Лопастные (шнековые) смесители.

Для изготовления стержней и форм из холоднотвердеющих (ХТС) и жидких (ЖСС) самотвердеющих смесей применяют лопастные (шнековые) смесители.

Смеситель (рис. 1.9) представляет собой стационарную установку с пультом управления 1. Сухой кварцевый песок из основного стационарного бункера, расположенного над установкой, поступает в приемный бункер 6 машины. Через шиберный дозатор 5 песок поступает в шнековый смешивающий механизм 2 с индивидуальным приводом 7. В шнеке песок смешивается с катализатором, который подается насосом 8 из специальной емкости, расположенной в нижней части станины 9, по одному из шлангов 10 через разбрызгивающую трубку 4. Одновременно из емкости, также расположенной в нижней части станины, аналогичным образом подается смола в шнек через разбрызгивающие трубки 3. По мере вращения шнекового механизма все компоненты смеси смешиваются и перемещаются к разгрузочному патрубку 11, откуда попадают в стержневой ящик.

Рисунок 1.9 – Лопастной смеситель.

Если для технологического процесса требуется применение разных смесей (ХТС, ЖСС и др.) с различными физико-механическими свойствами, то применяют не шнековый смеситель, где шаг винта постоянный, а лопастный, в котором возможно изменение угла установки лопастей, а следовательно, и скорости перемещения материала вдоль смесителя. Непрерывность действия смесителей позволяет легко автоматизировать весь комплекс смесеприготовительных oпераций.

Лопастные смесители для приготовления жидкостекольных смесей (рис.1.10). Установка состоит из двух независимых узлов для приготовления смеси, каждый из которых имеет лопастный смеситель 13. Кроме того установка имеет сдвоенный бункер 3 для песка с питателями 16, бункера 5 со шнековыми питателями для древесного пека, бункера 6 для отвердителя, дозаторы 10 связующего, общие конвейеры 1, 15 для подачи сухого песка и транспортирова­ния стержневых ящиков (форм) 14, а также общий промежуточный бак 12 для связующего. Оба узла смешивания имеют единый узел подготовки связующего на основе жидкого стекла, в состав которого входят баки 9 для жидкого стекла, распределители 11, баки 7, 8 для поверхностно-активных веществ и соды с дозаторами 10 и бак-мешалка 12.

Жидкая композиция, приготовленная в баке-мешалке 12, через промежуточный бак 2 и дозатор 4 поступает в лопастный смеситель 13, в который подается и твердая композиция — песок из бункера 3 и пек из бункера 5. После смешивания жидкая самотвердеющая смесь заливается в стержневые ящики путем поворота смесителя на некоторый угол. Конвейер 15 бывает реверсивным или замкнутым. Время замеса 2—3 мин.

Рисунок 1.10 – Автоматизированная установка для приготовления ЖСС.

Оборудование для подготовки исходных формовочных материалов.

Для сушки песка используют сушила трех типов: барабанные, трубные или сушила в пневмопотоке, сушила псевдокипящего слоя.

Одноходовое горизонтальное барабанное сушило для сушки песка и глины (рис. 1.11) представляет собой барабан, имеющий ось с наклоном около 5⁰ к горизонту.

а)

б)

1-топка, 2-загрузочная воронка, 3-опорные ролики, 4-зубчатое колесо, 5-уравнительная муфта, 6-барабан, 7- редуктор, 8-разгрузочная камера, 9-электродвигатель, 10-рама, 11-шестерня

Рисунок 1.11 - Схема одноходового барабанного сушила (а) и варианты насадки барабана (б).

Барабан вращается на катках с частотой вращения 2—10 об/мин и приводится при помощи зубчатой передачи от электродвигателя через редуктор. Сушимый материал (песок или глину) загружают в распределитель­ную часть барабана, где имеются винтовые лопатки. Эти лопатки распределяют песок по отдельным продольным каналам барабана, образованным системой продольных перегородок. Ячейковая насадка барабана разделяет песок на ряд отдельных струй, благодаря чему ускоряется процесс сушки. Варианты ячейковой насадки барабана таких печей с пересыпанием песка с полки на полку показаны на рис. 1.12, б. Пройдя всю длину барабана, песок или глина высыхает и выходит наружу.

В качестве топлива для сушила применяют природный газ.

Барабанные сушила обеспечивают параллельное движение то­почных газов и просушиваемого материала. В этом случае наиболее горячие газы соприкасаются с более влажным песком, и находящаяся в песке глинистая составляющая защищена от перегрева испаряемой влагой, чем обеспечивается высокое качество сухого песка.

Из этих соображений глинистые жирные пески и глину сушат только в барабанных сушилах, это является их основным достоинством. Кварцевые пески сушат при темпе­ратуре до 600°С, глинистые — до 200°С.

Горизонтальные барабанные сушила делают диаметром до 2— 2,5 м и длиной до 10 м. Поэтому главным их недостатком является то, что для их установки требуются значительные площади.

Установки для сушки и охлаждения песка в псевдокипящем (кипящем) слое. Сущность процесса сушки песка в псевдокипящем слое заключается в следующем.

1- загрузочная воронка; 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

Рисунок 1.12 - Установка для сушки песка в кипящем слое.

Слой песка 2 (рис. 1.12), лежащий на перфорированной решетке 3, продувается горячими топочными газами с температурой 500—700 °С, в результате чего образуется «кипящий» слой песка. Благодаря большой скорости многочисленных струй горячих топоч­ных газов и омыванию ими почти каждой песчинки, расположенной 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, комья песка, мелкие камни и кусочки глины опускаются вниз к горячей решетке, к более горячим топочным газам. Попавшие на решетку комья сырого песка бы­стро переходят в псевдокипящее состояние и поднимаются вверх, а мелкие камни и кусочки сухой глины движутся по наклонной ре­шетке и через щель между решеткой и регулирующей заслонкой 12 удаляются из кипящего слоя.

