RU2500526C1

RU2500526C1 - Vibration mixer

Info

Publication number: RU2500526C1
Application number: RU2012120136/03A
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Ефремов; Людмила Владимировна Прокоп; Михаил Игоревич Ефремов; Дмитрий Викторович Лобанов
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-12-10
Also published as: RU2012120136A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to concrete mixers and may be used in other fields of construction. Said mixer comprises mixing chamber with material loading and discharge openings, vaned rotor and rotary drive. Said encased bottom and top vibrators excite three equal-amplitude different-frequency vibration fields by top, mid and bottom crank gears. Vibrator casing is composed of metal shell representing a corrugated thin-wall solid of revolution making a complex truncated geometrical figure in vertical plane cross-section formed by central intersection of three circles with centers making the regular triangle vertices and radii equal to height of said triangles. Vibrator casing is composed of metal shell representing a corrugated thin-wall solid of revolution making a complex truncated geometrical figure in vertical plane cross-section formed by central intersection of three circles with centers making the regular triangle vertices and radii equal to height of said triangles. It allows generating opposite direction oscillations. Disc is secured at the said figure center in horizontal plane to create rod translation from translation pair composed of mixing chamber bottom post guide and crank mechanism rod and cylindrical ledge to be fitted and secured at spring ID, said spring being set to be contracted/released in the barrel, while said rod is rigidly secured at inner part top center. Pusher is attached to outer parts centers, opposite ends of said pushers being rigidly secured to inner parts forming smallest crimps of corrugated shells. Said disc can excite vibrations from vibrator casing central part by four pushers with their top part symmetrically secured to disc bottom part and their bottom part articulated with crank mechanism con-rod moving swivel. Disks with cylindrical ledge is secured inside shell of top vibrator, at the center of horizontal plane, to be fitted and secured over spring ID, spring being arranged inside the barrel to contract/release therein. Con-rods driven by top crank gear is rigidly secured to disk inner top part center. Pusher is attached to outer parts centers, opposite ends of said pushers being rigidly secured to inner parts forming smallest crimps of corrugated shells to be excited by said pusher. Four ledges are secured in symmetry to barrel outer cylindrical surfaces. Spring is secured at the center between top and bottom vibrators over diameter of recesses formed by the smallest crimps of corrugated shells of said vibrators.

EFFECT: ruled out dead zones in mixing chamber, intensified mixing of components.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в строительстве и других областях строительной индустрии для производства многокомпонентных смесей. В настоящее время экономическое развитие Российской Федерации определяет процессы, связанные с созданием конкурентоспособного производства в различных отраслях промышленности. Так, например, одним из актуальных аспектов развития строительной индустрии является монолитное строительство, немаловажная роль в котором отводится приготовлению бетонных смесей на первоначальном этапе производства. Анализ различных источников позволяет обнаружить многообразие существующих промышленных бетоносмесительных машин, реализованных на основе механической обработки с целью получения качественных бетонных смесей, т.е. получения их максимально-однородными по составу. Последнее в особенности позволяет выделить проверенный временем и множеством научных трудов способ вибрационной обработки бетонных смесей как в отдельно взятом случае, так и в совокупности с обычной механической активацией.The invention relates to devices for mixing concrete mixture and can be used in the construction materials industry, in construction and other areas of the construction industry for the production of multicomponent mixtures. Currently, the economic development of the Russian Federation determines the processes associated with the creation of competitive production in various industries. For example, one of the urgent aspects of the development of the construction industry is monolithic construction, an important role in which is given to the preparation of concrete mixtures at the initial stage of production. Analysis of various sources makes it possible to detect the diversity of existing industrial concrete mixing machines implemented on the basis of machining in order to obtain high-quality concrete mixtures, i.e. getting them as uniform as possible in composition. The latter, in particular, makes it possible to distinguish the method of vibrational treatment of concrete mixtures, which has been tested by time and many scientific works, both in a single case and in conjunction with conventional mechanical activation.

