СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК B22C5/04 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к устройствам для приготовления формовочных смесей.

Известен смеситель, содержащий смонтированную на основании корпуса цилиндрическую чашу с отверстием в днище для подачи воздуха, основные, в виде плужков, и вспомогательные, в виде рыхлителей, смешивающие органы, размещенные внутри чаши, привод вращения смешивающих органов, вытяжной патрубок, механизмы загрузки и выгрузки смеси, при этом на конце проходящего через центр чаши выходного вертикального вала редуктора привода установлено водило с закрепленными на нем плужками, а лопасти рыхлителей размещены над верхней частью плужков в несколько рядов по вертикали (см. авт. свид. СССР N 1650324, кл. B 22 C 5/04, опубл. в БИ N 19, 1991 г.).

Известный смеситель является наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности.

Однако данный смеситель является достаточно сложным и недостаточно надежным и износостойким в эксплуатации из-за консольного и наклонного расположения вспомогательных смешивающих органов, а также недостаточно обеспечивает одновременное охлаждение и обогащение формовочной смеси, то есть из-за отсутствия в нем системы водопитания не является смесителем интенсивного действия, в котором происходит охлаждение горячей рабочей смеси во время цикла смешения без применения дорогого дополнительного оборудования, как в известных смесителях фирм "Бердслей и Пайпер" США, "Эйрих" ФРГ, "Симпсон Мулти-Кулер" Швейцария, но которые конструктивно выполнены сложнее, например из-за наличия 2-х приводов смешивающих органов, и отличаются от известного смесителя по а.с. N 1650324.

В основу заявляемого изобретения положена техническая задача создать отечественный смеситель, который бы выполнял сразу две функции: смешения и охлаждения формовочной смеси, а также был бы более долговечным и надежным в эксплуатации и требовал бы малых затрат на техническое обслуживание и ремонт.

Техническим результатом является улучшение конструкции за счет повышения эксплуатационной надежности и долговечности, упрощения обслуживания и ремонта и сокращения цикла доведения формовочной смеси до необходимых механических свойств в процессе ее охлаждения и обогащения, то есть приготовления ее к следующему циклу работы (использования).

Указанный технический результат достигается тем, что в смесителе, содержащем смонтированную на основании корпуса цилиндрическую чашу с отверстием в днище для подачи воздуха, основные, в виде плужков, и вспомогательные, в виде рыхлителей, смешивающие органы, размещенные внутри чаши, привод вращения смешивающих органов, вытяжной патрубок, механизмы загрузки и выгрузки смеси и систему водопитания, при этом на конце проходящего через центр чаши выходного вертикального вала редуктора привода установлено водило с закрепленными на нем плужками, а лопасти рыхлителей размещены над верхней частью плужков в несколько рядов по вертикали, привод вращения смешивающих органов установлен на стойках корпуса и выполнен с двухступенчатым редуктором, два промежуточных вертикальных вала которого расположены у стены чаши, радиально ориентированные лопасти рыхлителей установлены на промежуточных валах равномерно по окружности в каждом ряду, каждый плужок снабжен сменными, соединенными между собой накладками, установленными на него сверху с возможностью образования гребней и фиксации, выполнен с продольной открытой с торцов полостью (каналом) для прохождения воздуха и со срезом на его задней по направлению вращения водила плоскости плужка, выходящим в полость для прохождения воздуха и расширяющимся в направлении к стене чаши, а система водопитания снабжена трубопроводами, каждый из которых размещен внутри плужка в зоне прохождения потока воздуха с возможностью попадания влаги на всю поверхность днища чаши.

Кроме того, в смесителе лопасти рыхлителей могут быть закреплены на промежуточных валах посредством колец с канавками для лопастей, набор которых опирается на полукольца и зажимается хомутом.

На фиг. 1 изображен заявляемый смеситель, общий вид; на фиг. 2 - плужок смесителя в аксонометрии; на фиг. 3 - прохождение воздуха в нижней части смесителя; на фиг. 4 - поперечное сечение плужка смесителя; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 6 - часть системы водопитания смесителя; на фиг. 7 - рыхлитель смесителя в сборе; на фиг. 8 - разрез Б-Б на фиг. 7.

