Змішувач

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для приготовления различных строительных смесей. Известны смесители гравитационного типа (свободного перемешивания) представляющие собой цилиндрические или конические барабаны, вращающиеся относительно горизонтальной или наклонной оси, лопасти которых, прикрепленные к внутренним стенкам барабана, перемешивают бетонные и другие смеси [1]. Разгрузка готовой бетонной смеси осуществляется за счет наклона барабана, его реверсирования или другими способами. Другим более простым конструктивным вариантом смесителя, является смеситель со спиралевидным горизонтальным барабаном, в результате чего образован загрузо-разгрузочный карман, что позволяет быстро разгружать готовую смесь за счет реверсирования смесительного барабана, подшипники которого укреплены на, жесткой опорной раме. Вариант такого малогабаритного смесителя с ручным приводом описан в журнале "Рационализатор и изобретатель" [2]. Недостатком указанного смесителя является интенсивность процесса перемешивания, что предполагает возможность приготовления лишь пластичных (с большим водосодержанием) бетонных смесей, и, следовательно, ограничивает область применения такого смесителя, поскольку в строительстве во многих случаях используются также жесткие (с малым водосодержанием) бетонные смеси, обеспечивающие требуемую морозостойкость и долговечность бетонных изделий. Увеличение времени перевешивания смеси в 1,5-2 раза в этом смесителе не способствует повышению качества перемешивания, поскольку в спиралевидном смесительном барабане смесь лишь обкатывает его внутреннюю цилиндрическую поверхность и не вызывает должного взаимного перемещения частиц смеси, требующего интенсивного динамического воздействия. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования малогабаритного смесителя преимущественно с ручным приводом, в котором использовано упругое опирание подшипников смесительного барабана, выполненного в виде граненной спирали, что повышает интенсивность перемешивания строительных смесей и за счет этого позволяет качественно и производительно приготавливать смеси с малым водосодержанием. Поставленная задача решается тем, что в смесителе, содержащем горизонтальный спиралевидный смесительный барабан, с загрузо-разгрузочным карманом, согласно изобретению подшипники барабана опираются на наклонные консольные стойки опорной рамы, обеспечивающие его свободные колебания в процессе вращения, При этом смесительный барабан выполнен в виде граненной спирали с шестью наружными гранями, длина которого равна удвоенной ширине грани, а ширина загрузо-разгрузочного кармана равна половине ширины грани. Указанные размеры предполагают минимальную металлоемкость смесительного барабана и обеспечивают его удобную загрузку и разгрузку. При вращении смесительного барабана, граненные стенки создают повышенные динамические (ударные) импульсы на бетонную смесь, что в свою очередь, благодаря упругому опиранню барабана вызывает его вибрацию с частотой свободных колебаний и, тем самым, повышает интенсивность процесса перемешивания смесей с пониженным водосодержанием. В зависимости от массы загруженного барабана упругость наклонных консольных стоек выбирается из условия, чтобы частота свободных колебаний находилась в пределах 1200-1800 в минуту. Нижний предел частоты колебаний обеспечивает поддержание строительной смеси в непрерывном тиксотропном разжижении, а верхний предел частоты позволяет поддерживать достаточную амплитуду виброперемещений для тиксотропного разжижения смеси, поскольку с увеличением частоты свободных колебаний амплитуда виброперемещений уменьшается. На фиг.1 показано устройство смесителя, главный вид; на фиг.2 - вид смесителя со стороны загрузки; на фиг.3 - схематический поперечный разрез смесительного барабана; на фиг.4 - схема к расчету собственных колебаний системы. Смеситель содержит смесительный барабан 1, опорную раму 2 и выдвижной поддон 3. Корпуса подшипников 4 смесительного вала 5 имеют вертикальные пазы и свободно помещаются в прорезях фигурных косынок 6, приваренных к наклонным консольным стойкам 8 опорной рамы 2. Поэтому для удобства транспортировки смесительный барабан 1 вместе с корпусами подшипников 4 с смесительным валом 5 может быть поднят вверх и отсоединен от опорной рамы 2, Барабан