Из уровня техники известны различные устройства, реализованные на данной основе. Например, известен роторный смеситель с механическим вибровозбудителем (Патент RU 2297274 C1, 20.04.2007, B01F 11/00), содержащий камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, вибратор, выполненный в виде тарельчатых пружин с резиновыми амортизаторами, и жестко закрепленный в середине камеры смешивания. Вибратор имеет кривошипно-шатунный механизм, с помощью которого тарельчатые пружины возбуждают колебания частиц в горизонтальном направлении. В смесителе имеется возможность регулировать интенсивность вибрации посредством изменения частоты вращения привода кривошипно-шатунного механизма. Также известно устройство для перемешивания бетонной смеси (Патент RU 2399486 C1, 20.09.2010, B28C 5/16, B01F 11/00), содержащее камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, жестко закрепленный в центре камеры смешивания вибратор с осью, с посаженными на нее с зазором тарельчатыми пружинами и амортизаторами. Вибратор выполнен с упорными шайбами большего и меньшего диаметра, при этом тарельчатые пружины, амортизаторы размещаются на оси в следующем порядке: тарельчатая пружина, упорная шайба большего диаметра, резиновый амортизатор, упорная шайба большего диаметра, тарельчатая пружина, упорная шайба меньшего диаметра, резиновый амортизатор, упорная шайба меньшего диаметра. Кривошипно-шатунный механизм оказывает деформирующее воздействие на тарельчатые пружины, шайбы, резиновые амортизаторы посредством крышки, прикрепленной к нему болтовым соединением, тем самым заставляя их совершать колебательные движения в возвратно-поступательном направлении, возбуждая колебания частиц смеси в горизонтальном направлении.The prior art various devices that are implemented on this basis. For example, a rotary mixer with a mechanical vibration exciter is known (Patent RU 2297274 C1, 04.20.2007, B01F 11/00), comprising a mixing chamber, a rotor with a rotary drive, made with blades, a vibrator made in the form of disk springs with rubber shock absorbers, and rigidly fixed in the middle of the mixing chamber. The vibrator has a crank mechanism, with the help of which the Belleville springs excite particle vibrations in the horizontal direction. In the mixer, it is possible to adjust the intensity of the vibration by changing the speed of the drive of the crank mechanism. Also known is a device for mixing concrete mixture (Patent RU 2399486 C1, September 20, 2010, B28C 5/16, B01F 11/00), comprising a mixing chamber, a rotor with a rotary drive, made with blades, rigidly fixed in the center of the mixing chamber, a vibrator with an axis , with disc springs and shock absorbers seated on it with a clearance. The vibrator is made with thrust washers of a larger and smaller diameter, while cup springs, shock absorbers are placed on the axis in the following order: a cup spring, a thrust washer of a larger diameter, a rubber shock absorber, a thrust washer of a larger diameter, a cup spring, a thrust washer of a smaller diameter, a rubber shock absorber, thrust washer of smaller diameter. The crank mechanism has a deforming effect on the disk springs, washers, rubber shock absorbers by means of a cover bolted to it, thereby causing them to oscillate in the reciprocating direction, exciting the particles of the mixture to oscillate in the horizontal direction.

К недостаткам данных конструкций относятся значительные энергозатраты на деформирование тарельчатых пружин, высокий процент износа резиновых амортизаторов, а также недостаточно эффективное тиксотропное разрушение (разжижение) структуры материала вследствие возбуждения в бетонной смеси колебаний строго горизонтальной направленности.The disadvantages of these designs include significant energy costs for the deformation of Belleville springs, a high percentage of wear of rubber shock absorbers, as well as insufficiently effective thixotropic destruction (dilution) of the material structure due to the excitation of vibrations of a strictly horizontal direction in the concrete mix.

Из уровня техники известны также группа вибрационных смесителей (Патент RU 2201796 C1, 10.04.2003, B01F 11/00; Патент RU 2189854 C1, 27.09.2002, B01F 11/00; Патент RU 2140320 C1, 27.10.1999, B01F 11/00), содержащих торообразный корпус, опирающийся через амортизаторы на раму, вибровозбудитель и патрубки загрузки и выгрузки материала, отличающихся между собой наличием внутри центра основания корпуса различных жестко закрепленных сферических и полусферических насадок. К основным недостаткам данных конструкций следует отнести сложность использования смесителей в производстве бетонных смесей, невысокую эффективность и интенсивность смешиваемых материалов, и недостаточное смешивание материалов в верхней части корпуса смесителя вследствие отсутствия перемешивающих и/или перемещающих внутри корпуса компоненты смеси агрегатов и механизмов, а также возбуждения направленных в вертикальной плоскости колебаний непосредственно через корпус смесителя. Наиболее близким аналогом является роторный смеситель с механическим вибровозбудителем (Патент RU 2398625 C1, 10.09.2010, B01F 11/00), содержащий камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, и вибратор, выполненный в виде сварного сильфона со складывающимися гофрами. Вибратор жестко закреплен в середине камеры смешивания и связан с электрическим двигателем посредством кривошипно-шатунного механизма.A group of vibration mixers is also known from the prior art (Patent RU 2201796 C1, 04/10/2003, B01F 11/00; Patent RU 2189854 C1, 09/27/2002, B01F 11/00; Patent RU 2140320 C1, 10.27.1999, B01F 11/00 ) containing a toroidal casing resting on the frame through shock absorbers, a vibration exciter and material loading and unloading nozzles, differing among themselves by the presence of various rigidly fixed spherical and hemispherical nozzles inside the center of the housing base. The main disadvantages of these structures include the difficulty of using mixers in the production of concrete mixtures, the low efficiency and intensity of the mixed materials, and the insufficient mixing of materials in the upper part of the mixer body due to the lack of mixing and / or moving components of the mixture of aggregates and mechanisms inside the case, as well as the directional excitation in the vertical plane of vibrations directly through the mixer body. The closest analogue is a rotary mixer with a mechanical vibration exciter (Patent RU 2398625 C1, 09/10/2010, B01F 11/00) containing a mixing chamber, a rotor with a rotary drive made with blades, and a vibrator made in the form of a welded bellows with folding corrugations. The vibrator is rigidly fixed in the middle of the mixing chamber and is connected to the electric motor by means of a crank mechanism.

Также наиболее близким аналогом является роторный смеситель с электромеханическим вибровозбудителем (Патент RU 2292943 C1, 10.02.2007, B01F 11/00), содержащий камеру смешивания, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями, вибратор, выполненный в виде сильфона с диском, жестко закреплен в середине камеры смешивания. Вибратор имеет электромагнит, с помощью которого сильфон возбуждает колебания частиц в горизонтальном направлении. В смесителе имеется возможность регулировать интенсивность вибрации посредством изменения частоты переменного тока, подаваемого на обмотку электромагнита.Also the closest analogue is a rotary mixer with an electromechanical vibration exciter (Patent RU 2292943 C1, 02/10/2007, B01F 11/00) containing a mixing chamber, a rotor with a rotary drive, made with blades, a vibrator made in the form of a bellows with a disk, is rigidly fixed in the middle of the mixing chamber. The vibrator has an electromagnet, with the help of which the bellows excites particle vibrations in the horizontal direction. The mixer has the ability to adjust the intensity of the vibration by changing the frequency of the alternating current supplied to the winding of the electromagnet.

