СМЕСИТЕЛЬ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 2004 года по МПК B22C5/04 

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении формовочных и стержневых смесей.

Известен смеситель для приготовления формовочных смесей, содержащий неподвижную чашу, в которой расположен ротор с катками, плужками и разрыхляющими элементами (см. Матвеенко И.В., Тарский В.Л. “Оборудование литейных цехов”, М., Машиностроение, 1985 г., стр. 46-53).

Существенным недостатком известного смесителя является низкое качество производимых смесей за счет отсутствия однородности смеси, так как часть связующего не может быть распределена по зернам основной массы.

Наиболее близким к заявленному является смеситель для приготовления формовочных смесей, содержащий неподвижную цилиндрическую чашу, в которой на приводном вертикальном валу установлен ротор и выполнены загрузочное и разгрузочное отверстия (см. патент РФ №1650324, МПК В 22 С 5/04, опубликован 23 мая 1991 г.).

Существенными недостатками известного смесителя являются:

- низкое качество производимых смесей ввиду большого и неравномерного износа лопастей смесителя, приводящего к загрязнению смесей материалом лопастей и снижению эффективности процесса резания слоя смеси в рабочей камере;

- большие энергозатраты на процесс смешивания по причине быстрого затупления режущих кромок лопастей.

Задачей изобретения является повышение качества производимых смесей и снижение энергозатрат на их приготовление.

Решение достигается тем, что в известном смесителе, содержащем неподвижную цилиндрическую чашу, в которой на приводном вертикальном валу установлен ротор и выполнены загрузочное и разгрузочное отверстия, согласно изобретению ротор снабжен дисковым резцом, расположенным наклонно относительно плоскости вращения ротора с возможностью вращения относительно своей оси, причем дисковый резец расположен под углом 20-50° относительно плоскости вращения ротора и под углом (-60)-(+60)° относительно радиуса ротора, при этом дно чаши выполнено в виде поверхности вращения, образующая которой является проекцией нижней режущей кромки дискового резца на вертикальную плоскость.

Предложенный смеситель для приготовления формовочных смесей имеет отличие в существенных признаках:

- ротор снабжен дисковым резцом;

- дисковый резец расположен под углом 20 -50° относительно плоскости вращения ротора;

- дисковый резец расположен под углом (-60)-(+60)° относительно радиуса ротора;

- дисковый резец расположен наклонно относительно плоскости вращения ротора с возможностью вращения относительно своей оси;

- дно чаши выполнено в виде поверхности вращения, образующая которой является проекцией нижней режущей кромки дискового резца на вертикальную плоскость.

Следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна".

Введение в конструкцию смесителя дискового резца, смонтированного на роторе, и расположение его наклонно под углом 20-50° относительно плоскости вращения ротора и под углом (-60)-(+60)° относительно радиуса ротора с возможностью вращения относительно своей оси приведет к снижению сил трения между смешиваемым материалом и передней поверхностью дискового резца. Возникает возможность увеличения скорости вращения ротора и интенсификации процессов приготовления с целью получения более однородных смесей. Выполнение дна чаши в виде поверхности вращения образующая которой является проекцией нижней режущей кромки дискового резца на вертикальную плоскость, предупреждает образование застойных зон в чаше смесителя и обеспечивает полную проработку объема чаши.

В предложенном решении все отличительные признаки взаимосвязаны и в сочетании с другими признаками позволяют получить новый технический результат - повысить качество производимых смесей и уменьшить энергозатраты на их приготовление. Следовательно, предложенное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид смесителя, на фиг.2 - вид А - вид на чашу сверху с разрезом дискового резца, на фиг.3 - вид Б (на фиг.2) - на резец сбоку и расположение дискового резца относительно плоскости вращения ротора.

Смеситель для приготовления формовочных смесей содержит неподвижную цилиндрическую чашу 1, в которой на приводном валу 2 установлен ротор 3 с дисковым резцом 4, расположенным под углом α относительно плоскости вращения ротора 3 и под углом β относительно радиуса ротора. Дно 8 чаши 1 выполнено в виде поверхности вращения, образующая которой является проекцией нижней режущей кромки дискового резца 4 на вертикальную плоскость. Дисковый резец 4 выполнен с возможностью вращения относительно своей оси 5. В чаше 1 выполнены загрузочное 6 и разгрузочное 7 отверстия.