имеет загрузо-разгрузочный карман 7 и крышку 9 на окне в стенке барабана для периодической очистки его внутренней полости от остатков смеси. Барабан приводится во вращение с помощью рукоятки 10. Подшипники скольжения смазываются с помощью колпачковых масленок 11. Принципиальным конструктивным отличием предлагаемого смесителя является опирание его на наклонные консольные стойки 8 опорной рамы 2, имеющие определенную поперечную жесткость. В результате, при вращении барабана, заполненного компонентами бетонной смеси, ее ударные импульсы о граненные стенки барабана вызывают и поддерживают свободные затухания колебания барабана. На фиг.3 представлена расчетная схема колебательной системы. Статический прогиб стойки по оси X, согласно известной зависимости составляет где Ρ - сила тяжести загруженного барабана, приходящаяся на одну стойку; Ε - модуль упругости стали; У - момент инерции стойки, выполненной из стального проката. По формуле Гейгера частота свободных колебаний в минуту Задаваясь частотой свободных колебаний в пределах 1200-1800 в минуту из зависимости (2) можно вычислить соответствующий прогиб стойки, а затем согласно зависимости (1) по известным техническим параметрам смесителя можно определить соответствующий момент инерции стойки и подобрать ее сечение. Таким образом, практическое выполнение предлагаемого смесителя не вызывает осложнений. При частоте вращения смесительного барабана в пределах 45-50 оборотов в минуту, с учетом количества его наружных граней равного шести в минуту, будет вызываться (45-50) · 6, т.е. 270-300 ударных импульсов, способных поддерживать частоту свободных затухающих колебаний в указанных выше пределах. На фиг.4 представлено поперечное сечение смесительного барабана с указанием предлагаемых геометрических зависимостей, где а определяет ширину грани. При длине барабана равной 2а, можно вычислить его полезный объем, при котором в процессе перемешивания (вращение барабана по часовой стрелке) смесь не будет высыпаться через загрузо-разгрузочный карман. Величина полезного объема (заштрихованного на схеме) определяется как произведение площади трапеции на длину барабана. Отсюда можно определить коэффициент выхода смеси Ке главный параметр смесителя - объем готового замеса, учитывая Если выразить размер а в дециметрах, то объем готового замеса будет в литрах. Задаваясь объемом готового замеса в литрах из зависимостей (3) и (4), находим ширину грани а. Например, для ручного смесителя с объемом готового замеса 40 литров, ширина грани составит 328 мм, т.е. смесительный барабан имеет относительно небольшие габариты. Ширина последнего внутреннего короткого витка спирали смесительного барабана равна 0,2а, а длина равна 0,6-0,7 длины барабана. Поэтому между коротким витком и торцевыми стенками барабана имеются зазоры. Короткий виток стимулирует интенсивность перемешивания компонентов смеси, поскольку создает ее подпор в средней части барабана. Поэтому, в первую очередь выпадает из полезного объема смесительного барабана в его геометрический объем порции смеси, удаленные от короткого витка спирали, что вызывает интенсивную ротацию отдельных порций смеси относительного всего загруженного объема смеси. Разгрузка готового замеса смесь осуществляется за счет вращения барабана проти· часовой стрелки за 2-3 оборота. Смесь выпадает в выдвижной поддон 3 и затем передается к месту ее пользования. После опорожнения смесительного барабана в него дозируются составляющие последующего замес». Моделирование процесса приготовления бетонной смеси на физической модели, равной одной четвертой натуральной величины, показывает, что предлагаемый смеситель сможет качественно и производительно перемешивать бетонные смеси с осадкой конуса 3-6см, в отличие от известных типов ручных бетоносмесителей, которые перемешивают смеем с осадкой конуса 6-8 см. Простота конструкции и эффективность предлагаемого бетоносмесителя с ручным приводом предполагает его серийное изготовление на любом ремоитно-механическом заводе и позволит удовлетворить запросы а таких смесителях со стороны индивидуальных застройщиков жилья, владельцев дачных участков и фермеров. Разработаны рабочие чертежи бетоно-растворосмесителя с ручным приводом с емкостью готового замеса 40 л и переданы для изготовления опытно-промышленного образца.