Результат интеллектуальной деятельности: Бетоносмеситель

Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и бетонных смесей.

Известен бетоносмеситель (а.с. №1199622, кл. В28С 5/14, 1982 г.), 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 бетоносмеситель (патент РФ №2044643, кл. В28С 5/18, 1995 г.), содержащий снабженный приводом корпус в виде соединенных между собой элементов с образованием многогранной наружной и внутренней поверхностей.

Недостатками известного устройства являются недостаточная интенсивность взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, ограниченные технологические возможности.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей за счет придания компонентам растворов или бетонных смесей пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, повышение производительности бетоносмешивания.

Техническое решение достигается тем, что в бетоносмесителе, содержащем корпус в виде соединенных между собой элементов, с образованием многогранной наружной и внутренней поверхностей, корпус выполнен из трех прямоугольных полос, согнутых попеременно в противоположные стороны под углом 140° по надрезам, выполненным под углом 60° друг к другу и к продольным кромкам полос, с образованием по длине полосы равносторонних треугольников, расположенных попеременно в противоположные стороны, а прямоугольные полосы соединены одна с другой по продольным кромкам под углом 70° с образованием по внутреннему периметру корпуса трех ломаных криволинейных винтовых поверхностей и трех ломаных винтовых канавок основного направления для перемещения компонентов бетона или раствора и воды затворения в направлении от загрузки к выгрузке, а также двух ломаных криволинейных винтовых поверхностей и двух винтовых канавок противоположного направления для перемещения компонентов бетона или раствора и воды затворения в направлении от выгрузки к загрузке, при этом по наружному периметру корпуса образованы три ломаные винтовые линии основного направления с шагом S и две ломаные винтовые линии противоположного направления с шагом 0,25S, в точках излома которых расположены места схождения сторон шести упомянутых равносторонних треугольников, причем по всей длине корпуса смонтирована с возможностью перемещения компонентов бетона или раствора и воды затворения в направлении от выгрузки к загрузке цилиндрическая пружина с плоским сечением витков и с 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 бетоносмесителя.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что элементы ломаной криволинейной винтовой поверхности корпуса по разному наклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии корпуса, поэтому при работе вибратора частицы компонентов бетона или раствора и воды затворения, совершающих циркуляционное движение внутри корпуса в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии корпуса, получают дополнительное движение от наклоненных друг к другу элементов ломаной криволинейной винтовой поверхности корпуса, и так как количество канавок (три) основного направления больше, чем количество винтовых канавок противоположного направления (два), то обеспечивается продольное перемещение частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения от загрузки к выгрузке, увеличивается интенсивность взаимодействия частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, повышается производительность и расширяются технологические возможности.

Новизна предложения заключается в том, что такое конструктивное оформление бетоносмесителя с закрепленной внутри цилиндрической пружиной позволяет не только создать противопотоки движения частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, но и обеспечить их продольное перемещение от загрузки к выгрузке при горизонтальном расположении корпуса и обеспечить интенсивное их перемешивание, что расширяет технологические возможности.

Новизна заключается в том, что внутри по всей длине корпуса смонтирована цилиндрическая пружина, которая обеспечивает не только перемещение в обратном направлении частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения от выгрузки к загрузке в радикальном направлении, но и способствует интенсификации процесса бетоносмешивания. Такое радикальное движение в обратном направлении обеспечивается за счет того, что частицы частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, совершающие циркуляционное движение внутри корпуса в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии корпуса, встречаясь с витками пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются от выгрузки к загрузке, что создает противопотоки частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, увеличивает интенсивность бетоносмешивания и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что смонтированная внутри по всей длине корпуса цилиндрическая пружина с плоским сечением витков снабжена устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения при изменении производительности устройства, что обеспечивает регулирование интенсивности взаимодействия частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, увеличивает производительность, расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что скручивание каждой полосы в продольном и поперечном направлениях обеспечивает дополнительное искривление поверхности корпуса, благодаря чему увеличивается разность между углами наклона векторов перемещений частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения в соседних участках поверхности корпуса, при этом частицы компонентов бетона или раствора и воды затворения движутся по сложным траекториям, увеличивая частоту столкновений или, иным образом, интенсифицируя процесс бетоносмешивания, что увеличивает производительность и решает технологические возможности.

