Способ приготовления формовочных песчано-глинистых смесей

Авторы патента:

B22C5/04 - измельчением, смешиванием, растиранием или перемешиванием

Изобретение относится к литейному производству. Ингредиенты смеси загружают во вращающуюся цилиндрическую чашу с вращающимися лопатками. Чашу вращают со скоростью, создающей давление в смеси, равное 0,14-0,9 от максимальной прочности смеси на сжатие. Лопатки вращают относительно чаши со скоростью, составляющей (-1,5) - (+1,0) от скорости вращения чаши. Такие параметры вращения обеспечивают получение смесей повышенного качества без абразивного износа зерен основы смеси и лопатки. 1 табл.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при приготовлении формовочных песчано-глинистых смесей.

Известны способы приготовления формовочных песчано-глинистых смесей, при которых обработку ингредиентов производят в неподвижной цилиндрической чаше вращающимся ротором с катками, плужками и разрыхляющими элементами /1/. Существенным недостатком данных способов является недостаточное качество производимых смесей за счет отсутствия однородности смеси, так как из-за малой интенсивности обработки часть связующего неравномерно распределена по зернам основной массы.

Из известных способов наиболее близким к заявляемому является способ приготовления формовочных песчано-глинистых смесей, при котором обработку ингредиентов производят во вращающейся цилиндрической чаше вращающимся ротором с лопатками, скорость вращения которых в 5-8 раз превышает скорость вращения чаши, т.е. приготовление смеси выполняется лопатками, а вращение чаши обеспечивает подачу следующих порций ингредиентов для обработки /2/. Существенным недостатком данного способа также является низкое качество производимых смесей ввиду недостаточной адгезионной связи между зернами основы и глиной и загрязнения их пылью зерновой основы и материала лопаток смесителя в результате их абразивной обработки.

Технической задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является повышение качества производимых песчано-глинистых смесей.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе приготовления формовочных песчано-глинистых смесей обработку ингредиентов производят во вращающейся цилиндрической чаше вращающимся ротором с лопаткой, при этом чашу вращают со скоростью, создающей давление в смеси, равное 0,14-0,9 от максимальной прочности смеси на сжатие, а лопатку относительно чаши вращают со скоростью, равной -1,5... +1,0 от скорости вращения чаши.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что при вращении чаши со скоростью, создающей давление в смеси, равное 0,14-0,9 от максимальной прочности смеси на сжатие, сжатая смесь срезается лопаткой, в результате чего усиливается адгезионная связь между зернами основы и глиной, создается равномерное распределение связующего по объему смеси, обеспечивается одинаковая толщина пленки глины на каждом зерне, а вращение лопатки относительно чаши со скоростью, равной -1,5... +1,0 от скорости вращения чаши, позволяет получать смеси повышенного качества без абразивного износа зерен основы и лопатки.

Вращение чаши со скоростью ₀ (рад/с) меньшей, чем создающей давление в смеси р, составляющее 0,14 от максимальной прочности смеси на сжатие ^max_сж, не обеспечивает равномерного распределения ингредиентов по объему смеси, при этом качество смеси понижается. Вращение чаши со скоростью большей, чем создающей давление в смеси, составляющее 0,9 от ^max_сж, не приводит к повышению качества смеси. Если скорость вращения лопатки относительно чаши ₁, определяемая по формуле ₁= _1н- ₀, где _1н - скорость вращения лопатки в неподвижной системе отсчета, составляет менее чем -1,5 или более чем +1,0 от скорости вращения чаши, то возникает повышенный абразивный износ зерен основы и лопатки, смесь насыщается продуктами износа, снижается ее качество.

Способ осуществляют следующим образом. Приводят во вращение чашу и лопатку, при этом чашу вращают со скоростью, создающей давление в смеси, равное 0,14-0,9 от максимальной прочности смеси на сжатие, а лопатку вращают относительно чаши со скоростью равной -1,5... +1,0 от скорости вращения чаши; загружают порцию огнеупорной основы - кварцевого песка, далее - порцию глины и после сухого перемешивания в течение 5-20 секунд вводят в смесь воду и выполняют окончательное смешивание в течение 10-100 секунд.

