Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ процессов регенерации и обогащения формовочных материалов
1.1 Кварцевый песок как основа формовочных и стержневых смесей 10
1.2 Зависимость технологических свойств формовочных и стержневых смесей от состава песков 14
1.3 Виды загрязнений и их влияние на свойства формовочных и стержневых смесей 17
1.4 Основные технологии регенерации формовочных материалов
1.4.1 Очисткапутем прокаливания 18
1.4.2 Очистка путем промывки в воде 20
1.4.3 Очистка путем механического перетирания 22
1.4.4 Очистка с помощью комбинированных методов 24
1.4.5 Экономические аспекты процессов регенерации 25
1.5 Обогащение формовочных материалов 27
1.6 Принцип действия и технические характеристики оборудования для обогащения кварцевых песков и регенерации формовочных и стержневых смесей 28
1.6.1 Вибрационная дробилка 28
1.6.2 Дезинтегратор и дисмембратор 31
1.6.3 Пневматическая оттирочная машина 33
1.6.4 Роторная оттирочная машина 35
1.7 Патентный поиск 38
1.8 Цель и задачи исследования 45
Глава 2. Методика исследования процесса оттирки при использовании центробежно - лопаточного способа обработки кварцевых песков
2.1 Разработка опытной центробежно - лопаточной оттирочной машины
2.1.1 Общая конструкция 46
2.1.2 Выбор электродвигателя привода и устройства управления 53
2.2 Методики проведения исследований 58
2.3 Разработка программного обеспечения исследований 60
Выводы по главе 2 81
Глава 3. Элементы теории процессов взаимодействия частиц песка при центробежно - лопаточной обработке
3.1 Адгезия и когезия 82
3.2 Механизмы взаимодействия 87
3.2.1 Основные определения 87
3.2.2 Анализ силовых воздействий на поверхность частиц при центробежно - лопаточной обработке 88
3.2.3 Взаимодействие неподвижных частиц 92
3.2.4 Механизмы разрушения поверхностного слоя при статическом нагружении 97
3.2.5 Ударное взаимодействие частиц 100
3.2.6 Скорость разрушения (эрозии) при ударном взаимодействии. 105
3.2.7 Процессы взаимодействия при относительном движении частиц 109
3.3 Теоретическая модель обработки частиц песка 114
Выводы по главе 3 125
Глава 4 Лабораторные исследования процессов центробежно - лопаточной оттирки песков и статистический анализ их результатов
4.1 Статистические коэффициенты и законы распределения частиц сыпучих материалов 126
4.2 Сравнение методов определения гранулометрического состава песка 129
4.3 Исследование влияния центробежно - лопаточной обработки на гранулометрический состав песков 135
4.3.1 Статистическая обработка результатов исследования 143
4.4 Исследование поверхности частиц песков с помощью электронной микроскопии 152
4.5 Влияние центробежно - лопаточной обработки песков на механическую прочность ХТС, приготовленных на их основе 154
4.5.1 Статистическая обработка результатов 157
4.6 Влияние центробежно - лопаточной обработки песков на газопроницаемость ХТС, приготовленных на их основе 159
4.7 Сравнение эмпирических данных с теоретической моделью взаимодействия частиц 161
4.8 Сравнительный анализ центробежно-лопаточного способа очистки с традиционными методами 163
Выводы по главе 4 166
Глава 5 Практическое применение результатов исследования
5.1 Опытная установка для промышленного обогащения кварцевого песка 167
5.1.1 Основные технические данные и характеристики 167
5.1.2 Устройство и принцип работы опытной установки 168
5.2 Промышленные испытания центробежно-лопаточного смесителя с блоком оттирки в цехе цветного литья ОАО НПО «Сатурн»
5.2.1. Описание промышленного образца 174
5.2.2 Проведение экспериментальных исследований 176
5.3 Применение результатов работы в учебном процессе 181
Вывод по главе 5 182
Заключение 182
Основные выводы по работе 185
Список использованных источников 186
Приложение 195
- Патентный поиск
- Взаимодействие неподвижных частиц
- Сравнение методов определения гранулометрического состава песка
- Устройство и принцип работы опытной установки
Введение к работе
Актуальность темы. Литейное производство является заготовительной базой машиностроения, при этом самым материалоемким процессом в нем является формообразование. Так, при производстве 1 т отливок, расход формовочных материалов составляет 5—7 т. Кварцевый песок является основой для получения формовочных и стержневых смесей, поэтому для получения высококачественной смеси необходимо большое внимание уделять его очистке от различного рода загрязнений и инертных плен. Основное количество кварцевых песков в отрасли идет на изготовление жидкостекольных смесей различного назначения, с использованием которых производится треть всех отливок.
