Способ приготовления формовочных и стержневых смесей и установка для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК н 9 42" 1761377 А 1 О 11/О 5 В 22 С 5/08,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТ АВТО РС лотненной катками слоя смеси в смесителе и введение воды в зависимости от разности заданного и определенного значения уплотняемости смеси. Уплотняемость смеси оп. ределяют по формуле У = А+ ВН - Сп 1, где У - уплотняемость смеси, О/,; Н - высота слоя смеси, уплотненной катком смесителя, мм; а - масса замеса, кг; А, В, С - постоянные коэффициенты, Реализация способа осуществляется в устройстве, включающем смеситель 1 с приводным вертикальным валом 9, вертикальные катки, измеритель 3 высоты смеси 2, регулятор 4, Измеритель высоты выполнен в виде троса; одним концом соединенного с рычагами катков и расположенного в трубе, верхняя часть которой установлена соосно приводному вертикальному валу 9, второй конец троса укреплен в подвижном штоке, соединенном посредством муфты с первичным преобразователем линейного перемещения, выход которого, как и выходы задатчиков уплотняемости смеси 5 и суммарной массы исходных компонентов 6, соединены с входами регулятора 4, а его выход соединен с приводом вентиля трубопровода подачи воды. 2 с.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. А.Кривиц в и А.Г.Ар Изобре производст для пригото вых смесей щающими емых в лит тение относится к л ву и может быть испо вления формовочных и в смесителях с вертика я катками, широко и ейной производстве. исходных компон в смесителе, отбо портирование в и измерение уплот мой смеси по сте предварительно у ками слой смеси значения уплотня дение воды в сме нтов, их перемешивание из смесителя и ее транс- мерительное устройство, яемости приготавливае 1 ени внедрения катка в ,отненный другими катсравнение измеренного мости с заданным и вве итель до достижения ратеиному ьзовано стержне- ьно-вра- спользупособ приготовл включающий д я формаирование Извес очной см(71) Всесоюзный научно-исследовательский . институт литейного машиностроения, литейной технологии и автоматизации литейного производства(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ И СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в.литейном производстве при приготовлении формовочных и стержневых смесей в смесителях с вертикально-вращающимися катками для повышения качества приготавливаемых смесей и сокращения энергозатрат, а также . повышения надежности установки для приготовления смеси. Сущность изобретения: способ включает дозирование исходных компонентов, их перемешивание в смесителе с вертикальными катками, непрерывное определение уплотняемости по высоте уп 1761377венства измеренного и заданного значения уплотняемасти смеси,В данном техническом решении регулирование подачи воды в смеситель производится по результатам измерений уплотняемости смеси, полученным вустройстве, находящемся за пределами смесителя и соединенн.м со смесителем транспортной коммуникацией, что повышает энерго- затраты на приготовление смеси и снижает качество регулирования, ввиду дополнительных погрешностей измерения уплотняемости смеси, вызванных транспортным запаздыванием операции измерения уплотянемости и низкой представительностью контролируемой выборки, как правило менее 1 ОД массы пригатавливаемой смеси, Увеличение представительности выборки увеличивает возврат в смеситель неперемешанной смеси, снижает производительность смесителя и увеличивает затраты на приготовление смеси.Известен способ приготовления формовочных и стержневых смесей, принятый за прототип, включающий дозирование исходных компонентов, их перемешивание в смесителе с . вертикальными катками, непрерывный контроль высоты слоя смеси и подачу воды в смеситель при равенстве измеряемой высоты слоя смеси заданному уровню.Известная установка для приготовления формовочных и стержневых смесей, выбранная в качестве прототипа заявляемого устройства, содержит дозатары исходных компонентов, смеситель. с приводным вертикальным валом, на котором укреплена траверса, снабженная втулками и шарнирно-установленными рычагами, с шарнирно- установленными вертикальными. катками, измеритель высоты смеси, закрепленный на траверсе смесителя, регулятор, соединенный с вентилем трубопровода воды.