Физические основы смешивания и классификация смесителей

Технологические свойства формовочных смесей зависят от рав­номерности распределения связующих материалов и технологических добавок по объему, а также от того, насколько равномерно покрыты зерна песка оболочкой связующего. Чем равномернее распределены сос­тавляющие смеси по ее объему, тем более высокими технологиче­скими свойствами будет обладать смесь. Равномерность распределения составляющих смеси и создание оболочек связующего вокруг зерен песка достигаются в процессе смешивания.

Процесс смешивания формовочных материалов условно можно разделить на два этапа: 1) смешивание составляющих смеси, 2) обво­лакивание зерен песка связующим материалом.

В процессе смешивания механизм смесителя создает в объеме смеси организованный поток составляющих. Внутри этого потока отдельные частицы, соударяясь, движутся беспорядочно. В процессе такого движения отдельные составляющие смеси распределяются между собой более или менее равномерно в зависимости от времени смешивания, конструкции смесителя, скорости их движения и т. д.

В смешивающих бегунах проис­ходит уплотнение смеси под катками и последующее раз­рушение уплотненных слоев. Это сопровождается перемещением смешиваемых объемов относительно друг друга, что обеспечивает обволакивание зерен песка глиной.

Основным оборудованием для приготовления формовочной смеси в каждой смесеприготовительной установке является смеситель.

По характеру работы смесители подразделяются на: смесители периоди­ческого действия и смесители непрерывного действия. В смесителях периодического действия материал перемешивается отдельными порциями (замесами). Каждая новая порция можетбыть загружена в смеситель лишь после выгрузки из него предыдущего замеса. В смесителях непрерывного действия загрузка, перемешивание и выгрузка готовой смеси ведутся одновременно и непрерывно. Ма­шины этого типа более производительны и экономичны по сравнению со смесителями периодического действия. Смесители непрерывного действия наиболее полно отвечают требованиям полной автоматизации про­цесса.

По конструктивным признакам различают катковые, центробежные (маятниковые), лопастные и барабанные смесители. В литейных цехах наиболее распространены катковые и центробежные смесители.

Катковые смесители (бегуны)

Катковые смесители (бегуны) имеют неподвижную чашу 1 (рис. 38) и два гладких катка 2 (посаженные на оси 4), которые катятся по слою смешиваемого материала вокруг центрального вертикального вала 3. При помощи плужков 5 и 6 смешиваемый материал направ­ляется под катки. Катки смонтированы на кривошипах таким обра­зом, что при попадании под них случайных твердых предметов могут приподниматься и пропускать последние.

Между катками и днищем чаши имеется регулируемый зазор D (до 25 мм), который предотвращает дробление катками песчаных зерен смеси. Готовый замес выгружается из смесителя через люк 7 в днище чаши. Загрузка исходных материалов и выгрузка смеси осуществляется периодически.

В зарубежной практике распространены катковые смесители с резиновыми катками с пневматической камерой (наподобие автомобильного колеса). Днище и борта чащи также облицовываются резиновыми пластинами. Такое исполне­ние дает хорошее качество смешивания в результате большего коэф­фициента трения между резиной и компонентами смеси и обеспечивает высокую производительность смесителей. Срок службы таких катков и чаши больше, чем катков в обычном металлическом исполнении.

Катковые смесители непрерывного действия(рис. 39), состоят из двух смежных чаш 1 и 2, имеющих проем в месте сопряже­ния. Механизмы смеши­вания в чашах син­хронно вращаются в противоположные сто­роны, перемешивая ма­териалы и передавая их из одной чаши в другую. Составляющие смесь ма­териалы подаются не­прерывно в правую ча­шу, где вращающиеся скребки 3 подхватывают загруженный материал и перемещают его к каткам 4 и далее к боковой поверхности чаши плужками 5.

Рис. 38. Схема смесителей с вертикальными катками

Под действием центробежных сил в месте сопряжения обеих чаш смесь переносится в левую чашу смесителя, а затем возвращается в пра­вую и т. д. Однако из левой чаши в правую смесь возвращается в несколько меньшем количестве. Часть смеси за каждый оборот смешивающего механизма вы­дается через постоянно открытый люк в днище чаши. Бегуны рабо­тают с периодической и непрерывной загрузкой.

Рис. 39. Катковые смесители непрерывного действия