Одним из направлений в обеспечении литейного производства качественными песками является их регенерация из отработанных формовочных и стержневых смесей. Основное назначение регенерации состоит в восстановлении зерновой структуры и свойств наполнителей отработанных смесей.
Возможность многократного использования восстановленного песка позволяет реализовать малоотходную технологию формообразования и существенно снизить затраты на производство. Вместе с тем, процессы очистки сыпучих материалов являются очень энергоемкими и неэкологичными, поэтому затраты на энергоносители и природоохранные мероприятия являются одними из основных статей расхода в обогатительном производстве.
Кроме того, развитие средств регенерации стимулируется ростом цен на свежие формовочные пески, постоянным увеличением стоимости их транспортировки, ужесточением санитарных норм на хранение сыпучих материалов, а также повышением затрат на утилизацию отработанных смесей.
Другим важным направлением улучшения потребительских свойств кварцевых песков является их обогащение, т.е. очистка поверхности частиц песка от природных загрязнений и примесей. Обработка песка такого рода позволяет существенно поднять механическую прочность формовочных и стержневых смесей, изготовленных на его основе. При этом количество связующего остаётся неизменным или даже может быть уменьшено, что даёт значительный экономический эффект. Процессы регенерации смесей и обогащения песков близки, поэтому рассматриваться они будут совместно.
Таким образом, актуальность данной диссертационной работы подтверждается тем, что в настоящее время развитию технологий очистки формовочных песков уделяется все большее внимание.
Цель работы. В результате анализа различных источников (периодические издания, научно-техническая и патентная информация), был сделан вывод, что предлагаемое техническое решение по использованию центробежно-лопаточного принципа обработки сыпучих материалов для обогащения кварцевых песков, является новым (новизна способа была подтверждена патентом РФ), и систематических исследований по данной проблеме нет.
Поэтому цель данной диссертационной работы – разработать и провести комплексное исследование технологии очистки зерен сыпучих материалов от поверхностных загрязнений с использованием центробежно – лопаточных машин.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
-
Разработать элементы теории использования центробежно-лопаточного способа обработки при сухом истирании поверхности частиц кварцевого песка.
-
Спроектировать и изготовить опытную установку, в которой реализован центробежно-лопаточный принцип обработки сыпучих материалов.
-
Разработать физическую и математическую модели взаимодействия частиц сыпучих материалов во время обработки в центробежно-лопаточной оттирочной машине (ЦЛОМ).
-
Выявить основные параметры качества очистки зерен обработанных песков от загрязнений.
-
Определить технологические режимы обработки формовочных песков в ЦЛОМ и провести их практическую апробацию, а также оценить их влияние на параметры качества очистки.
Направление исследований. Основными направлениями исследований являются:
-
Изучение влияния механических воздействий во время центробежно-лопаточной обработки песков на их гранулометрический состав.
-
Исследование качества очистки сыпучих материалов при их обработке в ЦЛОМ с точки зрения изменения прочности адгезионных связей между связующим и поверхностью частиц песков при их использовании в качестве наполнителей ХТС.
Методы исследований. При проведении комплексного гранулометрического анализа песков были использованы как хорошо известные методики исследований (в частности метод ситового анализа при помощи стандартизованных сит по ГОСТ 23409.24 – 78)., так и вновь разработанные автором методики электронного анализа гранулометрических параметров структуры зернистых материалов, реализованные в прикладной программе «GRANULA».