К недостаткам данных устройств следует отнести неэффективную вибрационную проработку смеси или ее полное отсутствие в верхних угловых («глухих») зонах камеры смешивания вследствие выполнения геометрии сильфонов строго цилиндрической формы, а так же неоднородные амплитудные значения перемещений, убывающих от места силового воздействия к месту закрепления сильфона, на каждом отдельно взятом участке сильфона, вследствие чего колебания от места силового воздействия к месту закрепления сильфона будут иметь затухающий характер, что приводит к снижению эффективности вибрационных воздействий на бетонную смесь в нижней части камеры смешивания.The disadvantages of these devices include inefficient vibrational study of the mixture or its complete absence in the upper corner (“deaf”) zones of the mixing chamber due to the geometry of the bellows strictly cylindrical in shape, as well as inhomogeneous amplitude values of displacements decreasing from the place of force acting to the fixation point of the bellows , in each individual section of the bellows, as a result of which the fluctuations from the place of force impact to the place of fixation of the bellows will have a damping nature, which dit reduce the effectiveness of vibratory impacts onto the concrete at the bottom of the mixing chamber.

Технический результат заключается в реализации возможности создания по всему объему камеры смесителя на смешиваемые компоненты бетонной смеси вибрационного воздействия с разнонаправленными колебаниями, полностью исключающих наличие в камере смешивания «глухих» зон, трех одинаковых по амплитуде, различных по частоте и равномерно распределенных по всему объему камеры смешивания вибрационных полей, дополнительных вибрационных воздействий на смешиваемые компоненты с одновременной качественной интенсификацией процесса перемешивания этих компонентов в целом.The technical result consists in realizing the possibility of creating a vibrating action with mixed directions throughout the entire volume of the mixer chamber on the mixed components of the concrete mix, completely eliminating the presence of “dead” zones in the mixing chamber, three of the same amplitude, different in frequency and evenly distributed throughout the volume of the mixing chamber vibration fields, additional vibration effects on the components to be mixed with simultaneous high-quality intensification of the mixing process I have these components in general.