Для оценки влияния условий вращения на свойства смесей выполнен эксперимент на лабораторной установке с объемом рабочей цилиндрической чаши 5 дм³, имеющей отдельные приводы вращения чаши и лопатки в виде управляемых двигателей постоянного тока. Выполнялось приготовление смеси следующего состава: песок кварцевый марки 1К02 - основа, глина формовочная - 5%, вода – 3%. Масса каждой дозы составляла 4 кг, время приготовления - 30 секунд. Плотность смеси составляла после уплотнения 3 ударами стандартного копра 1600±50 кг/м³. Наибольшее давление в слое смеси определялось по соотношению /3/

р_н= ²₀(r²₀-r²_с)/2,

где ₀ - скорость вращения чаши, рад/с,

r₀=0,115 м - радиус чаши,

r_с=0,072 м - радиус свободной поверхности слоя смеси в чаше.

В процессе приготовления такой же смеси в лабораторных бегунах марки 017 в течение 10 мин получены следующие свойства: _сж=48 кПа, газопроницаемость 103.

Результаты приготовления формовочной смеси приведены в таблице.

Примечания:

1. Величина отношения р/ ^max_сж рассчитана с учетом максимального значения прочности смеси, полученного в эксперименте №13 ( ^max_сж=71 кПа).

2. В экспериментах №18, 19, 20 направление режущей кромки лопатки было обратным по сравнению с предыдущими экспериментами, т.к. при таких условиях вращающаяся лопатка обгоняет смесь, прижатую центробежными силами к стенкам чаши.

3. При приготовлении смеси в условиях, находящихся за оговоренными выше пределами, ее свойства не отвечают возможностям по ее практическому использованию. Например, в эксперименте №1 скорость вращения рабочей чаши недостаточна для создания требуемого уровня давления в смеси, поэтому получается смесь с малой прочностью. В экспериментах №8, 9, 17, 20 в смеси образуется избыточное количество пыли, поэтому существенно снижается газопроницаемость смеси.

Таким образом, при вращении чаши и лопатки с указанными скоростями происходит резание смеси лопаткой, в процессе которого в срезаемых слоях смеси возникают сдвиговые деформации, обеспечивающие активацию зерен основы смеси и равномерность распределения связующего, причем изменение скорости вращения лопатки в указанных пределах позволяет повысить качество приготовления формовочных песчано-глинистых смесей.

Источники информации

1. Матвеенко И. В., Тарский В. Л. Оборудование литейных цехов. - М.: Машиностроение, 1985. - С.46-53.

2. Frans Hoffman und Frans Szatmari. Schaffhausen Hinweise zur Pruning und praktischen Anwendung kalthartender Gissereisande // Gisserei 60 (1973) №5. - С.112-117.

3. Юдин С. Б. и др. Центробежное литье. - М.: Машиностроение, 1972. - С.18.

Формула изобретения

Способ приготовления формовочных песчано-глинистых смесей, при котором обработку ингредиентов производят во вращающейся цилиндрической чаше вращающимся ротором с лопаткой, отличающийся тем, что чашу вращают со скоростью, создающей давление в смеси, равное 0,14-0,9 от максимальной прочности смеси на сжатие, а лопатку относительно чаши вращают со скоростью (-1,5) - (+1,0) от скорости вращения чаши.

Изобретение относится к литейному производству

Вибрационная установка для регенерации формовочных смесей // 2165330

Изобретение относится к литейному производству

Способ приготовления суспензии для изготовления керамических форм и стержней // 2162763

Изобретение относится к литейному производству

Смеситель // 2151020

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

Активатор // 2140828

Изобретение относится к области литейного производства и строительству, в частности к устройствам для активации вяжущих веществ и строительных смесей

Смеситель периодического действия // 2130335

Барабанный смеситель // 2096125

Изобретение относится к области литейного производства, а именно, к устройствам для приготовления песчано-глинистых формовочных смесей

