КАСКАДНЫЙ БАРАБАННЫЙ СМЕСИТЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ

Полезная модель относится к области литейного производства, а именно к устройствам для приготовления песчано-глинистых формовочных смесей, а так же может быть использована в различных отраслях производств, где необходимо приготовление маловлажных сыпучих смесей.
Известно достаточно большое количество конструктивно разнообразных смесителей для приготовления формовочных смесей. Наиболее широкое распространение в литейных цехах получил катковый смеситель системы Симпсона, представляющий собой нормальный смешивающий бегун периодического действия системы Симпсона, содержащий горизонтальный корпус, выполненный в виде неподвижной чаши с центральным вертикальным валом, связанным с приводом. Внутри корпуса расположены рабочие органы, выполненные в виде двух гладких катков и плужков. Катки установлены в чаше с возможностью сложного движения относительно ее днища по слою смешиваемого материала, загруженного в чашу; при этом катками описываются круги вокруг центрального вертикального вала и в то же время они вращаются вокруг собственной оси. Плужки предназначены для направления смешиваемого материала под катки. Смешивающее действие бегунов сводится к давлению катков на смесь, скольжению катков относительно днища чаши и к дополнительному перемешиванию смеси плужками. Наезжая на смесь, находящуюся на дне чаши, катки своим весом давят на нее, смесь деформируется и частично выжимается из-под катков вперед и в стороны (Аксенов, П.Н. Оборудование литейных цехов /П.Н.Аксенов. - Учебник для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1977. - С.326-329, рис.263).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность перемешивания вследствие низкой степени механоактивации и дезагрегации оборотной смеси, так как организованный поток смеси перемещается рабочими органами в горизонтальной плоскости, при этом сила веса смеси остается пассивной и на ее преодоление требуются значительные энергозатраты. Кроме того, продолжительность смешивания одного замеса в нормальных смешивающих бегунах, включая время загрузки дозаторами и разгрузки замеса, достаточно велика и составляет для единой формовочной смеси 3-5 мин.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели (прототипом) является барабанно-валково-лопастной смеситель непрерывного действия для приготовления формовочных смесей, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, выполненный в виде барабана и вращающийся на опорных катках, связанных с приводом. Внутри корпуса размещены рабочие органы, выполненные в виде вала-катка, разрыхлителя с лопастями, скребка и направляющих пластин. Рабочие органы снабжены отдельными приводами. Вал-каток шарнирно укреплен на рычагах прижатым собственным весом к смеси с возможностью вращения за счет сил трения о смесь. Лопасти разрыхлителя, к продольным кромкам которых привернуты зубчатые листы, размещены по всей длине корпуса для разрыхления и аэрирования уплотненной смеси. Направляющие пластины установлены под углом к продольной оси корпуса, образуя винт, перемещающий смесь к выходному концу корпуса. В зависимости от необходимого времени перемешивания угол наклона направляющих пластин может быть изменен. При перекатывании катка по слою смеси внутри корпуса последняя уплотняется, что способствует внедрению глинистых частиц в поры между зернами смеси. Вращаясь от собственного привода, разрыхлитель кромками зубчатых листов сгребает смесь со стенки корпуса и бросает ее на направляющие пластины (Аксенов, П.Н. Оборудование литейных цехов: учебник для машиностроительных вузов /П.Н. Аксенов. - М.: Машиностроение, 1968. - С.290-292, рис.272).
Основным недостатком барабанно-валково-лопастного смесителя является низкая эффективность перемешивания вследствие, во-первых, низкой степени механоактивации и дезагрегации оборотной смеси, во-вторых, отсутствия возможности достижения требуемой технологической готовности формовочной смеси, что вызвано использованием отдельных приводов на рабочие органы и на корпус смесителя и влечет дополнительные энергозатраты.
Задачей полезной модели является повышение эффективности перемешивания вследствие обеспечения результативной дезагрегации и механоактивации компонентов оборотной смеси в процессе приготовления высокопрочных формовочных смесей и достижения требуемой технологической готовности формовочной смеси.
Для осуществления поставленной задачи в каскадном барабанном смесителе непрерывного действия для приготовления формовочных смесей, содержащем горизонтальный цилиндрический вращающийся на опорных катках, связанных с приводом, корпус, внутри которого размещены рабочие органы, согласно полезной модели цилиндрический корпус выполнен в виде двух секций с самостоятельными приводными элементами, являющимися приводом, имеющих возможность вращения с разными угловыми скоростями и установленных соосно на единой раме. Первая секция выполнена меньшим диаметром с разгрузочными отверстиями, входящими во вторую секцию. Рабочие органы, установленные в первой секции, выполнены в виде несвязанных стержней-катков, а рабочие органы, установленные в во второй секции, выполнены в виде ряда катков-плужков, шарнирно закрепленных с помощью рычагов на горизонтальной оси.
Повышение эффективности перемешивания объясняется разделением корпуса смесителя на две секции, оборудованные отдельными приводными элементами, с разными рабочими органами. В первой секции обеспечивается дезагрегация и механоактивация компонентов оборотной смеси за счет движения потока смеси в вертикальной плоскости в связи, с чем сила веса смеси становится активной силой процесса смесеприготовления и более тесного контакта зерен смеси и рабочих органов смесителя, а во второй секции осуществляется основной процесс смесеприготовления для достижения требуемой технологической готовности формовочной смеси.