Технический результат достигается тем, что вибрационный смеситель, содержащий камеру смешивания с окнами загрузки и выгрузки материалов соответственно, ротор с приводом вращения, выполненный с лопастями. В нижней и верхней частях камеры смешивания по центру жестко закреплены два: нижний и верхний вибраторы, выполненные в корпусах, с возбуждением трех одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством нижнего, среднего и верхнего кривошипно-шатунных механизмов, а корпуса вибраторов выполнены в виде металлических гофрированных оболочек, представляющих собой гофрированные тонкостенные тела вращения, образующие в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр сложные усеченные геометрические фигуры, образованные центральным пересечением трех окружностей с центрами, составляющими вершины правильного треугольника, и радиусами равными высоте данного треугольника, и выполненных с возможностью создавать разнонаправленные колебания. При этом внутри металлической гофрированной оболочки нижнего вибратора, выполненного с функцией возбуждения двух одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством нижнего и среднего кривошипно-шатунных механизмов, по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру верхней внутренней части которого жестко закреплен шатун с приводом от среднего кривошипно-шатунного механизма, а к центру верхней внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней верхней части металлической гофрированной оболочки корпуса нижнего вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от верхней части корпуса нижнего вибратора через шатун посредством среднего кривошипно-шатунного механизма. Причем диск нижнего вибратора, функцией которого является создание равномерного распределения по всему объему камеры смешивания вибрационного поля от верхней к нижней части корпуса нижнего вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей металлической гофрированной оболочки, выполнен с возможностью возбуждения колебаний центральной части корпуса нижнего вибратора с помощью четырех толкателей, верхней частью симметрично закрепленных к нижней части диска, а нижней частью соединенных в узел подвижного шарнира шатуна нижнего кривошипно-шатунного механизма. При этом внутри металлической гофрированной оболочки верхнего вибратора по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск с направляющей стойкой, функцией которой является создание устойчивого направленного поступательного движения штока от поступательной пары, образованной направляющей стойкой верхней части камеры смешивания, направляющей стойкой привода вращения лопастей и штоком верхнего вибратора, верхнего кривошипно-шатунного механизма, и цилиндрическим выступом, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане, к центру внутренней части которого жестко закреплен шток, а к центру внешней части - толкатель, жестко закрепленный другим концом к внутренней части, образующей наименьшую из гофр, металлической гофрированной оболочки верхнего вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от наименьшей из гофр корпуса верхнего вибратора. Причем по внешней цилиндрической части стакана симметрично закреплены четыре выступа, функцией которых является передача возвратно-поступательного движения на диск верхнего вибратора, выполненным с возможностью однородного распределения вибрационного поля от наименьшей из гофр верхней металлической гофрированной оболочки к месту закрепления корпуса верхнего вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей верхней металлической гофрированной оболочки, в момент сжатия пружины до упора в резиновые прокладки, выполненных с функцией смягчения соударения выступов с диском верхнего вибратора. При этом между корпусами нижнего и верхнего вибраторов по диаметрам впадин, образованных наименьшими из гофр металлических гофрированных оболочек нижнего и верхнего корпусов вибраторов, по центру закреплена пружина, функцией которой является создание дополнительных вибрационных воздействий на смешиваемые компоненты от верхнего и нижнего корпусов вибраторов соответственно.The technical result is achieved in that a vibration mixer comprising a mixing chamber with loading and unloading windows of materials, respectively, a rotor with a rotation drive, made with blades. In the center, in the lower and upper parts of the mixing chamber, two are rigidly fixed: the lower and upper vibrators made in the bodies, with the excitation of three vibration fields of the same amplitude and different frequency by means of the lower, middle and upper crank mechanisms, and the vibrator bodies are made in the form of metal corrugated shells, which are corrugated thin-walled bodies of revolution, forming complex truncated geometric figures in a vertical plane section along the points of the corrugation vertices Call of the central intersection of three circles with centers that make up the vertices of an equilateral triangle, and radius equal to the height of the triangle, and configured to create a multi-directional vibrations. Moreover, inside the metal corrugated shell of the lower vibrator, made with the function of excitation of two vibration fields of the same amplitude and different frequency by means of the lower and middle crank mechanisms, a disk with a cylindrical protrusion made with the possibility of insertion and fixing is rigidly fixed in the center in a horizontal plane along the inner diameter of the spring installed with the function of free compression / expansion in the cup, to the center of the upper inner part of which is rigidly fixed Un with a drive from the middle crank mechanism, and to the center of the upper outer part - the pusher, rigidly fixed with the other end to the inner upper part of the metal corrugated shell of the lower vibrator housing and made with the function of exciting vibrations from the upper part of the lower vibrator housing through the connecting rod through the middle crank - connecting rod mechanism. Moreover, the disk of the lower vibrator, the function of which is to create a uniform distribution throughout the volume of the mixing chamber of the vibration field from the upper to the lower part of the lower vibrator body by creating uniform amplitude values of the displacements of each point of the outer generatrix of the metal corrugated shell, is configured to excite vibrations of the central part of the lower vibrator body using four pushers, the upper part symmetrically fixed to the lower part of the disk, and the lower part with compounds in the movable hinge assembly of the lower rod of the crank mechanism. At the same time, inside the metal corrugated shell of the upper vibrator, in the center in the horizontal plane, a disk with a guide rack is rigidly fixed, the function of which is to create a stable directional translational movement of the rod from the translational pair formed by the guide rack of the upper part of the mixing chamber, the guide rack of the rotor blade drive and the rod of the upper vibrator , upper crank mechanism, and a cylindrical protrusion made with the possibility of insertion and fastening along the inner diameter of the spring, installed with the function of free compression / decompression in the cup, to the center of the inner part of which the rod is rigidly fixed, and to the center of the outer part - the pusher, rigidly fixed by the other end to the inner part, which forms the smallest of corrugations, metal corrugated shell of the upper vibrator and made with the function of exciting vibrations from the smallest of the corrugations of the upper vibrator body. Moreover, four protrusions are symmetrically fixed on the outer cylindrical part of the glass, the function of which is the reciprocating movement to the upper vibrator disk, made with the possibility of uniform distribution of the vibration field from the smallest corrugation of the upper metal corrugated shell to the fixing point of the upper vibrator body by creating uniform amplitude values displacements of each point of the outer generatrix of the upper metal corrugated shell, at the time of compression dinners all the way into rubber pads made with the function of softening the collision of the protrusions with the disc of the upper vibrator. At the same time, between the lower and upper vibrator bodies, the diameters of the depressions formed by the smallest corrugations of the metal corrugated shells of the lower and upper vibrator bodies, a spring is fixed in the center, the function of which is to create additional vibration effects on the components to be mixed from the upper and lower vibrator bodies, respectively.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 представлена схема вибрационного смесителя; на фиг.2 - увеличенная схема нижнего вибратора вибрационного смесителя; на фиг.3 - увеличенная схема верхнего вибратора вибрационного смесителя; на фиг.4 - увеличенная схема установки пружины, закрепленной между верхним и нижним корпусами вибраторов.The invention is illustrated by drawings: figure 1 presents a diagram of a vibration mixer; figure 2 is an enlarged diagram of the lower vibrator of the vibration mixer; figure 3 is an enlarged diagram of the upper vibrator of the vibration mixer; figure 4 is an enlarged diagram of the installation of the spring, mounted between the upper and lower bodies of the vibrators.