Смеситель (см. фиг. 1) содержит смонтированную на основании 1 корпуса цилиндрическую, например неподвижную, чашу 2 с отверстием 3 в днище для подачи воздуха, основные в виде плужков 4 и вспомогательные в виде рыхлителей 5 смешивающие органы, размещенные внутри чаши 2, привод вращения 6 смешивающих органов 4 и 5, вытяжной патрубок 7, механизмы загрузки 8 и выгрузки 9 смеси и систему водопитания 10. На конце проходящего через центр чаши 2 выходного вертикального вала 11 редуктора 12 привода 6 установлено водило 13 с закрепленными на нем, например, тремя плужками 4. Лопасти 14 рыхлителей 5 размещены над верхней частью плужков 4 в несколько рядов по вертикали. Привод вращения 6 смешивающих органов 4 и 5 установлен на стойках 15 корпуса и выполнен с двухступенчатым редуктором 12. Привод вращения 6 может быть как сдвоенным, так и с одним электродвигателем, но с редуктором 12 с двумя промежуточными вертикальными валами 16, расположенными у стены чаши 2. На промежуточных вертикальных валах 16 равномерно по окружности в каждом ряду установлены радиально ориентированные лопасти 14 рыхлителей 5. Каждый плужок 4 имеет (см. фиг. 2) сменные соединенные между собой, например три, накладки 17, 18 и 19, которые установлены на него сверху с возможностью образования гребней 20 и фиксации, например посредством Т-образных выступов (не показано) на накладках 17, 18 и 19, входящих в соответствующие пазы плужка 4. Каждый плужок 4 выполнен с продольной открытой с торцов полостью 21 для прохождения воздуха (см. фиг. 3). Причем сечение полости 21 может быть выполнено в виде прямоугольной трапеции, повторяющей форму сечения плужка 4 (см. фиг. 4), у которого передняя по направлению вращения водила 13 плоскость 4а расположена под углом 35-40^o к основанию, а задняя - 4б под прямым (90^o) углом к основанию. Кроме того, каждый плужок 4 выполнен со срезом 22 на задней по направлению вращения водила 13 плоскости 4б плужка 4, выходящим в полость 21 для прохождения воздуха и расширяющимся в направлении к стене чаши 2 (см. фиг. 5 и 3). А также каждый плужок 4 имеет свой трубопровод системы водопитания 10, и при трех плужках 4 имеются три трубопровода. В частности, система водопитания (см. фиг. 6) имеет трубопроводы 23 и 24, размещенные внутри плужков 4 в зоне прохождения потока воздуха с возможностью попадания влаги на всю поверхность днища чаши 2, для чего трубопроводы, в частности 23 и 24, выполняют различной длины, в результате чего, концы их выходят в полости 21 плужков 4 в разных относительно центра чаши 2 местах (ближе к центру, дальше от центра чаши). Лопасти 14 рыхлителей 5 закреплены на промежуточных валах 16 посредством колец 25 с канавками для лопастей 14, набор которых опирается на полукольца 26 (см. фиг. 7) и зажимается хомутом 27 (см. фиг. 8).

Смеситель работает следующим образом.

При включении привода вращения 6 смешивающие органы: плужки 4 и рыхлители 5 приводятся во вращение, а именно от выходного вертикального вала 11 - водило 13 вместе с плужками 4 и одновременно от промежуточных вертикальных валов 16 - рыхлители 5. Формовочная смесь перед подачей в смеситель дозируется весовым бункером-дозатором (не показано), и механизмом загрузки 8 подается в чашу 2 смесителя. При этом температура формовочной смеси (земли, песка и т.п.) может быть высокой (горячая формовочная смесь), и для ее охлаждения и приготовления используется вода, поступающая из системы водопитания 10, в частности, по трубопроводам 23 и 24 в чашу 2 сверху вниз, и воздух, поступающий в чашу 2 снизу через отверстие 3 в днище чаши 2. Обе среды, как воздух, так и вода, применяются для образования механическим образом текущей массы для достижения максимума поверхностного контакта. При этом воздух, выходя из отверстия 3, поступает в пустотелое водило 13 и, проходя через полости 21 плужков 4, выходит через их открытые торцы и срезы 22 на задней плоскости 4б плужков 4, расширяющиеся в направлении к стене чаши 2, что позволяет распределить поток воздуха в зависимости от распределения формовочной смеси в смесителе. Причем скорость вращения плужков 4 подбирается такой, которая позволяет разбивать и размельчать комки в смеси. Угол наклона (35-40^o) передней плоскости 4а плужков 4 позволяет подбрасывать формовочную смесь вверх, а за задней плоскостью 4б образуется пространство, в которое выходит нагнетаемый воздух, образуя воздушную подушку, по которой разгоняется объем формовочной смеси примерно до 12 оборотов в минуту (то есть 1 оборот за 5 секунд), что позволяет многократно прогнать формовочную смесь через лопасти 14 рыхлителей 5. При этом весь поток воздуха равномерно распределяется по объему смеси, прошивая его, чем достигается значительный эффект охлаждения. Рыхлители 5 способствуют интенсивному перемешиванию компонентов смеси, а также рыхлят ее, разбивая имеющиеся комки отвердевшей формовочной смеси. В процессе перемешивания и подготовки формовочной смеси компоненты смеси под действием плужков 4 и рыхлителей 5 получают сложное движение, при котором основная масса смеси находится во взвешенном состоянии, но часть ее налипает на днище и стенки чаши 2, образуя твердую корку, которая при малом содержании влаги в смеси постоянно нарастает, катастрофически изнашивая рабочие элементы смесителя. Во избежание этого явления (коркообразование) жидкие составляющие, в частности вода, в формовочную смесь вводятся в два этапа: сначала до подачи смеси (земли) - для размягчения (разжижения) имеющейся корки, а затем в процессе подачи земли - для поддержания процента влаги в формовочной смеси. При этом из-за неравномерного коркообразования подача воды регулируется по площади чаши 2 (больше возле стенок чаши 2), а также вода, проходя по трубопроводам внутри плужков 4, в том числе по трубопроводам 23 и 24, оканчивающимся в разных относительно центра чаши 2 местах, и попадая в полостях 21 в зону потока воздуха, получает дополнительное распыление и, проходя вместе с воздухом через смесь, эффективно внедряется в ее объем и, интенсивно испаряя, приводит к быстрому охлаждению горячей формовочной смеси и к быстрому доведению ее до необходимых механических свойств.

