеля спирального, свернутого по спирали 0₁-0₁ вокруг центральной оси 0₂-0₂ спирального корпуса 1.

Винтовые канавки спирального корпуса 1 выполнены в виде карманов 14, 15, 16, 17, 18, 19 по внутренней поверхности и карманов по наружной поверхности 20, 21, 22, 23, 24, 25 тоннеля спиральной формы (фиг. 4, фиг. 7) в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны расположенными внутри поперечного сечения пустотелого тоннеля и собран из секции в виде одинаковых по форме и размерам колец 26, соединенные друг с другом боковыми сторонами 27 и 28 (фиг. 7).

В результате образуется пустотелый тоннель спирального корпуса 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с осью спирали - центра оси симметрии 0₁-0₁ спирального корпуса 1, скрученного вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального корпуса 1 по диаметру D_cp с образованием спирального корпуса 1 с наружным диаметром D_max и внутренним диаметром D_min (фиг. 4).

При этом пустотелый спиральный корпус 1 с многозаходной винтовой поверхностью снабжен винтовыми канавками в виде карманов 14, 15, 16, 17, 18, 19 и карманами 20, 21, 22, 23, 24, 25 по наружной поверхности спирального корпуса 1 (фиг. 4).

Таким образом, пустотелый тоннель с собственной спиральной осью симметрии 0₁-0₁ свернут по этой спирали 0₁-0₁ вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ и образуют спиральный корпус 1 (фиг. 4).

Секция 26 изготовлена в виде кольца (фиг. 7),. смонтирована из ромбовидной полосы 29.

На ромбовидной полосе 29 размещены трапеции 30, 31, 32, 33, 34, 35, боковые стороны которых расположены по боковых сторонах ромбовидной полосы 29, а верхние и нижние основания этих трапеций (фиг. 5) расположены под острым углом β к оси симметрии ромбовидной полосы 0₃-0₃ и являются линиями сгиба (фиг. 5, фиг. 6), расположенными на расстояниях друг от друга, равных длине развертки периметра криволинейных карманов (фиг. 7), спирального корпуса 1, выполненного в виде пустотелого тоннеля.

На фиг. 5 показаны трапеции:

Ν Μ Μ¹ N¹- первая трапеция;

M F F¹ M¹ - вторая трапеция;

F Ε Ε¹ F¹ - третья трапеция.

При этом Ν N¹ является наименование из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 29 ниже линии сгиба Ε Ε¹ и вышеперечисленных трех трапеции (первой, второй, третий).

На фиг. 5 показаны также трапеции:

Ε S S¹ Ε¹ - четвертая трапеция;

S G G¹ S¹ - пятая трапеция;

G R R¹ G¹ - шестая трапеция.

При этом R R¹ является наименьшим основанием из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 29 выше линии сгиба Ε Ε¹, которая для всех трапеций в свою очередь является наибольшей из всех нижних оснований с четвертой трапеций по шестую трапецию.

Таким образом, линия сгиба Ε Ε¹ является не только нижним основанием трапеции Ε S S¹ Ε¹, но и одновременно самым длинным основанием трапеции F Ε Ε¹ F¹ и самой длинной из всех нижних линий сгиба ромбовидной полосы 29 и кольца 26 (фиг. 5, фиг. 7).

При этом линии сгиба Ν N¹ и R R¹ являются самым коротким из всех линии сгиба ромбовидной полосы 29 и кольца 26 и NN¹≡RR¹.

Соотношение длины линии сгиба ЕЕ¹ и NN¹(RR¹) определяет величину шага S₁ спирали 0₁-0₁ (фиг. 4), а значит и шаг навивки пустотелого тоннеля вокруг прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального корпуса 1.

Например, на фиг. 5 линии сгиба L₆<L₅<L₄<L₃ и L₀<L₁<L₂<L₃.

Ромбовидная полоса 29 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основанием всех шести трапеций и параллельны друг другу (фиг. 5).

Затем ромбовидная полоса 29 сгибается по линиям сгиба с образованием полуокружностей 36 (фиг. 6) и затем сворачивается в кольцо (фиг. 7) с карманами криволинейной формы 14, 15, 16, 17, 18, 19 с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения кольца 26.

Секции в виде одинаковых колец 26 затем соединяют друг с другом последовательно боковыми сторонами 27 и 28, так, чтобы все линии сгиба являлись продолжением одноименных линий сгиба предыдущего кольца.

В результате такой сборки по периметру пустотелого спирального корпуса 1 образуется винтовые линии, показанные на фиг. 3, например, утолщенными линиями 37-38, 39-40.

Таким образом, спиральный корпус 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой спиральной поверхности с винтовыми линиями по периметру спирального корпуса 1 (две из винтовых линий показаны на фиг. 3 утолщенными линиями 37, 38, 39, 40) и винтовыми канавками внутри и снаружи спирального корпуса 1 в виде карманов криволинейной формы 14, 15, 16, 17, 18, 19 по внутренней поверхности и винтовых канавок по наружной поверхности 21, 22, 23, 24, 25, 26 под углом α к спиральной оси пустотелого тоннеля спиральной формы спирального корпуса 1.

Устройство для приготовления растворов работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора 6 через стенки платформы 2 и корпуса 1 передается частицам компонентов раствора и воды, находящимся внутри корпуса 1 и поступающим внутрь корпуса 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление 5. Частицы компонентов раствора и воды совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс приготовления раствора. При этом частицы компонентов раствора и воды не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению корпуса 1. Так как по длине корпуса 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения частиц компонентов раствора и воды, которые при этом, взаимодействуя с стенками корпуса 1, перемещаются от загрузки к выгрузке. Наличие в корпусе 1 винтовых поверхностей по периметру корпуса 1 способствует не только усложнению траекторий движения частиц компонентов раствора и воды, но и перемещению по проходному сечению корпуса 1 в сторону выгрузки.

При движении частиц компонентов раствора и воды по проходному сечению корпуса 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разряжения в каждом сечении корпуса 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс приготовления раствора и расширяет технологические возможности. Готовый раствор через разгрузочное окно 36 выводится в емкость 7.

Технико-экономические преимущества устройства для приготовления растворов возникают за счет выполнения корпуса спиральной формы с винтовыми поверхностями, в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения пустотелого тоннеля, что интенсифицирует взаимодействие частиц компонентов раствора и воды, расширяет технологические возможности, повышает производительность и улучшает качество продукции,

Технико-экономические преимущества возникают также за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с фильтром и изменения формы траектории движения в виде вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (Е_п) и повышает производительность.