Смеситель для приготовления формовочных смесей работает следующим образом.

Приводится во вращение ротор 3, и загружается через отверстие 6 доза перемешиваемого материала. При встрече материала с дисковым резцом 4 происходит его срезание, и поток материала по диску направляется на боковую поверхность чаши 1. Здесь, ввиду большой линейной скорости, дисковый резец 4 вращается, и относительное движение потока смеси и передней поверхности дискового резца 4 отсутствует. Поток смеси на боковой поверхности чаши тормозится и падает на дно, где вновь подхватывается дисковым резцом, и процесс перемешивания возобновляется. В ходе каждой фазы (резание потока и торможение на боковой поверхности) происходит относительное движение слоев материала и их активное перемешивание. Готовая смесь выгружается из чаши 1 при открывании разгрузочного отверстия 7.

Было выполнено экспериментальное приготовление формовочной смеси в лабораторной конструкции предлагаемого смесителя. При этом смеситель имел чашу d=230 мм, h=120 мм, дисковый резец d=80 мм был установлен на роторе 3 с углами установки относительно дна чаши 1 α=20-60° и относительно радиуса ротора β=(-70)-(+70)°, требуемый профиль дна 8 выполняли путем его вырезания дисковым резцом при закреплении его на заданных углах α и β в самотвердеющей формовочной смеси, уплотненной в чаше 1. Ротор 3 приводили во вращение с частотой 830 об/мин и загружали 1,5 кг смеси следующего состава:

- песок кварцевый, марка 1К02, в количестве 93%;

- глина латнинская в виде порошка в количестве 5%;

- вода в количестве 2%.

Были выполнены эксперименты по приготовлению формовочных смесей состава, указанного выше, с различными величинами углов α и β, результаты определения свойств смесей и потребляемой энергии приведены в таблице.

В экспериментах №4, 5, 8 смешивание дало неудовлетворительные результаты по качеству смеси, поэтому такие режимы установки дискового резца нецелесообразны.

При приготовлении смеси в течение 30 с в эксперименте №3 были достигнуты следующие свойства смеси:

- газопроницаемость 130 ед.;

- прочность на сжатие 55 кПа.

Приготовление той же смеси в лабораторных бегунах марки 0,17 в течение 3 мин показало следующие свойства смеси:

- газопроницаемость 70 ед.;

- прочность на сжатие 0,37 кг/см².

Замеры энергопотребления показали, что при приготовлении смеси энергопотребление составляет 36 кДж/кг, а энергопотребление в опытном смесителе составило 10 кДж/кг.

Использование изобретения позволит улучшить качество приготовления смесей, уменьшить энергетические затраты, а также упростить конструкцию смесителя и снизить трудоемкость его обслуживания.

Смеситель содержит цилиндрическую чашу, в которой на приводном вертикальном валу установлен ротор с дисковым резцом. Резец расположен наклонно относительно плоскости вращения ротора и имеет возможность вращения относительно своей оси. Резец устанавливают относительно плоскости вращения ротора под углом 20-50°, а относительно радиуса ротора под углом (-60)-(+60)°. При вращении ротора загружают смесь в чашу. Срезаемый диском материал направляется по диску на боковую поверхность чаши. При вращении диска относительное движение потока смеси и передней поверхности резца отсутствует, поэтому поток смеси тормозится и падает на дно чаши. Здесь смесь вновь подхватывается резцом. Обеспечивается активное перемешивание смеси, повышение качества смеси и снижение энергозатрат на их приготовление. 3 з. п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Смеситель для приготовления формовочных смесей, содержащий неподвижную цилиндрическую чашу, в которой на приводном вертикальном валу установлен ротор и выполнены загрузочное и разгрузочное отверстия, отличающийся тем, что ротор снабжен дисковым резцом, расположенным наклонно относительно плоскости вращения ротора с возможностью вращения относительно своей оси.2. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что дисковый резец расположен под углом 20-50° относительно плоскости вращения ротора.3. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что дисковый резец расположен под углом (-60)-(+60)° относительно радиуса ротора.4. Смеситель по п.1, отличающийся тем, что дно чаши выполнено в виде поверхности вращения, образующая которой является проекцией нижней режущей кромки дискового резца на вертикальную плоскость.