Недостатком известного способа и устройства является то, что контролируется нестабильная поверхность разрыхленной смеси, расположенная между торцовой поверхностью катка и обечайкой смесителя, что приводит к большим колебаниям датчика уровня смеси, расхода воды и уплотняемости смеси, Кроме того, средство для измерения высоты слоя смеси, используемое при реализации способа, вносит дополнительные погрешности при измерении уплотняемости смеси, т:к, им контролируется незначительная часть поверхности смеси, расположенной в смесителе (не более 5;4), д скольжение датчика в абразивной формовочной смеси приводит к его износу, изменению массы и формы из-за налипаниясмеси, что влияет на величину его погружения в смесь и результаты измерений, снижает надежность установки. Использование датчика уровня смеси создает дополнительное сопротивление движению траверсы смесителя и требует дополнительных энергозатрат. Известный способ не позволяет вести регулирование процесса приготовления смеси в случае изменения массы замеса постоянство массы замеса.Целью изобретения является повышение качества приготавливаемой формовочной смеси и сокращение энергозатрат при приготовлении смесей, а также повышение надежности установки для приготовления смеси.Поставленная цель достигается тем, что в способе автоматического регулирования 20 уплотняемости формовочных и стержневых смесей, включающем дозированиЕ: исходных компонентов, их перемешивание в смесителе с вертикальными катками, непрерывное определение уплотняемости по вы 25 соте слоя смеси в смесителе и введение воды в зависимости от разницы заданного и измеряемого значений уплотняемости смеси, согласно заявляемому изобретению, измеряют высоту уплотненного катком слоя 30 смеси, а уплотняемость смеси определяютпо формуле У = А+ ВН - Сп 1; где У - уплотняемость смеси, о;Н - высота слоя смеси, уплотненной катком смесителя, мм;т - суммарная масса компонентов смеси, кг; А, В, С - постоянные коэффициенты Поставленная цель достигается также тем, что в установке для приготовления формовочных и стержневых смесей, включающей дозаторы исходных компонентов,смеситель с приводным вертикальным валом, на котором укреплена траверса, снабженная плужками и шарнирно-установленными рычагами с шарнирно-установленными вертикальными катками, измеритель 50 высоты смеси, закрепленный на траверсе смесителя, регулятор, соединенный с вентилем трубопровода воды, согласно изобретению, измеритель высоты смеси выполнен в виде троса, одним концом соединенного с рычагом катка и расположенного в трубе. верхняя часть которой установлена соасно приводному вертикальному валу, второй конец троса укреплен в подвижном штоке, расположенном в трубе, соосной вертикальному валу, и соединенном с муф 1 ай, которая 55 10 формовочной смеси, т.к, он рассчитан насоединена с первичным преобразователемлинейного перемещения, выход которого,также как и выходы эадатчиков уплотняемости смеси и суммарной массы исходныхкомпонентов, соединены с входом регулятора, а его выход соединен с приводом вентиля трубопровода воды.Проверка предложенного способа проведена во ВНИИлитмаш на базелабораторного смесителя с вертикально-вращающимися катками с номинальным объемом замеса 0,005 мз.Испытания проводились на смесях следующего состава:песок кварцевыймарки 1 К 01 А Люберецкого карьера 89-94;бентонит активированный болгарский 6;вода 5%,масса замеса 4 - 5 кг,Перед началом каждого опыта измерялось; расстояние между днищем смесителяи одним из катков с погрешностью +0,1 мм:сыпучие компоненты смеси взвешивались спогрешностью ч.З г, доза воды отмеряласьмерным цилиндром и с погрешностью .1мм.Испытания проводились в следующейпоследовательности.В работающий смеситель загружали песок с бентонитом, перемешивали 1 мин, ивводили дозу воды, Измерение минимального расстояния от днища смесителя до цилиндрической поверхности катка производили рейсмусом при остановленном смесителе. Измерение расстояния между днищем.и катком повторялось в каждом опыте10 раз с интервалом 1 мин при общем времени смешивани 10 мин. Иэ приготовленной смеси отбирали три пробы. определялиих уплотняемость на измерителе уплотняемости мод. 315 - С 1 фирмы "Г.Дитерт"(США).