Новизна состоит в том, что бетоносмеситель снабжен трубопроводом для подачи воды затворения на расстояние L от входного отверстия корпуса, что обеспечивает активацию инертных составляющих и цемента путем их перемешивания и транспортировки в горизонтальном направлении сначала в сухом состоянии в корпусе, а лишь затем после смешивания в сухом состоянии цемента и инертных материалов производится процесс их затворения и бетоносмешивания водой затворения, потоки которой закручены внутренними винтовыми поверхностями и охватывают поэтому при выходе из винтовой насадки большие объемы масс смешанных инертных материалов и цемента, активизируя таким образом процесс затворения и бетоносмешивания, что расширяет технологические возможности.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что расширяются технологические возможности за счет придания частицам компонентов растворов или бетонных смесей сложного пространственного винтообразного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, возбуждаемых за счет не только геометрии корпуса при асимметричном движении частиц компонентов растворов и бетонных смесей в результате нарушения стационарности движения их потоков геометрической формой корпуса, их взаимным расположением относительно друг друга и к оси вращения, но и колебаний, создаваемых виброактиватором.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что такое конструктивное оформление поверхности корпуса по периметру позволяет обеспечить не только осевое перемещение компонентов бетонных смесей в корпусе при горизонтальном расположении корпуса, упростить привод и повысить эксплуатационный срок службы, но и повысить интенсивность смешивания и приготовления бетонных смесей за счет увеличения смешиваемости из-за наличия на поверхности корпуса направленных навстречу друг другу винтовых линий и канавок линий по длине корпуса с различным шагом, что нарушает стационарность движения потоков компонентов бетонных смесей и повышает производительность бетоносмешивания.

Новизна заключается также в том, что центры симметрии внутренней поверхности корпуса в каждом его элементе поперечного сечения по его длине смещены относительно оси вращения корпуса, что нарушает стационарность движения частиц компонентов растворов или бетонных смесей и расширяет технологические возможности.

Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собраны секции корпуса, разные по площади, по размерам и конфигурации, поэтому интенсивность бетоносмешивания и затворения инертных возрастает, так как эти элементы направляют частицы компонентов бетона или раствора, а также воды затворения навстречу друг другу, нарушают таким образом стационарность потоков их движения в корпусе.

На фиг. 1 изображен продольный разрез бетоносмесителя, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг 1; на фиг. 3 - корпус, общий вид; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 3; фиг. 6 - вид полосы, из которой изготовлен корпус с ослабленными сечениями в плане; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - вид полосы после скручивания в вертикальной плоскости; на фиг. 9 - вид полосы после изгиба на оправке, изогнутой по винтовой линии в поперечном направлении и согнутой по надрезам со скошенными стенками; на фиг. 10 - сечение Г-Г на фиг. 9; на фиг. 11 - выносной элемент 1; на фиг. 12 - сечение Е-Е на фиг. 3; на фиг. 13 - сечение Ж-Ж на фиг. 3; на фиг. 14 - сечение З-З на фиг. 3; на фиг. 15 - сечение К-К на фиг. 3.

Бетоносмеситель (фиг. 1, фиг. 2) содержит корпус 1, смонтированный горизонтально на плите 2, которая жестко с помощью упругих элементов двух пар 3 и 4 закреплена на основании 5. Корпус 1 снабжен вибратором 6, который прикреплен к плите 2. Продольное перемещение частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения от загрузки к выгрузке в корпусе 1 обеспечивается тем, что количество винтовых поверхностей и винтовых канавок основного направления (три) превышает количество винтовых канавок противоположного направления (два). Для обеспечения дополнительного продольного перемещения в противоположном направлении частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения внутри корпуса 1 смонтирована цилиндрическая пружина 7 с плоским сечением витков, которая оборудована устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины 7 путем растяжения или сжатия (не показано). Регулировка величины шага витков цилиндрической пружины 7 может производиться также в процессе приготовления бетона или раствора, т.е. в процессе работы бетоносмесителя.