Достоверность и обоснованность полученных результатов
- достигается корректным применением основных положений трибологии при рассмотрении процессов контактного взаимодействия частиц сыпучих материалов при их обработке в ЦЛОМ., использованием регламентированных ГОСТами методик исследования, применением сертифицированного по международным стандартам оборудования, проверкой результатов исследований обработанных материалов в независимой лаборатории;
- подтверждается соответствием результатов расчетов теоретической модели с эмпирическими данными лабораторных исследований, а также с результатами промышленной апробации данного способа.
На защиту выносятся
-
Основы теории и технологии регенерации и обогащения формовочных песков в ЦЛОМ.
-
Аналитическое уравнение влияния технических и технологических параметров обработки на её качество;
-
Методика комплексной гранулометрической оценки состава песков на основе компьютерного анализа электронного изображения монослоя сыпучего материала.
-
Практические результаты исследований.
Научная новизна данной работы заключается в следующем:
-
Используя результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований, разработаны основы новой технологии обработки кварцевых песков с применением центробежно-лопаточной машины.
-
Исходя из анализа механики процессов обработки в ЦЛОМ, была предложена физическая модель взаимодействия частиц сыпучих материалов. На её основе было выведено аналитическое уравнение комплексного влияния технических и технологических параметров обработки, физических свойств материала пленки поверхностного загрязнения, а также природы её происхождения на качество очистки.
-
Была разработана методика компьютерного анализа монослоя песка для определения параметров его зерновой структуры.
Практическая ценность данной работы:
-
-
Для научной деятельности - заложены основы для дальнейшего развития данного способа регенерации и обогащения сыпучих материалов.
-
Для промышленного применения – разработан и опробован новый высокоэффективный способ регенерации и обогащения кварцевых и других видов песков. Были определены основные технологические режимы обогащения формовочных песков, позволяющие увеличить механическую прочность смесей, приготовленных на их основе.
-
Для учебного процесса - спроектирована и изготовлена лабораторная ЦЛОМ, используемая на кафедре МЛС РГАТА при выполнении лабораторных работ и дипломного проектирования.
Апробация работы.
Основные результаты диссертации были опубликованы в материалах различных конференций, а также в отраслевых периодических изданиях.
Исследовательская работа выполнялась в рамках НИР по гранту программы министерства высшего образования в 2003 – 2004 годах.
По теме диссертации выполнялись совместные исследования с НПО "САТУРН" и ООО «СИЛАР».
Личный вклад автора состоит:
-
В разработке аналитической модели взаимодействия частиц сыпучих материалов во время их механической обработки в ЦЛОМ и в её практическом исследовании
-
В разработке прикладной программы «GRANULA» для автоматизации гранулометрического анализа структуры песков;
-
В проектировании и изготовлении лабораторной центробежно-лопаточной оттирочной машины;
-
В разработке технологических режимов обогащения формовочных песков и оценке их эффективности.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, общих выводов по работе, списка использованных источников и приложения. Диссертация содержит 195 страниц машинописного текста, 58 рисунков, 25 таблиц, библиографию из 100 позиций.
Патентный поиск
Проанализировав принципы действия серийного оборудования, применяемого для оттирки формовочных материалов можно сделать вывод, что основная задача такого оборудования - создать как можно более интенсивное взаимодействие частиц песка между собой, а также с рабочими органами машин. Интенсивность взаимодействия тем выше, чем:
1. Больше сила, с которой прижимаются песчинки друг к другу при фрикционном взаимодействии;
2. Выше относительная скорость частиц при ударном взаимодействии;
3. Большее количество раз произойдут взаимодействия отдельных частиц как между собой, так и с рабочими органами машин.
Иными словами степень истирания поверхности зерен возрастает с ростом напряжений в обрабатываемом материале, а также с количеством взаимных контактов песчинок. Последний показатель связан с кратностью обработки поверхности зерен и наиболее высок для центробежных видов обработки: центробежно - планетарной и центробежно - лопаточной [60,5].
Анализ работы центробежных машин показывает трудности в балансировке центробежно - планетарных механизмов, поэтому их работа сопряжена с вибрацией и повышенным износом привода.
