Тема 1.2 Оборудование для приготовления свежих формовочных материалов.

1.2.1. Оборудование для сушки и охлаждения песка и для сушки глины.

1. Барабанные сушила (рис. 1 и 2):

- одноходовые и многоходовые;

- горизонтальные и вертикальные.

2. Установки для сушки и охлаждения песка в кипящем слое (рис. 3 и 4);

3. Установки для сушки песка в воздушном потоке (рис. 5 и 6);

1. Одноходовое горизонтальное барабанное сушило для сушки песка и глины (рис. 1) состоит из топки 1, загрузочной воронки 2, барабана 6, механизма вращения печи, смонтированного на раме 10, опорного устройства 3, разгрузочной камеры 8 и вытяжной вентиляционной системы. Барабан наклонен к линии горизонта на 3—6°, частота вра­щения n = 2…10 об/мин (0,03…0,15 с^-1). Механизм вращения барабана состоит из электродвигателя 9, редуктора 7, уравнительной муфты 5, ведущей шестерни 11 и зубчатого колеса 4. Частота вращения барабана устанавливается путем перестановки сменных шестерен. Возможное осевое перемещение барабана ограничивается опорными роликами 3.

Принцип работы: Песок или глину загружают в распределительную часть барабана, где имеются винтовые лопатки, которые распределяют материал по продольным ячейкам. Пересыпаясь с ячейки в ячейку материал, благодаря наклону барабана, перемещается и уже просушенный попадает в разгрузочную камеру 8. Длина барабана до 10 м, а диаметр 2—2,5 м.

Производительность барабанных сушил при сушке песка до 20, а при сушке глины 3 — 5 т/ч

В качестве топлива для сушил применяют природный газ.

Барабанные сушила обычно выполняют с параллельным движе­нием топочных газов и просушиваемого материала. В этом случае наиболее горячие газы будут соприкасаться с более влажным песком, и находящаяся в песке глинистая составляющая будет защищена от перегрева скрытой теп­лотой испарения влаги песка; качество сухого песка будет лучше.

Недостаток барабан­ных сушил — их большая длина.

Рис. 1 Устройство однозаходного барабанного cушила для сушки песка и глины

Рис. 2. Устройство трехходо­вого барабанного сушила для сушки песка

2. Трехходовое барабан­ное сушило (рис. 2) состоит из топки 3, загрузочной воронки 1, трехходового барабана 2, разгрузочного желоба 5 и механизма вращения 4 бара­бана. Барабан 2 состоит из трех усеченных конусов различных раз­меров, вставленных друг в друга. Благодаря такой конструкции путь перемещения материала при сушке в барабане в 3 раза больше его длины, а значит одна и та же производительность достигается при меньших габаритных размерах.

На процесс сушки в барабанных сушилах влияют следующие факторы:

а) влажность и размер кусков исходных материалов;

б) температура топочных газов и скорость их движения;

в) объем и конструкция барабана (длина, диаметр, конструкция ячеек, угол наклона и частота вращения);

г) наличие эффективной вытяжной вентиляции.

Современные конструкции барабанных сушил спроектированы так, что размер исходных кусков глины должен быть не более 20 мм в поперечном сечении, температура топочных газов ≈800 ^OС. Объем барабана зависит от массы влаги, испаряемой за один час из 1 м³ объема барабана и от влажности материала.

Горизонтальные барабанные сушила делают диаметром до 2— 2,,5 м.

Длину барабана выбирают из следующего соотношения:

L=(4…5)D. (1)

Па практике, особенно при сушке глины, сушило часто не обес­печивает заданную производительность и влагосодержание просу­шенного материла. В этом случае следует проверить крупность исход­ных кусков глины, температуру топочных газов, эффективность вы­тяжной вентиляции, частоту вращения барабана и привести их в соот­ветствие с паспортными данными.

3. Установки дли сушки и охлаждения песка и кипящем слое. Сущ­ность процесса сушки песка в кипящем слое заключается и следую­щем. Слой песка 2 (рис. 3), лежащий на перфорированной решетке 3, продувается горячими топочными газами, имеющими температуру 500—700 ^ОС, в результате чего образуется «кипящий» слой песка.

Благодаря большой скорости многочисленного количества струй горячих топочных газов и омыванию ими почти каждой песчинки, расположенный на решетке слой песка почти мгновенно высыхает. Сухие зер­на песка «всплывают» кверху и через верх регулирующей заслонки 12 перетекают в желоб 11, а сырые частицы и комья песка опускаются вниз к горячей решетке, к более горячим топочным газам. Попавшие на решетку комья сырого песка быстро переходят в кипя­щее состояние и поднимаются кверху, а мелкие камешки движутся по наклонной решетке и через зазор между решеткой и регулирующей заслонкой 12 удаляются из кипящего слоя.

Рис. 3. Установка для сушки (ох­лаждения) песка в кипящем слое:

1 — загрузочное отверстие; 2 — слой пес­ка; 3 — перфорированная решетка; 4 — нагнетающий воздухопровод; 5 — газо­провод; 6 — дутьевой вентилятор; 7 — га­зовые двухпроводные горелки; 8 — камера сжигания; 9 — камера смешивания; 10 — фурмы; 11 — желоб; 12 — регулирующая заслонка; 13 — камера сушки; 14 — тру­бопровод отходящих газов; 15 — тяга ре­гулирующей заслонки

Принцип работы: Установка работает непрерывно: по мере сушки и удаления сухого песка через желоб 11 сырой песок добавляется через загрузочное отверстие 1. Установка представляет собой сварной вертикальный барабан из трех камер. В камере 8 сжигается газ, в камере 9 топочные газы с температурой 1100—1200 °С смешиваются (до температуры 400—800° С) с воздухом, поступающим через фурмы 10. Боковые стен­ки третьей камеры 13 (камера сушки) изготовляют из толстолистовой стали, а наклонную решетку 3 — из жаростойкой стали. Проходное сечение отверстий в решетке диаметром 2,5—3 мм составляет 6—7% ее площади.