Барабанный смеситель непрерывного действия // 2087245

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к устройствам для приготовления песчано-глинистых формовочных смесей

Способ регенерации литейного отработанного песка // 2062173

Изобретение относится к способу регенерирующей обработки, преимущественно связанного глиной литейного отработанного песка для его повторного использования

Способ порционной регенерации отработанного литейного формовочного песка // 2061573

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу порционной регенерации литейного формовочного песка, преимущественно связанного глиной литейного отработанного формовочного песка для его повторного использования

Смеситель для приготовления формовочных смесей // 2243059

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

Смеситель для приготовления формовочной смеси // 2284875

Изобретение относится к смесителям периодического действия для перемешивания сыпучих материалов, в частности для приготовления формовочных смесей, используемых в литейном производстве

Разрыхлитель формовочной смеси // 2342219

Изобретение относится к области литейного производства

Способ смешивания и измельчения материалов // 2555913

Изобретение относится к способу смешивания и измельчения с использованием центробежных методов для сухого и мокрого измельчения кусковых, зерновых и порошковых материалов, а также для приготовления смесей. Измельчаемый материал (2) и мелющие тела (3) загружают во вращающуюся рабочую емкость (1). Слой измельчаемого материала и мелющих тел формируется на внутренней поверхности рабочей емкости под действием центробежных сил. Слой измельчаемого материала и мелющих тел обрабатывают с помощью неподвижной или вращающейся лопатки (5). Из слоя измельчаемого материала и мелющих тел, по крайней мере, одной лопаткой отделяют мелющие тела и направляют их на стенку рабочей емкости. Измельчаемый материал пропускают через сквозные пазы и/или отверстия в лопатке. Изобретение повышает производительность процесса измельчения и смешивания, сокращение длительности цикла обработки и повышение уровня дисперсности (тонины помола) измельчаемого материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ смешивания и измельчения материалов // 2564212

Способ предназначен для сухого и мокрого измельчения кусковых, зерновых и порошковых материалов, а также для приготовления смесей. Мелющие тела (3) и измельчаемый материал (2) загружают во вращающуюся рабочую емкость (1). Слой смеси (4) измельчаемого материала и мелющих тел формируется под действием центробежных сил на внутренней поверхности рабочей емкости. Слой смеси обрабатывают с помощью неподвижной или вращающейся лопатки. Обработку проводят по меньшей мере одной парой лопаток. Первой по направлению вращения рабочей емкости лопаткой (5) из пары отделяют из слоя смеси мелющие тела и формируют из них поток под углом γ1 к касательной внутренней поверхности рабочей емкости. Измельчаемый материал пропускают через сквозные пазы и/или отверстия первой лопатки. Второй лопаткой (6) необходимой длины отделяют измельчаемый материал от внутренней поверхности рабочей емкости и формируют поток под углом γ2 к касательной внутренней поверхности рабочей емкости измельчаемого материала. Направление движения потоков задают углом поворота φ первой и второй лопаток друг относительно друга. Изобретение повышает производительность процесса измельчения и уровень дисперсности (тонины помола) измельчаемого материала и смешивания, а также сокращает длительность цикла обработки и повышение. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для смешивания и измельчения // 2570048

Заявленное изобретение относится к литейному производству. Устройство содержит рабочую емкость с днищем и крышкой, размещенные внутри рабочей емкости ось с кронштейном и с лопаткой, имеющей режущую кромку, переднюю и заднюю поверхность. Лопатка, установленная на кронштейне, имеет сквозные от передней до задней поверхности пазы и/или отверстия. Наименьшая ширина пазов и/или отверстий в сечении, перпендикулярном их продольной оси, меньше наименьшего размера мелющих тел. Крышка соединена с приводом вращения, установленным на раме. Обеспечивается сокращение длительности цикла обработки и повышение уровня дисперсности измельченного материала. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