Наибольший интерес в этом направлении представляет центробежно - лопаточный способ обработки сыпучих материалов [60,5]. Сущность этого способа заключается в том, что при обработке кварцевого песка во вращающейся камере, центробежная сила прижимает слой материала к стенке камеры. Далее неподвижная лопатка срезает слой материала. При его движении по лопатке происходит относительное скольжение слоев, что создает условия для интенсивного фрикционного взаимодействия частиц. Однако в указанных работах данный способ исследован применительно к смешиванию сыпучих материалов и изготовлению на их основе формовочных смесей. При этом силы трения направлены на равномерное распределение слоя связующего по поверхности частиц песка. Это процесс обусловлен жидкой природой связующего, его адгезионными свойствами, способностью образовывать тонкий поверхностный слой.
Применительно к процессам обработки сухих сыпучих материалов данный метод практически не был исследован, хотя есть все предпосылки для его эффективного применения в этом направлении.
По данным обзора печатных изданий, этот принцип обработки сыпучих материалов с точки зрения процессов оттирки не представлен ни в научной, учебной или периодической литературе. Для принятия окончательного решения о его новизне, был проведен поиск патентной информации - заявок и патентов за период с 1990 года по настоящее время. Содержание выявленной, ближайшей к теме настоящей работы информации, приведено ниже.
1. Название:«Устройство для очистки и обогащения песков»[51].
Использование: очистка и обогащение песков для стекольной и литейной промышленности.
Сущность: устройство содержит трубу подачи обрабатываемого материала, две кольцевые камеры, одна из которых предназначена для организации вихревого потока и выводной транспортный канал. Камера, предназначенная для организации вихревого потока, содержит завихритель, разделяющий ее на коллектор и разгонную камеру. К одному торцу разгонной камеры примыкает цилиндрическая рабочая камера, а к другому торцу примыкает выводной транспортный канал, выполненный в виде кольцевой камеры. Все три камеры расположены соосно с трубой подачи обрабатываемого материала и имеют центральные отверстия, в открытом торце выводного транспортного канала вокруг трубы подачи обрабатываемого материала выполнены отверстия воздухозаборника.
2. Название: «Устройство предварительной обработки песка для его обогащения»[50].
Использование: в оптической и стекольной промышленности, для производства строительных материалов, а также в горно -обогатительной промышленности.
Сущность: устройство содержит, по меньшей мере две камеры, находящиеся на одной оси и имеющие осевые отверстия, снабжено двумя коллекторами, между которыми расположены камеры, каждая камера с каждым коллектором соединена патрубками, тангенциально входящими в камеру, камеры расположены друг над другом с зазором, на внешних торцах камер выполнены осевые отверстия для забора газообразной фракции, а на торцах камер, обращенных к зазору между ними, выполнены осевые отверстия для выведения обработанного материала. Изобретение повышает эффективность обработки за счет разрушения комплексных минералов и увеличения составляющей кварца.
3. Название «Устройство для оттирки»[45].
Использование: в технике обогащения полезных ископаемых при подготовке для дальнейшей обработки пленочно - пеллетовых руд способом оттирки.
Сущность: в цилиндрическом корпусе установлен без зазора ротор, на котором выполнена спиральная нарезка. Глубина нарезки уменьшается от загрузочной части ротора к разгрузочной. Направление вращения ротора 4 противоположно ходу спиральной нарезки.
4. Название: «Оттирочная машина»[47].
Использование: для механической оттирки глинистых оболочек и пленок вторичных минеральных образований с поверхности кварцевых зерен путем их разрушения при взаимном соударении и трении в пульпе.
Сущность: механизм состоит из цилиндрического корпуса с расположенным в нем ротором с полым валом и дисками, между которыми подвешены кольцевидные била. В зоне загрузочной воронки диски расположены нормально к оси ротора, а последующие диски наклонены под углом 4 - 7, при этом шаг их установки возрастает от загрузочной воронки к разгрузочному отверстию. В зоне разгрузочного отверстия может быть установлена дополнительная воронка. В вале ротора и втулках могут быть выполнены радиальные соосные отверстия, а к одному из торцев вала смонтировано устройство для подачи технической воды под давлением.
5. Название: «Устройство для очистки и обогащения песков»[55]
Использование: в стекольной и горно - обогатительной промышленности, для производства строительных материалов.
