Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest sporządzenie masy formierskiej z bentonitem o danym składzie oraz określenie jej właściwości technologicznych technologicznych jednoczesnym wyznaczeniem linii poślizgów zerowych.a) określenie wytrzymałości na ściskanie masy na wilgotno b) określenie przepuszczalności masy dla podanych wilgotności, c)określenie poślizgów zerowych dla wilgotności dla podanych wilgotności.
Mieszanie mas formierskich.Masę formierską sporządza się poprzez dokładne wymieszanie jej składników. Ogólnie można stwierdzić, że mieszanie mas ma na celu ujednorodnienie składu masy. Zastosowanie odpowiedniej mieszarki może pozwolić nie tylko na ujednolicenie składu masy i dokładne rozprowadzenie spoiwa na powierzchni ziarn, ale również na rozdrobnienie grudek masy do pojedynczych ziarn. Na świecie produkowane są mieszarki o różnorodnej konstrukcji i zasadzie działania jednak wspólną cechą zachodzącego w nich procesu jest wywoływanie ruchu tzn.cyrkulacji mieszaniny. Występuje przy tym wzajemny ruch składników i wnikanie cząstek lub ziarn jednego składnika pomiędzy cząstki lub ziarna drugiego składnika.
Klasyfikacja mieszarek.Mieszarki o pracy okresowej:1.łopatkowe a)o poziomej i o pionowej osi układu mieszającego2.krążnikowe a) o poz.osi obrotu krążnika (misowe), b) o pion.(pobocznicowa)3.wirnikowe(turbinowe) a) z obrotową misą o pochyłej osi obrotu, b) z obrotową misą o pionowej osi obrotuMieszarki o pracy ciągłej:1.łopatkowe a) o poziomej osi układu mieszjącego(kotytowe)2.krążnikowe i walcowe a) pionowa oś układu mieszającego (misowe) - z obrotowa i nieruchomą misą, b) pozioma oś układu mieszającego(bębnowe)- z obrotowym i nieruchomym bębnem
Podstawowe operacje mieszania i ich realizacja w znanych odmianach mieszarek.(ugniatanie, rozcieranie,przerzucanie, rozgęszczanie)Mieszarki krążnikowe - ugniatanie i rozcieranie za pomocą krązników, przerzucanie i rozgęszczanie za pomocą lemiszy Mieszarki łopatkowe - przerzucanie i rozcieranie.Mieszarka pobocznicowa - przerzucanie i ugniatania, mniej intensywne rozcieranie Mieszarki wirnikowe - dynamiczny proces mieszania.
Warunki uznania procesu mieszania za zakończony i efektywny.Proces mieszania można uznać za zakończony i efektywny wówczas, gdy próbki pobrane z dowolnych miejsc obszaru zajmowanego przez mieszaninę wykazują:
- obecność wszystkich jej składników- niezmienny udział składników- uporządkowanie wzajemnego rozmieszczania składników Spełnienie trzech warunków czyli dokładne wymieszanie jest konieczne i dla większości mieszanin wystarczające.
Poślizg w mieszarce krążnikowej i określenie linii poślizgów zerowych.Wyniki obserwacji zużywania się krążników, które na skutek ścierania o masę przyjmują kształt niejednego stożka, lecz dwóch stożków ściętych, złączonych podstawami. Przy tym największa średnica takich startych krążników nie występuje w połowie ich szerokości, lecz bliżej krawędzi os strony głowicy zespołu mieszającego. Wniosek stąd prosty, że krążnik po podłożu toczy się bez poślizgu tylko jedną linią obwodową, znajdującą się pomiędzy jego krawędziami, natomiast pozostałymi obszarami pobocznicy toczy się i ślizga.Wzor na kartce
Wpływ napełnienia mieszarki łopatkowej na proces mieszania.Dla danej wielkości mieszarki istnieje optymalne jej napełnienie, poniżej i powyżej którego jakość mas sporządzanych w tym samym czasie jest niższa. Przy optymalnym napełnieniu misy mieszarki występuje największa cyrkulacja masy, ułatwiająca realizację operacji przerzucania, która jest główną operacją, przebiegającą w tych mieszarkach.Jeśli napełnimy mieszarkę mała ilością masy, droga jej cyrkulacji jest krótka, co jest powodem gorszego wymieszania. Optymalne napełnienie masą daje nam najdłuższą drogę cyrkulacji masy, co zapewnia wysokie właściwości i ujednorodnienie masy. Kiedy przekroczymy wartość optymalną, górna część masy w mieszarce nie ulega cyrkulacji i stąd tworzy się martwa warstwa, która jest powodem niejednorodności masy, ponieważ utrudnia przerzucanie składników masy.