Устройство для смешивания, измельчения и активации с балансировкой // 2576464

Заявляемое изобретение относится к устройствам смешивания и измельчения материалов и может быть использовано в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Устройство содержит вращающуюся цилиндрическую рабочую емкость 1, внутри которой на роторе 5 равномерно установлены с помощью кронштейнов 4 лопатки 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13. С одной стороны рабочей емкости установлено загрузочное устройство 16 для загрузки обрабатываемого материала, а с другой стороны - устройство 17 для выгрузки материала. Лопатки образуют, по крайней мере, одну группу из четырех лопаток, в которой вторая и третья лопатки повернуты относительно первой на 180°, а четвертая лопатка установлена аналогично первой лопатке. Лопатки в других группах могут быть расположены так же, как и первые четыре лопатки, или повернуты относительно первой группы на любой угол. Рабочая емкость установлена на подшипниках 2 и на дополнительном подшипнике 19, расположенном между группами лопаток. Обеспечивается повышение надежности и долговечности устройства за счет исключения дисбаланса рабочей емкости и ротора с лопатками, снижение статических и динамических нагрузок на подшипниковые узлы. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для непрерывного смешивания и измельчения смесей из сыпучих материалов // 2576465

Изобретение относится к смешиванию и измельчению смесей сыпучих материалов и может быть использовано в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Устройство содержит вращающуюся цилиндрическую рабочую емкость 1, установленную на подшипниках 2, ротор 5 с лопатками 6, 7, 8 установленных на нем с помощью кронштейнов 4, выполненных в виде дисков со сквозными отверстиями. Между ободом диска и внутренней поверхностью рабочей емкости имеется зазор, величина которого меньше наименьшего размера мелющих тел, соприкасающихся с торцами диска. Наименьший размер пазов и/или отверстий в лопатках и отверстий в дисках меньше наименьшего размера мелющих тел, соприкасающихся с торцами диска. Лопатки снабжены фасонными выступами, а на дисках выполнены пазы, форма которых соответствует форме фасонных выступов. Лопатки закреплены на дисках с возможностью регулирования их положения относительно дисков. Обеспечивается улучшение однородности смешиваемого материала. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство для смешивания и измельчения // 2582165

Изобретение относится к оборудованию для приготовления сухих, влажных, пластичных и жидких смесей, используемых в любых отраслях промышленности, а также для мокрого и сухого измельчения материалов. Устройство содержит вращающуюся рабочую емкость 4, ось 9 с закрепленным на ней, по крайней мере, одним кронштейном 12 с лопаткой 13, имеющей сменное режущее лезвие 14. В оси 9 выполнены продольное отверстие 16, соединяющее рабочую камеру с внешней средой посредством вентиля 18, и продольное отверстие 17, соединенное с полостями кронштейна и лопатки. Режущее лезвие 14 закреплено в щелевом продольном отверстии лопатки с образованием щелевого зазора между торцом лопатки и торцевой кромкой режущего лезвия. Обеспечивается повышение эффективности измельчения и однородности по размерам измельченного материала, уменьшение износа лопаток. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство для смешивания и измельчения // 2589952

Изобретение может быть использовано для сухого и мокрого измельчения кусковых, зерновых и порошковых материалов, а также для приготовления смесей. Устройство содержит рабочую емкость 1, привод 4 вращения емкости, вращающуюся ось 2, размещенную в рабочей емкости, пару кронштейнов 7, 8, первую 9 и вторую 10 лопатки, закрепленные посредством рычагов 11 и 12 на кронштейнах. Один из кронштейнов закреплен на оси 2 неподвижно, а другой - с возможностью вращения. Кронштейны и лопатки установлены под углами, при которых направление схода измельченного материала и мелющих тел, с передней поверхности первой лопатки пересекает внутреннюю поверхность рабочей емкости за режущей кромкой второй лопатки. В лопатках выполнены сквозные пазы и/или отверстия, проходящие от передней до задней поверхности лопатки. Наименьшая ширина пазов и отверстий меньше наименьшего размера мелющих тел. Достигается повышение производительности процесса измельчения и смешивания и повышение уровня дисперсности измельчаемого материала.13 з.п. ф-лы, 14 ил.