Лопастные (шнековые) смесители

Конструкция смесителя. Лопастный смеситель (рис. 1.3.3.1) представляет корытообразный корпус 3, внутри которого вращаются два горизонтальных вала 1 с насаженными на них лопастями 2. При вращении валов винтообразные лопасти захватывают материал и перемещают его как по окружности, так и вдоль корпуса смесителя. Благодаря этому, а также трению о стенки корыта частицы материала перемешиваются. При перемешивании материал разрезается лопастями и перебрасывается ими. Однако смесь перетирается и уплотняется при этом в очень малой мере и полного обволакивания зерен песка глинистой оболочкой не происходит.

По этой причине лопастные смесители не получили широкого распространения и применяются преимущественно тогда, когда технологически возможно приготовление наполнительных или единых смесей с небольшим процентом освежения, а также для приготовления жидких самотвердеющих смесей (ЖСС) и холодно твердеющих смесей (ХТС).

Вместе с тем у этих смесителей есть ряд достоинств: простота конструкции и надежность действия, небольшое потребление энергии и высокая производительность.

Рис. 1.3.3.1. Лопастный двухвальный смеситель

Лопастные смесители непрерывного действия имеют особенно высокую производительность, так как у них можно исключить из общего цикла время, идущее на непроизводительные операции, связанные с загрузкой материалов и выгрузкой готовой смеси. Непрерывность действия смесителей позволяет надежно автоматизировать весь комплекс смесеприготовительных операций.

В зависимости от вида связующего вещества, а также от физико-механических свойств получаемой смеси угол установки лопастей можно изменять, в результате чего меняется шаг винтовой линии и скорость перемещения материалов вдоль смесителя, а следовательно, и продолжительность перемешивания (в смесителях непрерывного действия). В этих же смесителях несколько последних пар лопастей повернуты так чтобы создавать встречное движение материала, вызывающее подпор смеси и поддерживающее нужную высоту слоя материала в корыте.

В смесителях периодического действия перемешивание производится в течение определенного времени. При этом материал вдоль корыта не перемещается, а поднимается лопастями вверх. Замес выгружается либо путем поворота корыта, либо через открываемое днище.

В смесителях непрерывного действия загруженные материалы и смесь непрерывно перемещаются вдоль корыта, причем твердые компоненты загружаются в голове смесителя (зона сухого перемешивания), жидкие – на среднем участке (зона увлажнения), а окончательное перемешивание происходит на самом длинном участке смесителя, в его конце, ближе к выгрузочному отверстию (зона влажного перемешивания).

Основы расчета. Производительность смесителя периодического действия определяется по формуле

,

где – число замесов, с^-1;

– масса одного замеса, кг.

Число замесов может быть найдено из выражения

где – соответственно продолжительность загрузки материалов, перемешивания и выгрузки готовой смеси, с.

Продолжительность загрузки и разгрузки зависит от конструкции машины, а время перемешивания определяется видом приготовляемой смеси.

Производительность смесителя непрерывного действия определяется по формуле

,

где – емкость смесителя, м³;

– время перемешивания, с.

Массовая емкость смесителя зависит в основном от его геометрических размеров, степени заполнения корыта смесью и др.

Порядок определения геометрических размеров следующий:

а) по заданной теоретической производительности смесителя определяют его емкость по массе замеса (кг) и по объему (м³);

б) задавшись коэффициентом заполнения смесителя и числом парных лопастей на каждом валу, определяют радиус корпуса смесителя ;

в) находят все размеры корпуса, выраженные через .

Массовая емкость смесителя

.

Емкость смесителя по объему смеси

где – заштрихованная на рис. 1.1.3.3.2 площадь поперечного сечения корыта смесителя, м²;

– длина рабочей части корыта, м;

– коэффициент заполнения корыта смесью: ;

– плотность разрыхленной смеси, кг/м³;

– угол наклона лопастей к горизонту: ;

– число парных лопастей (общее число лопастей на обоих валах принимается обычно для смесителей периодического действия 28 – 40, для смесителей непрерывного действия 36 – 64);

– радиус днища смесителя, м.

Рис. 1.3.3.2. К расчету лопастного смесителя

Из рис. 1.3.3.2 видно, что расстояние между осями валов

где – модуль зубчатых колес привода смесителя;

– число зубьев колес.