Вибрационный смеситель содержит камеру 1 смешивания с окнами загрузки 2 и выгрузки 3 материалов соответственно, ротор 4 с приводом 5 вращения, выполненный с лопастями 6, 7, 8. В нижней и верхней частях камеры 1 смешивания по центру жестко закреплены два: нижний 9 и верхний 10 вибраторы, выполненные в корпусах 11, 12, с возбуждением трех одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством нижнего 13, среднего 14 и верхнего 15 кривошипно-шатунных механизмов, а корпуса 11, 12 вибраторов 9, 10 выполнены в виде металлических гофрированных оболочек, представляющих собой гофрированные тонкостенные тела вращения, образующие в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр сложные усеченные геометрические фигуры, образованные центральным пересечением трех окружностей с центрами, составляющими вершины правильного треугольника, и радиусами равными высоте данного треугольника, и выполненных с возможностью создавать разнонаправленные колебания. При этом внутри металлической гофрированной оболочки нижнего 9 вибратора, выполненного с функцией возбуждения двух одинаковых по амплитуде и различных по частоте вибрационных полей посредством нижнего 13 и среднего 14 кривошипно-шатунных механизмов, по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск 16 с цилиндрическим выступом 17, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины 18, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане 19, к центру верхней внутренней части которого жестко закреплен шатун 20 с приводом от среднего 14 кривошипно-шатунного механизма, а к центру верхней внешней части - толкатель 21, жестко закрепленный другим концом к внутренней верхней части металлической гофрированной оболочки корпуса 11 нижнего 9 вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от верхней части корпуса 11 нижнего 9 вибратора через шатун 20 посредством среднего 14 кривошипно-шатунного механизма. Причем, диск 16 нижнего 9 вибратора, функцией которого является создание равномерного распределения по всему объему камеры 1 смешивания вибрационного поля от верхней к нижней части корпуса 11 нижнего 9 вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей металлической гофрированной оболочки, выполнен с возможностью возбуждения колебаний центральной части корпуса 11 нижнего 9 вибратора с помощью четырех толкателей 22, верхней частью симметрично закрепленных к нижней части диска 16, а нижней частью соединенных в узел подвижного шарнира 23 шатуна 24 нижнего 13 кривошипно-шатунного механизма. При этом внутри металлической гофрированной оболочки верхнего 10 вибратора по центру в горизонтальной плоскости жестко закреплен диск 25 с направляющей стойкой 26, функцией которой является создание устойчивого направленного поступательного движения штока 27 от поступательной пары, образованной направляющей стойкой 28 верхней части камеры 1 смешивания, направляющей стойкой 29 привода 5 вращения лопастей 6, 7, 8 и штоком 27 верхнего 10 вибратора, верхнего 15 кривошипно-шатунного механизма, и цилиндрическим выступом 30, выполненным с возможностью вставки и закрепления по внутреннему диаметру пружины 31, установленной с функцией свободного сжатия/разжатия в стакане 32, к центру внутренней части которого жестко закреплен шток 27, а к центру внешней части - толкатель 33, жестко закрепленный другим концом к внутренней части, образующей наименьшую из гофр, металлической гофрированной оболочки верхнего 10 вибратора и выполненный с функцией возбуждения колебаний от наименьшей из гофр корпуса 12 верхнего 10 вибратора. Причем по внешней цилиндрической части стакана 32 симметрично закреплены четыре выступа 34, функцией которых является передача возвратно-поступательного движения на диск 25 верхнего 10 вибратора, выполненным с возможностью однородного распределения вибрационного поля от наименьшей из гофр верхней металлической гофрированной оболочки к месту закрепления корпуса 12 верхнего 10 вибратора посредством создания однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей верхней металлической гофрированной оболочки, в момент сжатия пружины 31 до упора в резиновые прокладки 35, выполненных с функцией смягчения соударения выступов 34 с диском 25 верхнего 10 вибратора. При этом между корпусами 11, 12 нижнего 9 и верхнего 10 вибраторов по диаметрам впадин, образованных наименьшими из гофр металлических гофрированных оболочек нижнего 11 и верхнего 12 корпусов вибраторов 9,10, по центру закреплена пружина 36, функцией которой является создание дополнительных вибрационных воздействий на смешиваемые компоненты от верхнего 12 и нижнего 11 корпусов вибраторов 9,10 соответственно. Устройство работает следующим образом: вначале составляющие бетонной смеси, состав которой подбирается предварительно, через окно загрузки 2 послойно загружаются в камеру смешивания 1 в следующей последовательности: на дно смесителя укладывается песок, затем цемент, после чего щебень, в последнюю очередь равномерно на всю загрузку подается необходимое количество воды. Затем включаются приводы вибраторов 9, 10 и привод 5 вращения ротора 4 с лопастями 6, 7, 8. Привод 5 вращает ротор 4 и лопасти 6, 7, 8, тем самым перемешивая приготавливаемую смесь. Толкатель 21 через стакан 19 пружины 18 и шатун 20 посредством среднего кривошипно-шатунного механизма 14 совершает возвратно-поступательные движения, тем самым возбуждая колебания верхней части корпуса 11 нижнего 9 вибратора. При этом диск 16 нижнего 9 вибратора возбуждает колебания центральной части корпуса 11 с помощью четырех толкателей 22, верхней частью симметрично закрепленных к нижней части диска 16 нижнего 9 вибратора, а нижней частью соединенных в узел подвижного шарнира 23 шатуна 24 нижнего 13 кривошипно-шатунного механизма. Причем толкатель 33 через стакан 32 пружины 31 и шток 27 посредством верхнего 15 кривошипно-шатунного механизма совершает возвратно-поступательные движения, тем самым возбуждая колебания части корпуса 12, образующей наименьшую из гофр металлической гофрированной оболочки верхнего 10 вибратора. При этом в момент сжатия пружины 31 до упора в резиновые прокладки 35 диска 25 верхнего 10 вибратора выступы 34 передают возвратно-поступательное движение на диск 25, который тем самым дополнительно возбуждает колебания средней части корпуса 12 и создает однородное распределение амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей металлической гофрированной оболочки верхнего 10 вибратора. Причем пружина 36, закрепленная по диаметрам впадин, образованных наименьшими из гофр металлических гофрированных оболочек нижнего 11 и верхнего 12 корпусов вибраторов 9, 10, и установленная между корпусами 11, 12 нижнего 9 и верхнего 10 вибраторов, совершает дополнительные вибрационные воздействия на смешиваемые компоненты от верхнего 12 и нижнего 11 корпусов вибраторов 9, 10 соответственно. По истечению заданного времени привод 5 ротора 4 и приводы кривошипно-шатунных механизмов 13, 14, 15 отключаются и готовая бетонная смесь через окно 3 корпуса 1 смесителя выгружается.The vibration mixer comprises a mixing chamber 1 with loading and unloading windows 3 of materials 3, respectively, a rotor 4 with a rotation drive 5, made with blades 6, 7, 8. In the lower and upper parts of the mixing chamber 1 in the center are rigidly fixed two: lower 9 and upper 