Центробежный смеситель

(51) 28 5/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Повышение производительности устройства путем ускорения процесса смешивания фракций смеси и понижение энергетических затрат на проведение технологического процесса смешивания осуществляется за счет того, что центробежный смеситель состоящий из смесительного барабана,имеющего возможность вращения вокруг оси, в свою очередь ось вращения смесительного барабана и его геометрическая ось не совпадают, на смесительном барабане имеется противовес. Предлагаемый центробежный смеситель найдет применение в строительстве, при приготовлении строительных смесей, бетона. Эксплуатация смесителя позволит значительно повысить производительность процесса при одновременном уменьшении энергозатрат.(72) Нурмуханова Альфия Зейнулловна Поветкин Виталий Васильевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к строительной технике, и в частности к конструкции смесителя,используемого для приготовления строительных смесей, например бетонных. 21689 Изобретение относится к строительной технике,и в частности к конструкции смесителя,используемого для приготовления строительных смесей, например бетонных. Известен смеситель центробежно-гравитационный А.с. 245607 СССР, опуб. 04.06.1969, бюл.19 МКИ В 28 С 5/04, имеющий в составе шнек подачи сырья, вращающийся смесительный барабан с подпружиненными ножами, систему подачи воды. Недостатком этого смесителя является сложность конструкции,наличие большого количества деталей. Известен смеситель гравитационного типа,принятый за прототип, Королев К.М. Передвижные бетонорастворосмесители и бетонорастворонасосные установки. Изд.2, -М., Высшая школа,1991, с.30 состоящий из смесительного барабана,имеющего возможность вращения вокруг своей геометрической оси, на внутренней поверхности барабана имеются лопасти. Недостатком этой конструкции является низкая производительность процесса приготовления смеси,высокий уровень потребления энергии при процессе смешивания. Задачей изобретения является повышение производительности устройства путем ускорения процесса смешивания фракций смеси и понижение энергетических затрат на проведение технологического процесса смешивания. Технический результат достигается тем, что центробежный смеситель состоящий из смесительного барабана, имеющего возможность вращения вокруг оси, дополнительно ось вращения смесительного барабана и его геометрическая ось не совпадают, на смесительном барабане имеется противовес. На фиг.1. показана схема центробежного смесителя, на фиг.2. - схема расположения смесительного барабана относительно горизонтали, на фиг. 3 схема процесса смешивания сырья в смесительном барабане. Центробежный смеситель состоит из следующих частей двигателя 1, соединенного с редуктором 2(фиг. 1), выходной вал редуктора через муфту 3 соединен с главным валом 4 бетоносмесителя. На главном валу 4 жестко установлен смесительный барабан 5, ось 6 которого смещена относительно оси вала 4 на величину . С противоположной стороны от смещения на смесительный барабан 5 жестко установлен противовес 7. Центробежный смеситель работает следующим образом. Сырье в виде гранул подается в смесительный барабан 5 через его верхнюю горловину,одновременно подается вода. Смесительный барабан установлен под некоторым углом к вертикали(фиг.2.). Двигатель 1 через редуктор 2 вращает главный вал 4 с частотой ц. Одновременно начинает вращаться смесительный барабан 5 с противовесом 7. Ось симметрии 6 смесительного барабана 5 и ось вращения (вал 4) не совпадают, они смещены на расстояние . Наличие противовеса 7 обеспечивает динами-ческую уравновешенность устройства. 2 Сырье, находящиеся в смесительном барабане начинает интенсивно вращаться по направлению вращения смесительного барабана 7 и перемешиваться. Условно можно считать, что все сырье состоит из отдельных частиц. Рассмотрим две частицы А и В (фиг.3.). Они находятся в разных местах смесительного барабана, имеют разные массы а, в. При вращении смесительного барабана 5 на каждую частицу воздействуют следующие силы - гравитации (тяжести) ,которая всегда направлена вниз, центробежная сила ца(в),которая направлена параллельно направлению радиуса . Под воздействием этой центробежной силы все частицы сырья, и вода в том числе, начинают крутиться в направлении вращения вала 4. Величина центробежной силы ца(в) частицы прямо - пропорционально зависит от ее массы. Отсюда частицы крутятся с разными скоростями. При этом вращении по периметру смесительного барабана 5 на каждую частицу дополнительно начинает действовать центробежная сила ца(в)1, которая направлена по направлению расстояния от оси 6 до частицы. Эта центробежная сила стремиться прижать частицу к стенке смесительного барабана 5, что также способствует лучшему перемешиванию. Определим условие вращения сырья в смесительном барабане 5. Для этого необходимо обеспечить значение центробежной силы ца(в) не менее силы тяжести частицы, которая тянет ее вниз. Сила тяжести частицы (например А) равна аагдеускорение свободного падения. Центробежная сила частицы равна С учетом сил трения частиц друг о друга,вязкости смеси и других факторов, препятствующих движению частицы верх, будем считать, что для подъема необходимо обеспечить трехкратное превышение центробежной силы над силой тяжести. Примем 0,07 м. Отсюда определим частоту вращения ц смесительного барабана 5 Сравним энерго затраты прототипа и предлагаемого решения. Возьмем смеситель с массой сырья равной с 100 кг, радиус смесительного барабана равенм , масса смесительного барабана 50 кг, радиус подшипника под 0,05 м, коэффициент трения в подшипнике 0,04. Прототип. Мощность двигателя затрачивается на преодоление моментов трения в подшипниках и подъема сырья на лопасти смесительного барабана. Момент трения в подшипниках. МТ(с)под 21689 где- масса сырья,- масса смесительного барабана,ускорение свободного падения, под радиус подшипника,- коэффициент трения. Момент подъема равен, принимаем, что одновременно поднимается 0,2 массы М 0,2 с 0,210019,8196.Нм Общий момент сопротивления равен М 0 МТМП 2,94196199.Нм Мощность привода должна быть не меньше. Частоту вращения смесительного барабанапримем равной 90 мин-1. Предлагаемое решение. Мощность двигателя затрачивается на преодоление моментов трения в подшипниках и момента подъема. ТЦ(прот)под(1005010)9,80,050,043,2.м где прот - масса противовеса. Примерно равна 0,1 массы сырья. В предлагаемом решении сырье поднимается верх за счет центробежной силы и подъема сырья за счет прижимания и прилипания к стенкам смесительного барабана (этому способствуют,возникающие центробежные силы). Примем, что действие силы тяжести сырья за счет действия центробежной силы, уменьшена в три раза. Отсюда момент подъема равен Общий момент сопротивления равен М 0 ЦМТЦМП 3.26568,2.Нм Мощность привода должна быть не меньше По расчетам видно, что в предлагаемом решении расход энергии понижен на 25. К этому следует добавить, что производительность предлагаемого варианта будет выше, так как частота вращения смесительного барабана в 2,2 раза больше. Предлагаемый центробежный смеситель найдет применение в строительстве, при приготовлении строительных смесей, бетона. Эксплуатация смесителя позволит значительно повысить производительность процесса при одновременном уменьшении энергозатрат. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Центробежный смеситель,состоящий из смесительного барабана, имеющего возможность вращения вокруг оси, отличающийся тем, что ось вращения смесительного барабана и его геометрическая ось не совпадают, на смесительном барабане имеется противовес.