Кроме того, закрепление лопастей 14 рыхлителей 5 с помощью колец 25 с канавками для лопастей, полуколец 26 и хомутов 27 позволяет исключить нахождение крепежных элементов в зоне формовочной смеси, а также позволяет производить быструю замену вышедших из строя лопастей 14. В результате чего, повышается качество приготовления формовочной смеси и надежность смесителя, а также упрощается обслуживание и ремонт смесителя. Снабжение плужков 4 сменными соединенными между собой накладками 17, 18 и 19 защищает плужки 4 от преждевременного износа и повышает долговечность их работы, а соединение накладок 17, 18 и 19 между собой посредством пазов и гребней 20 исключает дополнительный крепеж, упрощает обслуживание и ремонт. А также гребни 20 на плужках 4 снижают эффект соскальзывания формовочной смеси с плужков 4 под действием центробежных сил, отбрасывающих ее от центра к стене чаши 2, а значит уменьшают скопление смеси (земли) возле стенок чаши 2.

По окончании цикла приготовления формовочной смеси она выдается механизмом выгрузки 9, при этом открывается люк и производится выгрузка готовой смеси, после чего цикл повторяется.

Таким образом, использование заявляемого смесителя позволяет значительно сократить цикл доведения формовочной смеси до необходимых механических свойств без наличия дополнительного охлаждающего оборудования, а также обеспечивает снижение затрат на ремонт и обслуживание и повышение долговечности работы смесителя.

Смеситель предназначен для приготовления формовочных смесей. Он имеет цилиндрическую чашу с отверстием для подачи воздуха, плужки, рыхлители, привод их вращения, вытяжной патрубок, механизмы загрузки и выгрузки смеси и систему водопитания. На конце проходящего через центр чаши выходного вертикального вала редуктора установлено водило с плужками. Лопасти рыхлителей размещены над плужками в несколько рядов по вертикали. Привод вращения установлен на стойках и выполнен с двухступенчатым редуктором, два промежуточных вертикальных вала которого расположены у стенки чаши. Радиально ориентированные лопасти установлены на валу равномерно по окружности в каждом ряду. Каждый плужок имеет сменные, соединенные между собой накладки с гребнями и фиксирующими элементами. Плужок выполнен с продольной открытой с торцов полостью для прохождения воздуха и срезом на задней по направлению вращения водила плоскости, выходящим в полость плужка и расширяющимся в направлении к стене чаши. Система водопитания имеет трубопроводы, размещенные внутри плужков в зоне прохождения потока воздуха с возможностью попадания влаги на всю поверхность днища чаши. В смесителе сокращается цикл доведения смеси до необходимых механических свойств, при этом не требуется дополнительное охлаждающее оборудование. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Смеситель, содержащий смонтированную на основании корпуса цилиндрическую чашу с отверстием в днище для подачи воздуха, вытяжной патрубок, размещенные внутри чаши основные смешивающие органы в виде плужков, закрепленных на водиле, и вспомогательные в виде рыхлителей, лопасти которых расположены над плужками в несколько рядов по вертикали, привод вращения смешивающих органов с редуктором, на выходном вертикальном валу которого, размещенном по центру чаши, установлено водило, и механизмы загрузки и выгрузки смеси, отличающийся тем, что привод вращения смешивающих органов установлен на стойках корпуса, редуктор выполнен двухступенчатым, причем два промежуточных вала его расположены у стенки чаши, лопасти рыхлителей закреплены на промежуточных валах радиально и равномерно по окружности в каждом ряду, а каждый плужок снабжен сменными соединенными между собой накладками с гребнями и фиксирующими элементами и выполнен с продольной открытой с торцов полостью для прохождения воздуха и срезом на задней по направлению вращения водила плоскости, выходящим в полость плужка и расширяющимся в направлении к стенке чаши, при этом смеситель снабжен системой водопитания с трубопроводами, расположенными внутри плужков в зоне прохождения потока воздуха с возможностью обеспечения попадания влаги на всю поверхность днища чаши. 2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что лопасти рыхлителей закреплены на промежуточных валах посредством набора колец, установленных на полукольцах и зажатых хомутом, при этом в кольцах выполнены канавки для лопастей.