Установка работает непрерывно: по мере сушки и удаления сухого песка через желоб 11 сырой песок добавляется через загру­зочную воронку 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 разбавляются до тем­пературы 600—800 °С холодным воздухом, поступающим через фурмы 10. Боковые стенки камеры 13 (камера сушки) изготовляют из толстолистовой стали, а наклонную решетку 3 — из жаростойкой стали. В решетке проходное сечение отверстий диаметром 2,5—3 мм составляет около 6—7 % ее площади.

Рядом с установкой для сушки монтируют установку для охлаж­дения песка. Сухой и нагретый песок поступает 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.

Оборудование для дробления формовочных материалов - дробилки.

В литейном производстве для приготовления формовочных смесей широко применяют бентонит, маршалит, молотый уголь и другие пылевидные материалы. Размельчение материалов производится в две ступени: сначала грубое (дробление), затем тонкое (размалывание). Подсушка при размалывании в воздушном потоке ускоряет процесс размалывания. Процесс размельчения осуществляется раздавливанием, раскалыванием, изломом, истиранием и ударом. Для прочных материалов наиболее рациональны раздавливание и удар, а для влажных и вязких материалов рекомендуется раздавливание в сочетании с истиранием.

Щековые дробилки.

Щековые дробилки применяют для дробления кусков сухой и мерзлой глины, а также отработанной смеси (рис.1.15). Они могут быть с простым и сложным качанием.

а)

б)

Рисунок 1.15 - Схема устройства щековой дробилки: а) с простым, б) со сложным качанием.

Дробилка с простым качанием щеки (рис.1.15, а) состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 щек, эксцентрикового вала с маховиком 3, шатуна 4 и двух распорных плит 5 и 6. При вращении эксцентрикового вала шатун, воздействуя на распорные плиты, из­меняет угол наклона и создает качание подвижной щеки, благодаря чему происходит дробление кусков материала, находящегося между щеками. Материал загружают через приемную воронку в рабочее пространство клиновидной формы, заключенное между неподвижной и подвижной щеками.

В дробилках со сложным качанием (рис. 1.15, б) подвижная щека 2 подвешена на эксцентрике главного вала с эксцентриситетом е и, таким образом, служит одновременно главным шатуном. В нижней части качающаяся щека поддерживается распорной плитой 5.

В дробилках с простым качанием угловые перемещения и усилия по длине подвижной щеки различны: чем ближе к оси вращения, тем меньше перемещения, а усилия, создаваемые давлением на материал, наоборот, будут больше. Это обеспечивает в верхней части камеры дробления большие усилия, а в нижней - меньшие, что очень важно при дроблении крупных кусков с повышенной прочностью материала. Недостаток дробилок с простым качанием — малая величина хода подвижной щеки в верхней части, поэтому захват крупных кусков ненадежен. Дробилки со сложным качанием просты по конструкции и компактны. В таких дробилках щека не только качается благодаря повороту распорной плиты, но и получает сложное плоское движение, аналогичное движению шатуна кривошипно-шатунного механизма. Каждая точка рабочей поверхности щеки описывает замкнутые траектории, наверху приближающиеся к окружности, а внизу овальные, вытянутые тем больше, чем ниже от оси вращения находится точка. Таким образом, материал здесь не только раздавливается, но и частично истирается. Дробилки со сложным качанием более выгодны для получения материала с большей степенью измельчения, чем дробилки с простым качанием щеки.

Основными параметрами, определяющими возможность и эко­номичность работы щековой дробилки, являются угол захвата между неподвижной и подвижной щеками; оптимальная частота вращения эксцентрикового вала, производительность дро­билки; требуемая мощность электродвигателя.

Валковые дробилки. Валковые дробилки (рис. 1.16) применяют для мелкого и среднего дробления различных материалов: глины, отработанных смесей и др. Куски дробятся вращающимися навстречу один другому валками; помимо дробления, они отчасти и истираются.

По конструктивному исполнению валковые дробилки различают с жестко закрепленными валками; с одним подвижным валком (наи­более распространены); с двумя подвижными валками. Благодаря подвижным валкам исключается поломка дробилки при попадании недробимых предметов. Степень измельчения регулируется измене­нием зазора 2е между валками с помощью сменных прокладок 4. Валки бывают гладкие, рифленые и зубчатые.

1-загрузочная воронка, 2-валок с подвижными подшипниками, 3-пружина, 4-установочные прокладки, 5-валок с неподвижными подшипниками.

Рисунок 1.16 -Устройство валковой дробилки.

Молотковые дробилки. Молотковые дробилки в литейных цехах применяют для дробления сухой глины, кусков отработанной смеси, боя стержней и т. д.

В молотковых дробилках материал размельчается под действием удара быстровращающихся молотков 5, укрепленных на роторе 3 помощью шарниров 4 (рис. 1.17), а также под действием удара материала о броневые плиты 6. Куски материала, подлежащего дроблению, через загрузочный желоб 1 попадают в рабочую камеру 2 дробилки, где, подвергаясь ударам молотков 5, дробятся и просыпаются вниз через отверстия колосниковой решетки 7. Размеры продукта дробления определяются как шириной щелей в колосниковой решетке, так и радиальным зазором между молотками и решеткой, равным 3-5 мм.

Преимущества молотковых дробилок: простота и надежность, малая масса, большие производительность и степень измельчения. К недостаткам следует отнести быстрое изнашивание молотков и решеток, невозможность дробления вязких и влажных материалов.

Рисунок 1.17 - Устройство молотковой дробилки.