Предложенная полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 - представлен общий вид каскадного барабанного смесителя непрерывного действия (фронтальный разрез); на фиг.2 - поперечный разрез первой секции горизонтального цилиндрического корпуса; на фиг.3 - поперечный разрез второй секции горизонтального цилиндрического корпуса; на фиг.4 - фронтальный вид плужка; на фиг.5 - профильный вид плужка.
Предлагаемый каскадный барабанный смеситель непрерывного действия для приготовления формовочных смесей содержит горизонтальный цилиндрический корпус, выполненный в виде двух секций 1 и 2, вращающихся на опорных катках 3, установленных соосно на единой раме 4. Секция 1 выполнена меньшим диаметром, чем секция 2, ее торец со стороны загрузки корпуса закрыт конической крышкой 5, а с противоположной стороны имеет щелевидные загрузочные отверстия 6, входящие в смежный торец секции 2.
Внутри секции 1 установлены несвязанные рабочие органы, выполненные в виде несвязанных стержней-катков 7, а внутри секции 2 установлен ряд рабочих органов, выполненных в виде катков-плужков с кинематической связью, которые шарнирно закреплены на горизонтальной продольной оси 8.
Каждый кронштейн 9 плужков 10 снабжен дополнительным плечом 11, шарнирно связанным с рычагом 12 катка 13 и расположенным под углом α к кронштейну 9. Угол α может изменяться в зависимости от толщины слоя смеси под катком 13.
Катки 13 установлены на оси 8 по длине секции 2 с шагом, равным их ширине. Ось 8 секции 2 закреплена на распорных спицах 14, расположенных непосредственно внутри этой секции.
Плужки 10 выполнены из двух пластин 15 и 16, которые в плане образуют угол для перемещения смеси вдоль секции 2. Пластина 15, обращенная к разгрузочным отверстиям 6 секции 1, выполнена в 1,5-2 раза больше смежной пластины 16. При этом суммарная площадь всех плужков 10 равна внутренней длине секции 2. Поверхности пластин 15 и 16 плужка 10 образуют с внутренней поверхностью секции 2 угол резания β. Для исключения налипания смеси на поверхность плужка 10 величина угла резания β находится в пределах 15-25°.
В секции 1, в окне конической крышки 5 установлен вибролоток 17 для подачи сухих компонентов. Внутри оси 8 установлен трубопровод 18 для подачи жидких компонентов в секцию 2.
Являющиеся приводом самостоятельные приводные элементы секций 1 и 2 выполнены в виде электродвигателей 19 и 20 соответственно. Опорные катки 3 связаны с электродвигателями 19 и 20. Поэтому секции 1 и 2 имеют возможность вращения с разными угловыми скоростями.
Секция 2 со стороны выполненных в ее торце для выхода готовой формовочной смеси щелевидных загрузочных отверстий 6 оборудована разгрузочным устройством 21.
Каскадный барабанный смеситель непрерывного действия для приготовления формовочных смесей работает следующим образом.
После одновременного включения электродвигателей 19 и 20 производится подача сухих компонентов вибролотком 17. Сухие компоненты смеси попадают в секцию 1 и перемешиваются между движущимися стержнями-катками 7, где происходит их интенсивное перетирание и перемешивание за счет большого объема смеси, одновременно находящегося под действием стержней-катков 7. При этом в процессе перетирания элементарного объема смеси участвуют три поверхности, а именно поверхности двух рядом расположенных стержней-катков 7 и внутренняя поверхность секции 1, что обеспечивает эффективную дезагрегацию и механоактивацию компонентов оборотной смеси.
Объемы смеси, попадающие в зону действия стержней-катков 7, в которой расположены разгрузочные отверстия 6, под действием центробежной силы и давления стержней-катков 7 пересыпаются через разгрузочные отверстия 6 небольшими порциями, размеры которых зависят от ширины разгрузочного отверстия 6 и диаметра стержня-катка 7.
При выходе из вращающейся секции 1 компоненты смеси попадают в рабочее пространство вращающейся секции 2 и соответственно в зону действия катков 13. Одновременно по трубопроводу 18 подаются жидкие компоненты, и в зоне действия катков 13 происходит формирование сдвиговых деформаций в слое смеси перед катком 13, сжатие слоя смеси под катком 13, далее слой смеси под катком 13 срезается плужками 10; при этом пластина 15 срезает больше смеси, чем пластина 16. Срезанный слой смеси плужками 10 под действием собственного веса движется вниз и в пространстве между смежными катками 13 и за счет вращения корпуса секции 2 вновь попадает под катки 13. В процессе работы возможно увеличение слоя смеси под катком 13 (попадание кусочков стержней, сплески и т.п.), каток 13 имеет возможность увеличивать зазор относительно внутренней поверхности секции 2 за счет шарнирного крепления рычага 12 на оси 8. В процессе работы возможно переуплотнение смеси под катком 13, в результате чего увеличивается нагрузка на плужок 10, который может переместиться под действием слоя смеси. При перемещении плужка 10 и кронштейна 9 за счет тяги плеча 11 каток 13 также перемещается с увеличением зазора между внутренней поверхностью секции 2 и катком 13, что приводит к снижению давления на смесь и устраняет ее переуплотнение. Готовая смесь через разгрузочные отверстия 6 выводится из смесителя и через разгрузочное устройство 21 направляется для дальнейшего использования.
Таким образом, предложенная полезная модель позволяет повысить повышение эффективность перемешивания формовочной смеси.