10 vibrators made in the housings 11, 12, with the excitation of three vibrational fields of the same amplitude and different frequency by means of the lower 13, middle 14 and upper 15 crank mechanisms, and the bodies 11, 12 of the vibrators 9, 10 are made in the form of corrugated metal x shells, which are corrugated thin-walled bodies of revolution, forming complex truncated geometric shapes in the vertical plane section along the points of the corrugation vertices, formed by the central intersection of three circles with centers making up the vertices of a regular triangle, and radii equal to the height of this triangle, and made with the ability to create multidirectional fluctuations. At the same time, inside the metal corrugated shell of the lower 9 vibrator, made with the function of excitation of two vibration fields of the same amplitude and different frequency by means of the lower 13 and middle 14 crank mechanisms, a disk 16 with a cylindrical protrusion 17 made in the horizontal plane is rigidly fixed with the possibility of insertion and fixing along the inner diameter of the spring 18, installed with the function of free compression / decompression in the cup 19, to the center of the upper inner part of which is rigidly a connecting rod 20 is mounted with a drive from the middle 14 of the crank mechanism, and a pusher 21 is fixed to the center of the upper outer part, rigidly fixed with the other end to the upper inner part of the metal corrugated shell of the housing 11 of the lower 9 vibrator and configured to excite vibrations from the upper part of the housing 11 the bottom 9 of the vibrator through the connecting rod 20 by means of the middle 14 of the crank mechanism. Moreover, the disk 16 of the lower 9 vibrator, the function of which is to create a uniform distribution throughout the entire chamber 1 of mixing the vibration field from the upper to the lower part of the housing 11 of the lower 9 vibrator by creating uniform amplitude values of the displacements of each point of the outer generatrix of the metal corrugated shell, is made with the possibility of excitation vibrations of the Central part of the housing 11 of the lower 9 vibrator using four pushers 22, the upper part symmetrically attached to the lower part of the disk 16, and neither It part connected to the movable hinge assembly 23 of a rod 24 of bottom 13 of the crank mechanism. Moreover, inside the metal corrugated shell of the upper vibrator 10, a disk 25 with a guide rack 26 is rigidly fixed in the center in a horizontal plane, the function of which is to create a stable directed translational movement of the rod 27 from the translational pair formed by the guide rack 28 of the upper part of the mixing chamber 1, the guide rack 29 the drive 5 of the rotation of the blades 6, 7, 8 and the rod 27 of the upper 10 vibrator, upper 15 of the crank mechanism, and a cylindrical protrusion 30, made with the possibility of bearings and fastenings along the inner diameter of the spring 31, installed with the function of free compression / decompression in the cup 32, to the center of the inner part of which the rod 27 is rigidly fixed, and to the center of the outer part - the pusher 33, rigidly fixed by the other end to the inner part forming the smallest corrugation, metal corrugated shell of the upper 10 of the vibrator and made with the function of exciting vibrations from the smallest of the corrugations of the housing 12 of the upper 10 of the vibrator. Moreover, on the outer cylindrical part of the glass 32 four protrusions 34 are symmetrically fixed, the function of which is to transfer the reciprocating motion to the disk 25 of the upper 10 vibrator, made with the possibility of uniform distribution of the vibration field from the smallest of the corrugations of the upper metal corrugated shell to the fixing point of the housing 12 of the upper 10 vibrator by creating uniform amplitude values of the displacements of each point of the outer generatrix of the upper metal corrugated shell, at the moment compressing the spring 31 to the stop in the rubber gaskets 35, made with the function of softening the collision of the protrusions 34 with the disk 25 of the upper 10 vibrator. Moreover, between the bodies 11, 12 of the lower 9 and the top 10 of the vibrators according to the diameters of the depressions formed by the smallest corrugations of the metal corrugated shells of the lower 11 and the upper 12 of the bodies of the vibrators 9,10, a spring 36 is fixed in the center, the function of which is to create additional vibrational effects on the miscible components from the upper 12 and lower 11 of the vibrator bodies 9.10, respectively. The device operates as follows: first, the components of the concrete mixture, the composition of which is preliminarily selected, are loaded through the loading window 2 in layers into the mixing chamber 1 in the following sequence: sand is laid on the bottom of the mixer, then cement, after which crushed stone, lastly, is uniformly fed to the entire load the required amount of water. Then the vibrator drives 9, 10 and the rotor drive 5 of the rotor 4 with the blades 6, 7, 8 are turned on. The drive 5 rotates the rotor 4 and the blades 6, 7, 8, thereby mixing the prepared mixture. The pusher 21 through the cup 19 of the spring 18 and the connecting rod 20 through the middle crank mechanism 14 makes a reciprocating motion, thereby exciting vibrations of the upper part of the housing 11 of the lower 9 of the vibrator. In this case, the disk 16 of the lower 9 vibrator excites vibrations of the central part of the housing 11 using four pushers 22, the upper part symmetrically attached to the lower part of the disk 16 of the lower 9 vibrator, and the lower part connected to the node of the movable hinge 23 of the connecting rod 24 of the lower 13 crank mechanism. Moreover, the pusher 33 through the cup 32 of the spring 31 and the rod 27 through the upper 15 crank mechanism performs reciprocating movements, thereby exciting vibrations of the body part 12, which forms the smallest corrugation of the metal corrugated shell of the upper 10 of the vibrator. At the same time, when the spring 31 is compressed into the rubber pads 35 of the disk 25 of the upper 10 vibrator, the protrusions 34 transmit reciprocating motion to the disk 25, which thereby additionally excites vibrations of the middle part of the housing 12 and creates a uniform distribution of the amplitude values of the displacements of each point of the external generatrix corrugated metal shell of the upper 10 vibrator. Moreover, the spring 36, fixed along the diameters of the depressions formed by the smallest corrugations of the metal corrugated shells of the lower 11 and upper 12 of the vibrator bodies 9, 10, and installed between the bodies 11, 12 of the lower 9 and upper 10 vibrators, performs additional vibrational effects on the mixed components from the upper 12 and lower 11 of the vibrator bodies 9, 10, respectively. After a specified time, the drive 5 of the rotor 4 and the drives of the crank mechanisms 13, 14, 15 are turned off and the finished concrete mixture is unloaded through the window 3 of the mixer housing 1.