Сущность: устройство содержит трубу подачи обрабатываемого материала, две кольцевые камеры и выводной транспортный канал. Камера, предназначенная для создания вихревого потока, содержит завихритель, разделяющий ее на коллектор и разгонную камеру. К одному торцу разгонной камеры примыкает цилиндрическая рабочая камера, а к другому - выводной транспортный канал, выполненный в виде кольцевой камеры. Все три камеры расположены соосно с трубой подачи и имеют центральные отверстия, в которых с зазором установлена труба подачи обрабатываемого материала. Вокруг этой трубы на торце выводного транспортного канала выполнены отверстия, которые вместе с указанным зазором функционально являются воздухозаборником. Диаметр Di центрального отверстия разгонной камеры и диаметр D2 трубы подачи обрабатываемого материала соотносятся как D2 0,5D]. Диаметр D3 воздухозаборника соотносится с упомянутыми диаметрами следующим образом: D2 D3 D]. Изобретение повышает эффективность очистки песков в непрерывном режиме работы устройства при минимальных эксплуатационных расходах.
6. Название: «Устройство для очистки частиц минерального сырья от поверхностных примесей»[53].
Использование: в горной, химической, металлургической и других отраслях промышленности для обогащения сырья и его очистки от поверхностных примесей.
Сущность: устройство содержит гидроциклон, приемное приспособление, камеру очистки в виде камеры смешения струйного насоса, встроенного в приемное приспособление, для тангенциального ввода сырья в цилиндрическую часть гидроциклона, камеру доочистки. Камера доочистки выполнена в виде кольцевой камеры, соединенной патрубком тангенциального ввода с камерой смешения, размещена в цилиндрической части гидроциклона и образована кольцевой перегородкой, отделяющей цилиндрическую часть гидроциклона от его конической части, и патрубком, расположенным концентрично сливному патрубку гидроциклона. Изобретение повышает эффективность очистки и разделения минерального сырья при упрощении конструкции.
Взаимодействие неподвижных частиц
В общем виде механика взаимодействия двух деформируемых тел описывается задачей Герца о контактном взаимодействие упругих тел, находящихся под действием нормальной нагрузки Р [41].
Схема взаимодействия представлена на рис. 29
В недеформированном состоянии тела касаются друг друга в точке О, а формы поверхностей вблизи точки первоначального касания О описываются функциями z, = fx{x,y) и z2 =-f2(x,y)соответственно для тел 1 и 2. Тогда зазор h(x, у) между поверхностями определяется следующим образом.
Под действием приложенных сил в результате деформации тела соприкасаются внутри области контакта Пс.
В теории Герца предполагается:
- вблизи точки первоначального касания О формы f(x,y) контактирующих тел описываются квадратичной функцией и тела имеют несогласованную форму, т. е. вблизи точки О функция зазора может быть представлена в соответствующем образом подобранной системе координат в виде h(x,y) = Ax2 + By2 , (3.9) при этом не учитывается микрогеометрия взаимодействующих поверхностей (их шероховатость);
- размер области контакта Qc мал по сравнению с радиусами кривизны в точке О и характерными размерами взаимодействующих тел. Это предположение дает возможность при исследовании напряженно -деформированного состояния вблизи точки О рассматривать каждое тело как упругое полупространство, пренебрегая его реальной геометрией;
- вне области контакта нет взаимопроникновения тел и, кроме того, силы адгезии пренебрежимо малы. Ввиду этого упругие перемещения и} и и} в направлении оси z, считающиеся положительными для каждого тела (см. рис. 2.10), удовлетворяют соотношениям u )(x,y) + u{ )(x,y) = S-h(x,y),(x,y)eQc, u{;)(x,y) + uf\x,y) S-h(x,y),(x,y)eQc, где 8 - общее сближение тел под нагрузкой;
-деформации тел малы и подчиняются закону деформирования однородного изотропного линейно - упругого тела;
-механические постоянные материалов взаимодействующих тел в процессе деформирования не меняются;
-трение на площадке контакта пренебрежимо мало, т. е. равны нулю тангенциальные напряжения т вдоль оси хит вдоль оси у:
Применительно к процессам обработки в центробежно - лопаточной оттирочнои машине, этот вариант характерен для участка II совместного движения песка со стенкой барабана рабочей камеры (рис. 28.) при кубической укладке зерен (рис. 1а.).