По результатам экспериментов определяли максимальную высоту слоя смеси, уплотненной катком смесителя, и среднеезначение уплотняемости смеси,В результате обработки данных, приведенных в таблице, получена обобщеннаяэмпирическая зависимость между уплотняемостью смеси (У), высотой слоя смеси (Н),уплотненной катком смесителя, и массойзамеса (гп)У=А+ ВН - Св,где А, В, С - постоянные коэффициенты,При влагосодержании от 0 до 2,75 исодержании бентонита 6% методами ре 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 грессионного анализа установлено, что вышеуказанная зависимость имеет вид У = 7,67 + 6,096 Н - 10.609 тп Коэффициент регрессии управления 0,88,Коэффициент данных таблицы показывает, что погрешность метода при содержании воды в диапазоне 2,5-2,75 при уплотняемости смеси 50 5 (в диапазоне реальных требований к формовочным смесям в литейных цехах) составляет от 6,4 до 14,20 , Среднее значение относительной погрешности измерения уплотняемости в указанном диапазоне равно 9,4 и соизмеримо с допустимой величиной погрешности равной ч% согласно п.2 ГОСТ 23409.13- 78.На фиг,1 представлена схема установки для приготовления формовочных и стержневых смесей; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.З - вид по стрелке А на фиг,1, на котором изображен измеритель высоты уплотненной смеси в разрезе.Установка для приготовления формовочных и стержневых смесей содержит смеситель 1 с уплотняемой смесью 2, измеритель 3 высоты уплотненной смеси 2, регулятор 4, эадатчики уплотняемости смеси 5 и суммарной массы компонентов 6 и дозатор воды 7.Смеситель 1 снабжен чашей 8, вертикальным валом 9, соединенным с приводом смесителя (не показан), траверсой 1.0, установленной на вертикальном валу 9, снабженной плужками 11, 12, рычагами 13, 14, шарнирно соединенными с траверсой 10 и вертикальными катками 15, 16.Измеритель высоты уплотненной смеси 3 (см, фиг.З) включает трос 17, уложенный в трубе 18, шток 19, муфту 20, первичный преобразователь линейного перемещения 21, манжеты 22, 23,24, направляющие шпильки 25. Труба 18 крепится к траверсе 10 хомутами 26 и винтами 27, Нижний конец троса 17 вставлен в отверстие рычага 13 и закреплен в нем винтом 28, а верхний конец троса закреплен в штоке 19 винтом 29. Верхняя вертикальная часть трубы 18, шток 19, муфта 20 и преобразователь линейного перемещения 21 установлены соосно вертикальному валу 9. Труба 18, рычаг 13 и шток 19, а также муфта 20 и крышка смесителя 30 соединены эластичными манжетами 22, 23, 24, К верхнему концу штока 19 винтом 31 и шайбой 32 крепится внутреннее кольцо радиального подшипника ЗЗ, внешнее кольцо которого установлено в корпусе муфты 20, к которой шпильками 25 крепится10 15 20 У=А+ВН - Сщ 25 30 35 40 50 55 крышка 34. Крышка 34 винтом 35 соединена с плунжером 36 первичного преобразователя линейного перемещения 21, Крепление преобразователя 21 к крышке 30 смесителя производится гайкой 37. Шпильки 25 расположены в отверстиях крышки 30 смесителя и закрыты колпаком 38. Выход преобразователя 21, входящего в измеритель высоты уплотненной смеси 3 фиг,1), соединен с регулятором 4, два других входа регулятора 4 соединены с задатчиком уплотняемости 5 и задатчиком суммарной массы исходных компонентов 6. Четвертый вход регулятора 4 соединен свыходом расходомера воды 39, входящего в дозатор воды 7. Выход регулятора 4 соединен с приводом 40 вентиля 41, установленного на трубопроводе воды 42. В регулятор 4 введен закон регулирования следующего вида: где У - уплотняемость смеси, %;Н - высота слоя смеси 2, уплотненной катком смесителя, мм,гп - масса завеса, равная массе доз исходных компонентов и дозы воды, прошедшей через дозатор воды 7;А, В, С - постоянные коэффициенты.Для очистки цилиндрической поверхности катков 15, 16 от лишней формовочной смеси 2 используются очистные скребки 43, 44, закрепленные на рычагах 13. 14. Зазоры между рабочими кромками плужков 11, 12, днищем и обечайкой смесителя не должны превышать 1 - 2 мм. Подача компонентов смеси 2 осуществляется дозаторами 45.В исходном состоянии при разгруженном смесителе катки 15, 16, рычаги 13, 14 занимают крайнее нижнее положение, определенное положением упоров, расположенных на траверсе 10, Задатчиками 5, 6 вводится в регулятор значение требуемой уплотняемости и суммарной массы доз исходных компонентов (отработанноф смеси, песка, бентонита и др,), счетчик расходомера воды 39 выведен на нуль.После загрузки исходных компонентов в работающий смеситель 1. а затем и воды катки 15, 16 поднимаются с упоров, а рычаги 13, 14 поворачиваются на осях, закрепленных в траверсе 10. Трос 17 перемещается в трубе 18 (на фиг,3 вправо), поднимает шток 19, который воздействуя на внутреннее кольцо, шариковую обойму и внешнее кольцо подшипника 33 перемещает по вертикали корпус муфты 20, направляющие шпильки 25, крышку 34, плунжер 36 первичного преобразователя линейного перемещения 21. Направляющие шпильки 25,перемещаясь в отверстиях крышки 30 смесителя, препятствуют вращению корпуса муфты 20 и плунжера 36. Сигнал от первичного преобразователя линейного перемещения 21, пропорциональной высоте слоя смеси, уплотненной катком смесителя 1, подается в регулятор 4, который вычисляет по формуле фактическую уплотняемость смеси, приготавливаемой с учетом массы замеса, которая определяется как сумма до.