В целом устройство обеспечивает реализацию возможности создания по всему объему камеры смесителя на смешиваемые компоненты бетонной смеси вибрационного воздействия с разнонаправленными колебаниями, полностью исключающих наличие в камере смешивания «глухих» зон, трех одинаковых по амплитуде, различных по частоте и равномерно распределенных по всему объему камеры смешивания вибрационных полей, дополнительных вибрационных воздействий на смешиваемые компоненты с одновременной качественной интенсификацией процесса перемешивания этих компонентов в целом. Это объясняется тем, что, во-первых, корпуса вибраторов, выполненные в виде металлических гофрированных оболочек, представляющих собой гофрированные тонкостенные тела вращения, образующие в сечении вертикальной плоскости по точкам вершин гофр сложные усеченные геометрические фигуры, образованные центральным пересечением трех окружностей с центрами, составляющими вершины правильного треугольника, и радиусами равными высоте данного треугольника, и выполненные с возможностью создавать разнонаправленные колебания, позволяют, с одной стороны, реализовать возможность создания по всему объему камеры смесителя на смешиваемые компоненты бетонной смеси вибрационного воздействия, полностью исключающего наличие в камере смешивания «глухих» зон, а с другой - исключить вибрационное воздействие на приводы вибраторов, максимально реализовать защиту подшипниковых узлов привода вибратора от попадания в них мелких частиц перемешиваемых материалов, а так же реализовать возможность полной передачи «полезного» вибрационного воздействия на обрабатываемый материал. Во-вторых, реализация в конструкции смесителя двух вибраторов, между которыми по центру установлена пружина и которые включают в себя дисковые конструкционные элементы средних частей вибраторов и толкатели, выполненные с возможностью возбуждения колебаний корпусов вибраторов от наименьшей из гофр, обеспечивает создание однородных амплитудных значений перемещений каждой точки внешней образующей металлических гофрированных оболочек, тем самым позволяет осуществить однородное распределение вибрационного поля в камере смешивания, позволяет реализовать качественную интенсификацию процесса перемешивания компонентов смеси при многочастотном вибрировании, заключающимся в одновременном воздействии на бетонную смесь колебаний двух и более частот и позволяющее при наложении друг на друга кривых колебаний увеличивать скорость движения частиц смеси, что в свою очередь повышает эффективность вибрации. Многочастотное вибрирование, исходя из того что каждой величине зерна соответствует собственная частота колебаний, может рассматриваться как средство воздействия на наибольшее количество зерен, т.е. интенсивность многочастотного вибрирования выше, чем интенсивность каждого из составляющих его колебаний, что тем самым позволяет сократить цикл перемешивания бетонных смесей. И, в-третьих, конструкция смесителя позволяет реализовать повышение производительности, снижение затрат энергии на процесс смешивания, повышение подвижности и турбулизации смеси, обусловленных однородным тиксотропным разрушением структуры материала во всем пространстве камеры смешивания, проявляющегося в уменьшении удельного сопротивления движению лопасти в бетонной смеси по сравнению с удельным сопротивлением движению лопасти неразрушенного материала. В связи с этим уменьшается сопротивление перемещению лопастей и потребляемая мощность привода вращения ротора. Вместе с тем достигается эффект виброкипения смеси под действием колебательных процессов корпуса вибратора, большая турбулизация и более интенсивная циркуляция частиц смеси, в результате чего сокращается время смешивания, повышается производительность смесителя.In general, the device provides the possibility of creating the entire volume of the mixer chamber on the mixed components of the concrete mixture of vibration exposure with multidirectional vibrations, completely eliminating the presence of “dead” zones in the mixing chamber, three of the same amplitude, different in frequency and evenly distributed throughout the volume of the mixing chamber vibration fields, additional vibration effects on the mixed components with simultaneous qualitative intensification of the mixing process x components in general. This is due to the fact that, firstly, the case of the vibrators, made in the form of metal corrugated shells, which are corrugated thin-walled bodies of revolution, forming in the cross section of the vertical plane at the points of the corrugation vertices complex truncated geometric shapes formed by the central intersection of three circles with the centers making up vertices of a regular triangle, and radii equal to the height of a given triangle, and made with the ability to create multidirectional vibrations, allow, with one torons, to realize the possibility of creating the entire volume of the mixer chamber on the mixed components of the concrete mixture of vibration exposure, completely eliminating the presence of “dead” zones in the mixing chamber, and on the other hand, eliminating the vibration effect on the vibrator drives, maximally protect the bearing assemblies of the vibrator drive from getting into of small particles of mixed materials, as well as realize the possibility of the complete transfer of “useful” vibrational effects to the processed material. Secondly, the implementation of the design of the mixer of two vibrators, between which a spring is installed in the center and which include disk structural elements of the middle parts of the vibrators and pushers made with the possibility of exciting vibrations of the vibrator bodies from the smallest of corrugations, ensures the creation of uniform amplitude values of displacements of each points of the outer generatrix of the metal corrugated shells, thereby allowing a uniform distribution of the vibration field in the mixing chamber, Allows you to implement high-quality intensification of the mixing process of the components of the mixture during multi-frequency vibrations, which consists in simultaneously influencing the concrete mixture with vibrations of two or more frequencies and allowing, when superimposed on each other vibration curves, to increase the speed of the particles of the mixture, which in turn increases the efficiency of vibration. Multi-frequency vibration, based on the fact that each grain size corresponds to its own vibration frequency, can be considered as a means of influencing the largest number of grains, i.e. the intensity of multi-frequency vibrations is higher than the intensity of each of its constituent vibrations, thereby reducing the mixing cycle of concrete mixtures. And thirdly, the design of the mixer allows one to realize an increase in productivity, lower energy consumption for the mixing process, increased mobility and turbulization of the mixture due to uniform thixotropic destruction of the material structure in the entire space of the mixing chamber, which is manifested in a decrease in the specific resistance to movement of the blade in the concrete mixture compared with specific resistance to the movement of the blade of non-destroyed material. In this regard, the resistance to movement of the blades and the power consumption of the rotor rotation drive are reduced. At the same time, the effect of boiling of the mixture under the influence of oscillatory processes of the vibrator body, greater turbulization and more intensive circulation of the particles of the mixture is achieved, as a result of which the mixing time is reduced, the mixer productivity is increased.

