Каскадный барабанный смеситель непрерывного действия для приготовления формовочных смесей

Каскадный барабанный смеситель непрерывного действия для приготовления формовочных смесей относится к области литейного производства, а именно к устройствам для приготовления песчано-глинистых формовочных смесей, а так же может быть использован в различных отраслях производств, где необходимо приготовление маловлажных сыпучих смесей. Рабочие органы размещены внутри горизонтального цилиндрического корпуса, вращающегося на опорных катках, связанных с приводом. 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. Рабочие органы, установленные в во второй секции, выполнены в виде ряда катков-плужков, шарнирно закрепленных с помощью рычагов на горизонтальной оси. Повышается эффективность перемешивания вследствие обеспечения результативной дезагрегации и механоактивации компонентов оборотной смеси в процессе приготовления высокопрочных формовочных смесей и достижения требуемой технологической готовности формовочной смеси.

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 к кронштейну 9. Угол 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 . Для исключения налипания смеси на поверхность плужка 10 величина угла резания 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.

Каскадный барабанный смеситель непрерывного действия для приготовления формовочных смесей, содержащий горизонтальный цилиндрический вращающийся на опорных катках, связанных с приводом, корпус, внутри которого размещены рабочие органы, отличающийся тем, что 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, причем первая секция выполнена меньшим диаметром с разгрузочными отверстиями, входящими во вторую секцию, при этом рабочие органы, установленные в первой секции, выполнены в виде несвязанных стержней-катков, а рабочие органы, установленные во второй секции, выполнены в виде ряда катков-плужков, шарнирно закрепленных с помощью рычагов на горизонтальной оси.