Для охлаждения песка рядом с установкой для сушки монтируют установку для его охлаждения. Сухой и нагретый песок выходит из печи по желобу 11 в охладительную камеру с дутьевым подом, наклон­ной решеткой и двухзонной регулирующей заслонкой такой же конструкции, как и в сушильной печи. Воздух для охлаждения песка подается в охладительную камеру вентилятором.

Производительность таких установок 8—10 т/ч, а производствен­ной площади они занимают значительно меньше, чем барабанные сушила. Установки для сушки и охлаждения песка подобных конст­рукций нашли применение в технологическом процессе изготовления стержней по нагреваемой оснастке.

4. Широкую известность получили установки для сушки и одновременного охлаждения песка другой конструкции. Принцип работы этих установок аналогичен принципу работы описанной выше установки в кипящем слое, а конструктивное исполнение иное. Схема одной из таких установок изображена на рис. 4.

Рис. 4. Установка для сушки и охлаждения песка

Принцип работы: Вентилятор 1 подает воздух в газовую или мазутную горелку 2 и в камеру смешения 3, где он несколько охлаждает топочные газы до 600—800° С. С этой температурой смесь воздуха и продуктов сгорания проходит через сопла сушильной решетки 7 в камеру сушки 6. Песок, предназначенный для сушки, транспортируется в бункер 5 сырого песка, из которого вибропитателем 4 равномерно подается в камеру сушки 6. Производительность вибропитателя можно регу­лировать (в весьма широких пределах) либо изменением угла его на­клона, либо изменением частоты и амплитуды вибратора. Просушенный в камере 6" песок собирается в лотке 8 сушила; при соответствующей массе автоматически открывается откидной клапан и песок поступает на решетку 9 охлаждающей камеры 13. Смесь воздуха и продуктов сгорания с температурой 50° С выбрасывается через циклон 10 в атмосферу. В камере 13 песок охлаждается воздухом, нагнетаемым вентилятором 14, и проходит через отверстия в решетке .9. Охлажден­ный до температуры 30° С песок через клапан-мигалку 11 пересы­пается на ленточный конвейер 12 Топка внутри выложена огнеупор­ным кирпичом. Сушильная решетка 7 изготовлена из жаростойкой стали. Установка оборудована устройствами для автоматического измерения температуры газов сгорания при входе в камеру сушила, при выходе их из сушила и при выходе из охлаждающей камеры.

Производительность установок подобного тина 2,5—5 т/ч. Началь­ная влажность песка -8%, конечная — близки к нулю. Мощность установки 15 кВт, масса 3 т, габаритные размеры 3627 X 3100 х 3400 мм.

Главное преимущество этих установок — высокая эксплуатационная надежность и качество просушиваемого материала.

5. Установки для сушки песка в потоке горячих газов. В некото­рых литейных цехах используют установки для сушки песка в пнев­мопотоке. Сущность их работы заключается в том, что в транспортный трубопровод 1 (рис. 5) всасывающей пневмотранспортной установки подаются из топки 2 горячим газы (продукты сжигания природного газа) и сырой песок через загрузочную воронку с дозатором 3. Во время движения по трубопроводу в потоке горячих газов песок высы­хает и осаждается через циклон 4 в бункере 5, а отработанные и несколько охлажденные газы, очистившись в фильтре 6, выбрасы­ваются вентилятором 7 в атмосферу.

Такие установки не нашли широкого распространения из-за относительно низкой производительности, значительного износа колен трубопроводов, трудностей очистки запыленных газов и пр.

Рис. 5. Установка для сушки и охлаждения песка в пневмопотоке

Рис. 6. Схема вихревого аппарата для сушки и охлаждения песка

6. В последнее время находят применение установки для сушки и охлаждения песка в вихревых аппаратах производительностью 3—5 т/ч. Вихревой аппарат (рис. 6) представляет собой вертикаль­ную камеру 1 с расширением в верхнем торце. В нижнюю зону камеры через патрубок 2 тангенциально вводятся горячие газы со взвешен­ными частицами влажного песка, которые приобретают в этой зоне вихревое движение. Поток газов и сыпучего материала, сохраняя свое вихревое движение, поднимается в верхнюю зону камеры, где сушка и завершается. В верхней зоне вихревой камеры установлена подпорная диафрагма 3 для изменения времени пребывания матери­ала в камере. Материал при вихревом движении газов в основном рас­полагается по стенкам камеры и, подходя к верхнему торцу, упира­ется в диафрагму 3, при этом незначительная часть материала вместе с газами попадает в осадительную камеру, а остальная, прижимаясь к стенкам, сползает в нижнюю зону и в бункер. В нижней зоне камеры скорость газа повышается и поэтому часть материала снова подни­мается в верхнюю зону, т. е. материал циркулирует, что способствует его равномерной сушке.

Для охлаждения песка последовательно с сушильной камерой встраивается аналогичной конструкции вихревая охладительная камера. Вихревые установки более производительны и экономичны, чем установки для сушки песка в пневмопотоке.