Claims

A vibrating mixer comprising a mixing chamber with loading and unloading windows of materials, respectively, a rotor with a rotary drive, made with blades, characterized in that in the lower and upper parts of the mixing chamber in the center two, lower and upper, vibrators are made rigidly mounted in the housings, with the excitation of three vibrational fields of the same amplitude and frequency different by means of the lower, middle and upper crank mechanisms, and the vibrator bodies are made in the form of corrugated metal shells, which are corrugated thin-walled bodies of revolution, forming complex truncated geometric shapes in the vertical plane section along the points of the corrugation vertices, formed by the central intersection of three circles with centers making up the vertices of a regular triangle, and radii equal to the height of this triangle, and made with the ability to create multidirectional vibrations, while inside the metal corrugated shell of the lower vibrator, made with the excitation function of two identical x in amplitude and vibration fields of different frequencies by means of the lower and middle crank mechanisms, in the center in the horizontal plane, a disk with a cylindrical protrusion made with the possibility of insertion and fixing along the inner diameter of the spring installed with the function of free compression / expansion in the cup is rigidly fixed , to the center of the upper inner part of which a connecting rod with a drive from the middle crank mechanism is rigidly fixed, and to the center of the upper external part is a pusher rigidly fixed to the other end to the inner upper part of the metal corrugated shell of the lower vibrator body and made with the function of exciting vibrations from the upper part of the lower vibrator body through the connecting rod by means of a middle crank mechanism, the lower vibrator disk, the function of which is to create a uniform distribution throughout the entire volume of the vibration mixing chamber fields from the upper to the lower part of the lower vibrator body by creating uniform amplitude values of the displacements of each point and the outer generatrix of the metal corrugated shell, made with the possibility of exciting vibrations of the central part of the lower vibrator body using four pushers, the upper part symmetrically attached to the lower part of the disk, and the lower part connected to the connecting rod assembly of the connecting rod of the lower crank mechanism, while inside the metal the corrugated shell of the upper vibrator in the center in the horizontal plane is rigidly fixed to the disk with a guide rack, the function of which is to create a stable directional translational movement of the rod from the translational pair formed by the guide rack of the upper part of the mixing chamber, the guide rack of the drive for rotating the blades and the rod of the upper vibrator, the upper crank mechanism, and a cylindrical protrusion made with the possibility of insertion and fixing along the inner diameter of the spring installed with the function of free compression / expansion in the glass, to the center of the inner part of which the rod is rigidly fixed, and to the center of the outer part - the pusher, rigidly fixed at the other end to the inner part, which forms the smallest corrugation, of the metal corrugated shell of the upper vibrator, and is configured to excite vibrations from the smallest of the corrugations of the upper vibrator body, with four protrusions symmetrically attached to the outer cylindrical part of the glass, the function of which is to reciprocate movement to the disk of the upper vibrator, made with the possibility of uniform distribution of the vibration field from the smallest of the corrugations of the upper metal g of the corrugated shell to the place of attachment of the upper vibrator body by creating uniform amplitude values of the displacements of each point of the outer generatrix of the upper metal corrugated shell, at the time of compression of the spring against the stop in rubber gaskets made with the function of softening the collision of the protrusions with the disk of the upper vibrator, while between the lower and the upper vibrators along the diameters of the depressions formed by the smallest of the corrugations of the metal corrugated shells of the lower and upper bodies of the vibrators , a spring is fixed in the center, the function of which is to create additional vibration effects on the components to be mixed from the upper and lower bodies of the vibrators, respectively.