В зависимости от характеристик частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, требуемого времени обработки, устанавливается такой шаг пружины, который отвечает оптимальным условиям приготовления бетона или раствора. Например, если требуется малое время обработки, то уменьшается шаг пружины 6 и таким образом изменяется поток частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения в обратном направлении, а значит, соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к загрузке. Для приготовления бетона или раствора, требующего длительное время пребывания в корпусе 1, шаг витков пружины 7 увеличивают и таким образом изменяется поток частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения в обратном направлении, а значит соответственно изменяется их скорость перемещения от загрузки к выгрузке. В нужном положении пружину 7 фиксируют известными приспособлениями (не показано). Регулировка величины шага пружины 7 может быть осуществлена также и в процессе приготовления раствора или бетона.

Бетоносмеситель (фиг. 1, фиг. 2) снабжен средством для загрузки 8, закрепленным на основании 5, с помощью которого внутрь корпуса 1 бетоносмесителя загружаются частицы компонентов бетона или раствора, а также средством для разгрузки 9. Бетоносмеситель снабжен трубопроводом 10 для подачи воды затворения внутрь корпуса 1. Корпус 1 (фиг. 3, фиг. 4) изготовлен из трех прямоугольных полос 11, 12, 13 с образованием по периметру по наружному диаметру корпуса 1 трех винтовых линий 14-15-16-17-18-19; 21-22-23-24-25; 26-27-28-29-30, а по внутреннему диаметру трех ломаных винтовых канавок К₁ - 14-15-16-17-18-19; К₂ - 21-22-23-24-25; К₃ - 26-27-28-29-30 с внутренним углом 70° (фиг. 5). На всех полосах 11, 12, 13 (фиг. 6-7) под углом 60° к продольным кромкам 31 и 32 выполнены попеременно с противоположных сторон надрезы 33, 34 со скошенными стенками (фиг. 7), расположенными попарно под углом один к другому посредством фрезерования, обработкой давлением и т.п. с образованием равносторонних треугольников 35.