В этом случае взаимодействия двух круглых песчинок (рис. 30.), имеющих вблизи области контакта сферическую форму (R1 и R2 - радиусы кривизны частиц в области контакта), давление р(г) на площадке контакта, представляющей собой круг радиуса а, распределяется следующим образом.
Метод решения задачи Герца и определения выражений (3.12) - (3.17) описан в монографиях Л.А. Галина, К. Джонсона, Ю.Н. Работнова и др. [13,28,56].
Такая модель взаимодействия справедлива при допущение об отсутствии сил трения на площадке контакта. Как уже было отмечено, это существенное предположение в постановке задачи Герца корректно при кубической укладке зерен песка. Однако, при трапециевидной и пирамидальной укладке появляются перемещения uz, направленные по нормали к области контакта и определяемые формой зазора h(x, у) между телами в недеформированном состоянии, и зависимость касательных напряжений т и т от нормальной а2, которая определяется законом трения.
Граничные условия в области контакта 1, где имеет место трение поверхностей, формулируются следующим образом: и2=б-к(х,Уу,т2Х = Фх(агУ,тгу = Фу{ст2). (3.21)
Если упругие постоянные обоих тел одинаковые, участок контакта в этом случае симметричен; его размер, а также распределение давлений определяются теорией Герца. Как показывают расчеты [41], проведенные для различных материалов и реальных значений коэффициента трения, перераспределение давления на площадке контакта, увеличение ее размеров и смещение центра при действии касательных сил незначительны по сравнению с решением Герца. Поэтому влиянием касательных напряжений, действующих в области контакта, на размер и положение площадки контакта, а также на распределение давлений можно пренебречь.
Сравнение методов определения гранулометрического состава песка
Для определения достоверности результатов гранулометрического анализа песков по электронным фотографиям с помощью программы «GRANULA», было проведено их сравнение с результатами гранулометрии, полученных стандартными методами определения зернового состава. Для этого был проведен ситовой анализ песка НКР, обработанного в центробежно - лопаточной оттирочной машине, а также сделаны и обработаны его электронные фотографии. Режимы обработки и полученные результаты представлены в сводной таблице 6. Сравнение результатов анализа выборочно представлены на графиках (рис. 37... рис. 39). При визуальном сравнении графиков видно, что распределение зерен по стандартным ситам при ситовом анализе и анализе по фотографиям близки друг к другу.
Кривые распределения частиц сыпучих материалов по гранулометрическим фракциям редко имеют форму, строго отвечающую определенному закону распределения, известному из математической статистики. Тем не менее, сделав известные допущения, можно принять, что в подавляемом большинстве случаев гранулометрическое распределение подчиняется логарифмически нормальному закону [6], поэтому использование приведенных выше статистических параметров для их характеристик является вполне оправданным. За средней арифметической укрепилось название среднего размера, за стандартным отклонением -коэффициента сортировки; к остальным параметрам применяются общепринятые названия.
Проверку значимости или случайности расхождений между двумя совокупностями, подчиняющихся нормальному распределению начинают с установления однородности дисперсий [64]. С этой целью используют двусторонний F - критерий (критерий Фишера), для чего находят статистику по формуле.
Для проведения вычислений использовался блок статистических расчетов электронных таблиц «EXCEL», результаты приведены в таблице 8.
Поскольку выражение (4.1) выполняется, можно сказать, что данные, полученные по различным методикам, принадлежат к одной генеральной союкупности; поэтому гранулометрический анализ песка по электронным фотографиям позволяет получить достоверные данные о его зерновой структуре.
Следует, однако, отметить, что программа «GRANULA» не является сертифицированным средством измерения, поэтому все электронные гранулометрические анализы, были продублированы стандартными.
Устройство и принцип работы опытной установки
Общее расположение узлов опытной установки показано на рис. 51.