исходных компонентов, определенная по уставкам дозаторов, и выходному сигналу расходомера воды 7, пропорциональному дозе воды, поступившей в смеситель с начала цикла смешивания. Значения "Н" и "в" непрерывно поступают в регулятор 4, который вычисляет значение уплотняемости формовочной смеси. При равенстве вычисленногоо значения уплотняемости введенному задатчиком уплотняемости 5, регулятор 4 выдает сигнал на привод 40 вентиля 41, который запирает трубопровод 42 и прекращает подачу воды в смеситель 1.При перемешивании исходных материалов с водой, зерна песка покрываются глинисто-водной оболочкой, при этом уплотняемость смеси увеличивается с 5 до 50,. Вследствие повышения прочности и снижения текучести смеси, большая часть ее направляется под катки, подъем которых, как было установлено исследованиями, тесно связан с уплотняемостью смеси.Использование изобретения позволяет обеспечить следующие преимущества:- благодаря применению массивного катка смесителя в качестве чувствительного элемента при измерении уплотняемости смеси отпадает необходимость в применении специально изготовленного чувствительного элемента, что повышает надежность установки, при этом значительно увеличивается объем смеси, контролируемый за один оборот вертикального вала, Применение катка значительно снижает случайные колебания, вызванные попаданием подчувствительный элементотдельных кусков отработанной смеси;- в предлагаемом техническом решении не требуется дополнительных затрат энергии, расходуемых приводом смесителя на преодоление сопротивления при движении в смеси измерительного устройства;- при использовании катка сокращается износ чувствительного элемента, т.к. трение скольжения заменено трением качения, что повышает надежность установки;- благодаря очистным скребкам обеспечивается постоянство геометрических размеров и массы катка-тела, внедряемого в смесь, что способствует стабильности результатов измерений уплотняемости смеси.1761377 10 Использование заявляемого изобретения является легкоосущствимым и позволит получить экономический эффект в результате повышения качества смеси. М - длина замеса, кг;а, Ь, с - эмпирические коэффициенты.2, Установка для приготовления формовочных и стержневых смесей, содержащая дозаторы компонентов смеси с задатчиками масс доз, смеситель с приводным вертикальным валом, траверсой, плужками, вертикально установленными катками с шарнирными рычагами, измеритель высоты слоя смеси, регулятор с задатчиками уплотняемости, соединенный с вентилем трубопроводаводы, отличающаяся тем,что, с целью повышения качества приготавливаемых смесей, сокращения энергозатрат и повышения надежности, измеритель высоты слоя смеси выполнен в виде первичного преобразователя линейного перемещения с муфтой и троса с подвижным штоком, установленных в.трубе, причем один конец троса закреплен на рычаге катка, а другой конец соединен с подвижным штоком, установленным соосно с ьертикальным валом и . соединенным посредством муфты с первичным преобразователем, выход которого и выход задатчиков масс доз компонентов смеси соединены с входом регулятора. формула изобретен и я 1. Способ приготовления формовочных и стержневых смесей, включающий дозирование компонентов смеси в смеситель с вертикально установленными катками, перемешивание, определение уплотняемости смеси в смесителе и введение моды в зависимости от разности заданного и измеренного значений уплотняемости смеси, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества приготавливаемых смесей и сокращения энергозатрат, измеряют высоту уплотненного катком слоя смеси, а уплотняемость смеси определяют из математического выражения У= а+ ЬН - сМ,где У - уплотняемость смеси, ;Н - высота слоя смеси под катком смесителя, мм; Погрешность измерения плотняемостиМасса за- Содержамеса, кг ние воды,о Измеренная средняя уплотняемость смеси,(Уи),Измеренная максимальная высота слоя смеси под катком .Расчетная уплотняемость смеси (Ур),о ЬЬМ и/и абсолютная 2:(Ур -ректоР С.Лисина . эктор олко роиэводственнотельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 3215 ТиражВНИИПИ Гос да ственнПодписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5