Смеситель формовочных материалов Советский патент 1984 года по МПК B22C5/04 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для приготовления формовочной-и стержневой смеси повьштенного качества. Известен смеситель формовочных материалов (бегуны) с катками, ара- j вдающимися вокруг горизонтальной осиС1| Известен смеситель формовочных материалов, содержащий привод, цилиндрическую чашу с горизонтальным дном, вертикальный вал, проходящий через центр чаши, траверсу с установленными на ней двумя катками и плужками. Приготовление смеси в бегунах осуществляется за счет поочередного ее сминания катками и рыхления плужками 121. : Однако из-за уплотняющего действи катков приготавливаемая на бегунйх смесь содержит большое количество комков повышенной плотности, снижающих ее качество. Известны смесители с рыхлителями, содержащие привод, цилиндрическую чашу с горизонтальным дном, вертикальный вал, траверсу, катки и мешалки (рыхлители) 31, Однако данные смесители сложны по конструкции, а некоторые .их образцы имеют отдельный привод рыхлителя, что удорожает их стоимость и усложняет эксплуатацию. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смеситель для сыпучих материалов, содержащий привод, цилиндрическую чашу с горизонтальным дном, проходящий через центр чаши вертикальный вал, связанный с приводом нижним концом, траверсу, установленную на верхнем конце вертикального вала, соединенные с траверсой плужки каток, установленный в подшипниках корпуса, размещенного на траверсе, вал рыхлителя, выполненного в виде консольно установленной на нем ступицы, к которой одним концом крепятся пальцы 4. Процесс смесеприготовления в известном смесителе сопровождается перемешиванием смеси рыхлителем наряду с ее уплотнением ка-тком и рыхлением плужками. Применение рыхлителя поз воляет улучшить качество смеси за счет сокращения в ней крупных комков Однако известный смеситель сложен по конструкции, так как содержит зубчатое колесо, установленное на стойке, два дополнительных вертикальных вала, соединен ьгх цепной передачей, на одном из валов установлен рыхлитель. Зубчатая и цепная передача для привода рыхлителя помещены в герметичный корпус, наполненный маслом. Сложность конструкции смесителя снижает его надежность и приводит к дополнительным трудозатратам при эксплуатации. Цель изобретения - улучшение качества приготовляемой смеси и повышение надежности работы путем упрощения конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в смесителе формовочных материалов, включающем привод, цилиндрическую чашу с горизонтальным дном, проходящий через центр чаши вертикальный вал, связанный с привбдом нижним концом, траверсу, установленную не верхнем конце вертикального вала, соединенные с траверсой плужки, каток, установленный в подшипниках корпуса, размещенного на траверсе, вал рыхлителя, выполненного в виде консольно установленной на нем ступицы, к которой одним концом крепятся пальцы, корпус установлен с возможностью вертикального перемещения, вал рыхлителя расположен горизонтально, каток жестко закреплен на противоположном его конце, а свободные концы пальцев рыхлителя расположены на соосной с валом цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу катка. На фиг. 1 изображен смеситель, разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху на фиг. 3 - схема сил, действующих на каток; на фиг. 4 - то же, действующих на рыхлитель. Смеситель состоит из привода 1, выполненного в виде электродвигателя, соединенного с редуктором, цилиндрической чаши 2 с горизонтальным дном и обечайкой, вертикального вала 3, на котором установлена траверса 4. На траверсе при помощи направляющих 5 установлен корпус 6 с возможностью перемещения в вертикальном направлении. В корпусе на подшипниках 7 установлен горизонтальный вал 8, на противоположных концах которого на шпонках 9 жестко установлены каток 10 и рыхлитель 1 1, представляющий собой радиально ориентированные пальцы (лопасти) 12, жестко связанные с цапфой 13. Плужки 14 и 15 крепятся к корпусу на кронштейнах 16 и 17. Высота подъема корпуса над траверсой регулируется винтами 18. Смеситель работает следующим образом. От привода 1 крутящий момент через вертикальный вал 3 передается .на траверсу 4. Вращение траверсы вызывает вращение корпуса 6, в результате чего каток 10 и рыхлитель 1 приходят во вращение вокруг вертикальной оси, проходящей через центр смесителя. В смеситель загружают формовочные материалы (не показаны), которые заполняют промежуток между катком и дном чаши, под катком формируется спой уплотненной смеси. При попадании под каток комков горелой смеси или металлических включений он вместе с корпусом и рыхлителем приподнимается по направляющим 5. За счет трения между слоем уплотненной смеси и катком последний передает крутящий момент через горизонтальный вал на рыхлитель, вращение которого происходит навстречу движению. Такая работа смесителя выполняется при условии превьш1ения крутящим моментом на катке момента сопротивления движению рыхлителя. Смеситель модели 1А-11 имеет объе замеса 0,25 м, диаметр чаши 1670мм ширину катка 400 мм. Усилие прижатия катка к смеси (фиг. 3) составляет P q- , где - нагрузка на еди ницу ширины катка, q 20 кП/м; VL - ширина катка. Тогда Р 20 кН/м0,4 м 8 кН. Сила трения Т , действующая по касательной к поверхности катка, определяется из равенства , где f - коэффициент трения смеси о поверхности катка, его величину принимают равной 0,7, тогда 1 5,6 кН. Крутящий момент, развиваемый силой трения, равен , где г - радиус катка; 5,6 кН-0,45 м 2,52 кН м. Момент сопротивления вращению кат ка Mt находят как сумму моментов сопротивления повороту пальцев рыхлите ля (лопасти): рде и - чис ло погруженных в смесь лопастей. Момент сопротивления повороту лопасти находят из соотношения: Мд S Ctl-t где - поверхность среза смеси при движении лопасти; предельное напряжение среза перемешиваемой смеси равно 10 кПа; iCi - радиус действия сосредоточенной нагрузки, эквивалентной рассредоточенной и равно 300 мм из условия загрузки смеси на высоту 300 мм (фиг. 4). При движении лопасти перед ней формируется призма из уплотненной смеси, по роковым поверхностям которой происходит срез смеси, в результате чего возникает сопротивление движению лопасти. Ширина лопасти равна 0,05 м, тогда: В Uj-n 2 , где - ширина лопасти; - высота загрузки смеси, 0,05 м0,3 м 2 0,03 м2 . Тогда Мл 0,03 м. 10 кПа0,3 м 0,09 кНм. Эта величина принята заведомо большей, так как срезающие усилия действуют под углом к ряду лопастей, которые расположены в рыхлителе рядами по 4 щтуки, ряды сориентированы друг к другу под углом 30°, при загрузке смеси на высоту 300 мм в смеси 5 рядов лопастей (20 штук), тогда М 20 0,09 кИм 1,8 кНм, что в 1,4 раза меньше Mv;u . Таким образом, смеситель с рыхлителем на базе Модели 1А-11 работоспособен. Кроме того, радиальное ориентирование пальцев (лопастей) рыхлителя на горизонтально расположенном валу имеет ряд преимуществ по сравнению с прототипом. Работа известного рыхлителя приводит к разбрасыванию смеси в стороны от оси его вращения, т.е. удалению смеси из зоны рыхлителя и зоны интенсивного смесеприготов.пения. Предлагаемый рыхлитель гонит смесь перед собой, частично пропуская ее через промежутки между пальцами. При этом увеличивается время пребывания смеси в зоне интенсивного смесеприготовления и в зоне рыхлителя. Кроме того, предлагаемый рыхлитель имеет большое исло пальцев, что позволяет интенсифицировать процесс смесеприготовления (рыхления). Важное качение имеет длина пальцев рыхлителя. Если расстояние от оси вращения до крайней точки меньше радиуса катка, то часть смеси остается под рыхлителем и не подвергается рыхлению. При обратном соотношении размеров пальцы рыхлителя задевают за дно чаши, в результате чего работа смесителя нарушается. Выполнение паль