Геометрия и величины углов λ, ϕ, ω, Ψ, α, β скосов надрезов 33, 34 (фиг. 6, фиг. 7) и их взаимное расположение определяют углы наклона равносторонних треугольников 35 друг к другу по периметру корпуса 1. Полосы 11, 12, 13 свернуты в вертикальной плоскости (фиг. 8) в продольном направлении относительно собственной оси симметрии полосы, а затем изогнуты по винтовым линиям в поперечном направлении (фиг. 9) и согнуты по надрезам 33, 34 со скошенными стенками в поперечно-продольном направлении, расположенными попарно под углом один к другому с обеих сторон полос, как, например, полосы 11 на фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8. На фиг. 8 показана одна из полос, например 11, скрученная в вертикальной плоскости вдоль своей продольной оси с боковыми кромками 31 и 32. Предварительно скрученную в вертикальной плоскости относительно продольной оси полосу, например 11, помещают на отправку 36 (фиг. 9, фиг. 10) и изгибают так, чтобы кромки 31 и 32 разместились по винтовым линиям в поперечном направлении. После изгиба в поперечном направлении каждая из полос 11, 12, 13 повернута относительно продольной оси корпуса 1 так, что их кромки образуют и в поперечном направлении полос винтовые линии с одинаковым шагом для всех полос. После этого полосу снимают с отправки 36, либо фиксируют на отправке 36. Аналогичным образом обрабатывают остальные полосы, например 12 и 13. После сгиба полосы, например полосы 11 (фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9), надрезы 14-21, 21-15, 15-22, 22-16, 16-23, 23-17, 17-24, 24-18, 18-25 сваривают, в результате образуются ребра жесткости. Полосы 11, 12, 13 после сгиба соединяются одна с другой по продольным кромкам 31 и 32 под углом 70° (фиг. 5), причем по наружному диаметру корпуса три ломаные винтовые линии основного направления с шагом S и две ломаные винтовые линии противоположного направления с шагом 0,25S. Такое соединение трех полос 11, 12, 13 становится возможным, так как после сгиба полос 11, 12, 13 по прямым линиям сгиба 33, 34 (фиг. 8, фиг. 9) под углом 140° попеременно друг к другу в противоположные стороны (фиг. 3) на полосе образуются грани в виде равносторонних треугольников 35, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны с образованием по продольным кромкам полос 11, 12, 13, точнее по периметру наружного диаметра корпуса 1 трех ломаных винтовых линий основного направления 14-15-16-17-18-19; 21-22-23-24-25; 26-27-28-29-30 с шагом S (фиг. 3), одна из которых утолщенной линией 14-15-16-17-18-19 показана на фиг. 3, и двух ломаных винтовых линий противоположного направления, одна из которых на фиг. 3 показана утолщенной линией 29-17-23-27-15 с шагом 0,25S. На фиг. 3 показана утолщенной линией 14-15-16-17-18-19 одна из трех ломаных винтовых линий основного направления с шагом S, в каждой из точек излома которой в вершинах ломаных винтовых линий основного направления (фиг. 3, фиг. 11) расположены места схождения сторон шести равносторонних треугольников T₁, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅, Т₆. Например, в точке 17 (фиг. 11) сходятся стороны 37, 38, 39, 40, 41, 42 шести равносторонних треугольников Т₁, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅, Т₆. Соединение полос 11, 12, 13 может быть осуществлено известными методами, например сваркой.

В такой конструкции по длине корпуса 1 каждое поперечное сечение - проходное сечение отличается от предыдущего не только формой сечения (фиг. 12, фиг. 13, фиг. 14, фиг. 15), но и их расположением относительно друг друга, при этом меняется и площадь проходного сечения, что нарушает стационарность движения гранул рабочих сред и обрабатываемых деталей, увеличивает интенсивность их взаимодействия, расширяет технологические возможности. В такой конструкции контейнера 1 образованы по внутреннему периметру три ломаные винтовые канавки основного направления K₁ - 14-15-16-17-18-19; К₂ - 21-22-23-24-25; К₃ - 26-27-28-29-30 с внутренним углом 70° и шагом S (фиг. 3) и две ломаные винтовые канавки противоположного направления с шагом 0,25S, одна из которых показана на фиг. 3 утолщенной линией 29-17-23-27-15. Эти канавки не только способствуют перемещению частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения от загрузки к выгрузке, но и обеспечивают интенсивное их перемещение, увеличивают интенсивность их взаимодействия, расширяют технологические возможности.

Бетоносмеситель работает следующим образом.

Корпус 1 через загрузочное устройство 8 заполняется непрерывным потоком компонентами растворов или бетонных смесей (цементом и инертными - песок, гравий и т.п.). Через трубопровод 10 непрерывным потоком в корпус 1 подается вода затворения на расстояние L. Частицы компонентов растворов или бетонных смесей, смешиваясь с цементом в сухом состоянии, перемещаются внутри корпуса 1 от загрузки к выгрузке на расстояние L. При дальнейшем перемещении компонентов растворов или бетонных смесей и прохождении ими расстояния L внутри корпуса 1 от начала загрузки и поступления в эту сухую смесь потока воды происходит процесс их затворения и приготовления.