Optymalny zarys mieszadła w mieszarce łopatkowej.Na cyrkulację masy i przebieg procesu mieszania, jego efekty oraz rozchód energii napędu, wpływa w decydujący sposób zarys mieszadła, stanowiącego jedyny element ruchomy mieszarki łopatkowej. Przyjmując, że spowodowane przez napór mieszadła przemieszczanie masy ku pobocznicy misy powinno być płynne i równomierne, założono, że należy przyjąć stały kąt natarcia krzywizny mieszadła. Warunek ten spełnia mieszadło o zarysie spirali logarytmicznej, której równanie we współrzędnych biegunowych jest następujące: r= a*e gdzie: r- dł.promienia wodzącego, a-stała spirali, - stała kątowa spirali, kąt wodzący w radianach.
Specjalne mieszarki szybkodziałające do mas rdzeniowych.
Mieszarka lemieszowa - służy do sporządzania jednorodnych mieszanek mas sypkich i wilgotnych. Ma zastosowanie szczególnie w przemyśle odlewniczym do sporządzania mas rdzeniowych. Stosunkowo niewielka masa jednorazowego załadunku powoduje, iż mieszarka tego rodzaju jest szczególnie przydatna do wyrabiania mieszanek o często zmieniających się składach.Mieszarka łopatkowa- przeznaczone są zasadniczo do sporządzania mas rdzeniowych. Właściwości mas sporządzonych w tych mieszarkach uzależnione są od nie tylko od czasu mieszania, ale także od stopnia wypełnienia mieszarki.Mieszarka korbowa - mieszarki takie mogą być stosowane do mas rdzeniowych olejowych
Homogenizatory i spulchniarki.Spulchniarki turbinowe - Służą do intensywnego spulchniania mas formierskich bentonitowych. Dzięki procesowi dynamicznego rozbijania cząstek masy przez wysokoobrotową turbinę są najbardziej efektywne z dotychczas stosowanych spulchniarek w przemyśle odlewniczym. Zaletą ich jest bardzo intensywne spulchnianie masy formierskiej przed stanowiskami formierskimi.Znaczne polepszenie jakości masy formierskiej. Masa formierska podawana jest centralnie na szybkoobrotową turbinę, która rozbija cząstki masy oraz wyrzuca je siłą odśrodkową na zewnątrz. Wyrzucone z turbiny cząstki masy rozbijają się na wiszących prętach. Układ ten gwarantuje uzyskanie bardzo znacznego spulchnienia masy formierskiej z równoczesnym jej napowietrzeniem.
Homogenizatory powinny zapewniać ujednorodnienie, nawilżenie i wstępne ochłodzenie masy. Homogenizacja masy zachodzi w wyniku „zatapiania” ciągłej strugi w odpowiednio dużym stałym zasobie tej masy z równoczesnym nieprzerwanym mieszaniem. Dodatkowe nawilżanie, prowadzące do odparowania wody, ochładza homogenizowaną masę. Jeśli temperatura masy zwrotnej będzie wyższa od 1000C, to odparowanie 1% wody (w stosunku do masy piasku) spowoduje spadek temperatury masy obiegowej wynoszący ok. 250C. Intensywność chłodzenia zwiększa się przez przedmuchiwanie zasobu powietrzem. Przedmuchiwanie realizowane po nawilżeniu jest bardzo skuteczne, gdyż powoduje wymuszanie odparowania pozostałości wody przy wartościach temperatury poniżej punktu wrzenia.Homogenizatory bębnowe. Z reguły urządzenia te przeznaczone są do współpracy z chłodziarkami typu przenośnikowego. Klasycznym przykładem jest bęben firmy +GF+ typu SMT współpracujący z chłodziarkami typu SC (system Bührera).Homogenizatory zbudowane na bazie mieszarek. Simpson Multi-Cooler, firmy SIMPSON Technologies, o pracy ciągłej.
Mieszarka turbinowa- proces dynamicznego mieszania mas formierskich bentonitowych realizowany w mieszarkach turbinowych przez szybkoobrotową turbinę ma na celu uzyskanie jednorodnej mieszanki oraz dobrego połączenia substancji wiążącej z powierzchnią ziaren osnowy piaskowej. Podczas mieszania nawilżonej masy cząsteczki gliny przylepiają się do powierzchni ziaren osnowy zwykle w postaci aglomeratów. Proces mieszania musi doprowadzić do deformacji i rozdrobnienia tych aglomeratów, do równomiernego rozłóżenia substancji wiążącej na powierzchni ziaren oraz aktywacji nałożonej powłoki.
Mieszarka krążnikowa (Simpson)- realizują dwie główne operacje: ugniatanie i rozcieranie. Ugniatanie przebiega dzięki nataczaniu się krążników na warstwę masy, zaś rozcieranie - dzięki poślizgowemu ich przetaczaniu się po masie. Realizacjia procesu rozcierania w stopniu zasadniczym wpływa na efektywność procesu mieszania.
koma300