Барабан 2 сварной конструкции из нержавеющей стали, вращающийся против часовой стрелки, устанавливается на раме 1. Диаметр барабана 720 мм. Крепление барабана осуществляется с помощью вращающихся роликов, установленных на неподвижных осях 3, закрепленных на раме. Две оси устанавливаются неподвижно, а для другой предусмотрено подвижное крепление для устранения зазора между роликами и барабаном при сборке.
Лопатка 4 крепится на раме на строго определенном расстоянии от стенки барабана. Конструкция крепления лопатки обеспечивает ее быстрый съём и установку.
Привод вращения ротора - асинхронный электродвигатель 8 (N=18 кВт) и клиноременная передача, закрытая кожухом (не показан).
Обрабатываемый материал поступает в барабан по трубе 5. После обработки материала в барабане, происходит его выброс из рабочей зоны и он улавливается кожухом 6. Пыль, образующаяся в процессе обработки материала, откачивается с помощью вентиляции через конус откачки 7
Принцип работы опытной установки такой же, как у центробежно-лопаточной оттирочной машины и рассматривался в главе 2. Особенностью конструкции данной установки является то обстоятельство, что для уменьшения трения обрабатываемого материала о стенку барабана, режущая кромка лопатки устанавливается с зазором, обеспечивающем наличие «болота» - неподвижного относительно стенки барабана слоя песка. Это позволяет избежать соприкосновения неподвижной лопатки со стенкой барабана при вращении последнего с эксцентриситетом. Минусом такой конструкции является ухудшение условий работы режущей кромки неподвижной лопатки вследствие обтекания её потоком песка, что существенно увеличивает абразивный износ и требует дополнительных мер защиты.
При трении зерен песка о поверхность лопатки и друг о друга происходит истирание инертных пленок и других загрязнений, находящихся на их поверхности. Эти шлаки имеют мелкодисперсную структуру и подлежат удалению из песка. Для этого используется сжатый воздух, который подведен к задней кромке лопатки и через щель воздействует на поток обрабатываемого песка. Плоскость щели (а значит и потока воздуха) перпендикулярна плоскости потока песка, движущегося по лопатке. Ширина щели сравнима с размерами зерен песка. При прохождении частиц песка над плоскостью щели происходит обдув зерен воздухом. Более мелкие частицы в силу своей меньшей инертности выдуваются из потока в рабочую полость барабана, где они подхватываются и удаляются вентилирующим потоком воздуха.
После изготовления (рис. 52) были проведены приемо - сдаточные испытания установки (рис. 53). Особенностью этих испытаний был порционный режим работы установки, без подключения системы пневмосепарации и вентиляции. Ставилась задача оценить её работоспособность при длительной нагрузке. Были обработаны пески двух образцов, при этом изменялась только длительность механического воздействия (3 периода по 1 минуте) при неизменной скорости вращения барабана рабочей камеры (300 об/мин). Отбор проб производился в конце каждого периода, при этом песок в барабане не менялся. Заказчиком был сделан гранулометрический анализ песков после обработки, результаты которого отражены в таблице 23 и на рис. 54.
Проанализировав исходные данные и итоги испытаний, можно сделать следующие выводы:
1. Гранулометрический состав исходных песков существенно различается. Степень сортировки песка «исх.1» выше, чем у «исх. 2», т. е. более 90% частиц «исх.1» при рассеве остается на 2 ситах, в то время как у «исх. 2» -89% дают в сумме 3 фракции.
2. Степень исходной очистки песков также разная. Песок «исх.1» содержит значительно меньшее количество загрязнений, чем «исх. 2», поэтому в ходе обработки средний диаметр его частиц практически не изменяется, в отличие от второго песка.
3. Изначально выбрана слишком большая длительность обработки, т.к уже после 1 периода механического воздействия в случае с «исх. 2» произошло существенное изменение его гранулометрического состава, который в дальнейшем практически не изменялся.
Общий вывод: при работе в порционном режиме, обработка в опытной установке позволяет производить очистку поверхности частиц кварцевых песков, при этом длительность обработки может быть существенно снижена.
Работу установки в проходном режиме при испытаниях создать не удалось в силу технических затруднений, поэтому анализ степени очистки проведен не был.
Похожие диссертации на Исследование обогащения и регенерации формовочных материалов с использованием центробежно - лопаточных машин
-