Возмущающая сила вращающегося вибратора 6 через плиту 2 и стенки корпуса 1 передается частицам компонентов бетона или раствора и воде затворения (фиг. 1, фиг. 2), которые непрерывным потоком продолжают загружаться с помощью средства для загрузки 8 и трубопровода 10. Под влиянием вибрации частицы компонентов бетона или раствора и воды затворения совершают вращательное движение - циркуляционное движение в плоскостях, перпендикулярных продольной оси корпуса 1. Радиальное движение частицам компонентов бетона или раствора и воды затворения от загрузки к выгрузке обеспечивается за счет ломаных винтовых канавок основного направления 14-15-16-17-18-19; 21-22-23-24-25; 26-27-28-29-30 с внутренним углом 70° и шагом S и ломаными винтовыми поверхностями основного направления, точнее свернутым и изогнутым полосам 11, 12, 13, треугольные грани в виде равносторонних треугольников 35 которых, встречаясь с частицами компонентов бетона или раствора и воды затворения, совершающих под воздействием вибрации вращательное движение - циркуляционное движение в плоскостях, перпендикулярных продольной оси корпуса 1, направляют их в сторону выгрузки. Радиальное движение частицам компонентов бетона или раствора и воды затворения обеспечивается также за счет того, что частицы компонентов бетона или раствора и воды затворения, совершающие циркуляционное движение внутри барабана 1 в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии барабана, встречаясь с витками неподвижно закрепленной пружины, изменяют траекторию своего движения и перемещаются в продольном направлении. При этом частицы компонентов бетона или раствора и воды затворения движутся вдоль винтовых навивок пружины 6, обеспечивая их перемещение. Частота движений и соударений частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения определяется не только частотой виброактиватора и количеством граней 35 по периметру корпуса 1, но и наличием витков и шагом цилиндрической пружины 7, смонтированной стационарно (неподвижно) внутри корпуса 1. Поэтому в предлагаемой конструкции бетоносмесителя обеспечивается повышение не только частотных характеристик, но и частот и амплитуд движения частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, обеспечивается также активная циркуляция и их перемешивание. Процесс смешивания интенсифицируется еще и витками смонтированной неподвижно внутри корпуса 1 цилиндрической пружины, которые изменяют направление движения частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, что увеличивает интенсивность их циркуляции, увеличивает частоту взаимодействия частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, создает их противопотоки, повышает производительность приготовления бетона или раствора и расширяет технологические возможности. Таким образом, частицы компонентов бетона или раствора, преодолевая сопротивление встречных их потоков от витков пружины 7, совершают сложное пространственное движение и выгружаются из корпуса 1 в средство для разгрузки 9. Благодаря одновременному воздействию сложно пространственного движения компонентов растворов или бетонных смесей и низкочастотным их колебаниям повышается смешиваемость компонентов растворов или бетонных смесей, их интенсивность взаимодействия между собой и со стенками корпуса 1. Готовые растворы или бетонные смеси выгружаются в разгрузочное приспособление 9.

Технико-экономические преимущества возникают за счет обеспечения продольного перемещения частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения и создания их встречных потоков стенками-гранями пространственной формы корпуса в виде равносторонних треугольников, расположенных под углом не только друг к другу, но и к продольной оси корпуса за счет того, что внутри по всей длине корпуса смонтирована неподвижно цилиндрическая пружина с плоским сечением витков, которая обеспечивает не только перемещение в радиальном направлении, но и способствует интенсификации осуществления взаимодействия частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения за счет того, что цилиндрическая пружина снабжена устройством для изменения шага витков цилиндрической пружины путем ее растяжения или сжатия, что позволяет влиять на характер движения частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, при изменении производительности бетоносмесителя, что обеспечивает регулирование интенсивности взаимодействия частиц компонентов бетона или раствора и воды затворения, повышает производительность, расширяет технологические возможности.

Технико-экономические преимущества возникают также за счет придания компонентов растворов или бетонных смесей сложного пространственного движения и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей между собой, со стенками корпуса и расширяет технологические возможности. Так как по длине корпуса размеры поперечного сечения, форма и расположение, центр симметрии меняются, то усугубляется нарушаемость движения компонентов растворов или бетонных смесей, т.е. имеет место повышение интенсивности взаимодействия компонентов растворов или бетонных смесей, расширение технологических возможностей.