51

цев и виде полос может интенсифицировать процесс смесеприготовления.

Лабораторный смеситель надежно работает при загрузке в чашу 2 кг смеси. Исследо лние комковатости смеси, приготовленной на предлагаемом смесителе, подтверждает положительный эффект его применения.

Исследование комковатости формовочной смеси проводилось на лабораторном смесителе модели 018М, конструкция которого изменялась в соответствии с аналогом, прототипом и предлагаемым устройством.

Перемепшванию подвергалась смесь следующего состава,%: отработанная смесь 95, кварцевый песок 3, молотая глина 2, вода 4,5.

Приготовленную смесь последовательно просеивали через сита с размером ячеек 30, 25, 20, 15, 10 и

2036

5 мм и взвешивали остаток ча сите. Затем рассчитывали процентное отношение остатка на сите к общей массе приготовленной смеси. Результаты 5 экспериментов приведены в таблице.

Достигнуто не только сокращение суммарного состава комков размером более 15 мм до 16,2% (снизилось по сравнению с известным на 40%, аналогом на 55%), но и изменение характера распределения комков в смеси. По сравнению с известным смесителем содержание комков с размером 30-20 мм уменьшилось в 2-3 раза. Упрощение конструкции предлагаемого смесителя повышает его надежность и уменьшает расходы при эксплуатации. Экономический эффект от внедрения изобретения составляет 2,88 тыс.руб. на один .смеситель с объемом замеса 0,25 м.

СМЕСИТЕЛЬ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий привод, цилиндричес- кую чашу с горизонтальным дпом, проходяишй через центр чаши вертикальный вал, связанны с приводом нижним концом, траверсу, установленную на верхнем конце вертикального вала, соединенные с траверсой плужки, каток, установленный в подшипниках корпуса, размещенного на траверсе, вал рыхлителя, выполненного в виде консольно установленной на нем ступищ,, к которой одним концом крепятся пальцы, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества приготовляемой смеси и повышения надежности работы путем упрощения конструкции, Q в корпус установлен с возможностью вертикального перемещения, вал рыхлите(Л ля расположен горизонтально, каток жестко закреплен на проти ополож)1ом его конце, а свободные концы пальцен рыхлителя расположены на соосной с валом цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу катка.

С двумя катками и 11,8 8,7 7,8 плужками LI С одним катком и рыхлителе извест7,6 7,3 6,2 ным А 2,6 2,1 2,9 ПреДлагаемьй смеситель

/J 7,7 7,8 6,9 49,3 6,1 8,3 10,1 54,4 8,6 16,9 18,6

-;: :-.;:.;o.-.;:y-j:; fv :.;-.; ;-:

/

X;

риг.З

to

У//// //

Л

//////////// /////////;

fZ cp-m