Таким образом, общая ширина корпус смесителя .

Длина корпуса смесителя зависит от числа парных лопастей на каждом валу. Высота корпуса зависит от длины лопастей, радиуса и степени заполнения смесителя. Так, у смесителей периодического действия , у смесителей непрерывного действия .

Для изготовления стержней и форм из холодно твердеющих (ХТС) и жидких (ЖСС) самотвердеющих смесей применяют лопастные (шнековые) смесители моделей 4727, 4731, 4732, 4737 АМД-6 и АМД-15.

Смеситель мод. 4727 (рис. 1.3.3.3) представляет собой стационарную установку с пультом управления 1. Сухой кварцевый песок из основного стационарного бункера, расположенного над установкой, поступает в приемный бункер 6 машины, откуда через шиберный дозатор 5 кварцевого песка в шнековый смешивающий механизм 2 с индивидуальным приводом 7. В шнеке песок смешивается с катализатором, который подается насосом 8 из специальной емкости, расположенной в нижней части станины 9, по одному из шлангов 10 через разбрызгивающую трубку 4. Одновременно из емкости, также расположенной в нижней части станины, аналогичным образом подается смола в шнек через разбрызгивающие трубки 3. По мере вращения шнекового механизма все компоненты смеси смешиваются и перемещаются к разгрузочному патрубку 11, откуда попадают в стержневой ящик.

Рис. 1.3.3.3. Лопастный (шнековый) смеситель

Стационарные двухплечие поворотные смесители модели 19653 (рис. 1.3.3.4) предназначены для приготовления холоднотвердеющих смесей и заполнения ими опок или стержневых ящиков в литейных цехах в условиях единичного и серийного производства.

В основу работы смесителя положен способ двухступенчатого смешивания ХТС. В камере предварительного смешивания в двух раздельных желобах смешиваются песок со связующим и песок с отвердителем, в камере окончательного смешивания (вихревой головке) быстро смешиваются оба потока смеси.

В качестве связующего можно применять различные смолы и отвердители, например смолу БС-40, а в качестве отвердителя – водный раствор ортофосфорной кислоты 75 – 85 %-ной концентрации.

Благодаря раздельному смешиванию компонентов можно получать смеси с малым временем «живучести». Исключаются потери смеси во время остановок смесителя и потери времени на очистку камеры смешивания от застывшей смеси.

Смеситель модели 19653А1 имеет дополнительный насос-дозатор для жидких добавок, модели 19653А2 – дозатор порошкообразных добавок, модели 19653А5 – дополнительный насос-дозатор для жидких добавок и дозатор порошкообразных добавок. Величина дозы каждого компонента регулируется бесступенчато. Смеситель обслуживается одним оператором.

Основные узлы: станина (основание) 1; камера предварительного смешивания 2; камера окончательного смешивания (вихревая головка) 3; система дозирования компонентов 4; органы управления 5.

а	б
Рис. 1.3.3.4. Смеситель непрерывного действия двухжелобный с «вихревой» головкой

Примером лопастного смесителя может служить также автоматизированная установка для изготовления самотвердеющих смесей (рис 1.1.3.3.5). Подача сухого песка в смеситель 12 производится ленточным питателем 14 из бункера 17, в который он поступает по ленточному конвейеру 1. Древесный пек подается винтовым питателем 15 из бункера 13. Отвердитель дозируется из бункера 5 непосредственно в смеситель.

Рис. 1.3.3.5. Схема установки лопастного смесителя для приготовления самотвердеющих смесей (ЖСС)

Подготовка жидкой композиции осуществляется следующим образом. Жидкое стекло из бака 7, поверхностно-активное вещество и сода из баков 6 через дозаторы 8 и распределитель 9 поступают в баки-мешалки 10, где тщательно перемешиваются с добавлением воды и затем по трубопроводу 4 нагнетаются в промежуточный бак 2. Из бака жидкая композиция выдается с помощью дозатора 3 в один из лопастных смесителей 12.

Жидкая самотвердеющая смесь, получаемая из смесителя, заливается в стержневые ящики 11, располагаемые на реверсивном транспортере 16.