一种滚筒式混砂机及其混砂方法与流程

本发明涉及铸造机械设备技术领域，特别涉及一种混砂机及混砂方法。

背景技术：

在湿型砂铸造中，型砂的质量直接关系着铸件的质量，关系着铸件废品率的高低，随着现代造型技术的发展，需要的型砂量越来越大，目前世界上最大的砂处理，要求每小时提供1000吨型砂。这就对混制型砂的设备-混砂机提出越来越高的要求。

在上个世纪80年代以前，混砂机主要采用碾轮式混砂机，碾轮式混砂机由于其碾轮的碾压和挼搓作用，混制的型砂质量好，但是其混碾一盘型砂需要5分钟以上。但是随着要求混砂机混制型砂越来越多，每次小时混砂从15吨-20吨，发展到80-120吨为主，个别混砂机甚至到达300吨。碾轮式混砂机首先由于混碾时间较长，效率低；其次由于碾轮对功率的要求高，碾轮不能无限制做大，无法生产很大的混砂机，能耗大；最后碾轮碾压出的型砂往往带有很多砂豆或僵豆，影响型砂质量；因此碾轮式混砂机逐步退出了市场。从上个世纪90年代开始，转子式混砂机成为混砂机市场的主导产品。转子式混砂机利用转子的高速旋转，使得凝结的大块砂料被搅碎而混合均匀，僵豆大大减少，混出的型砂疏松好用。并且转子式混砂机一般混碾时间都在2分钟以内，混砂效率高。但是由于转子式混砂机混砂的原理是搅拌和击碎，没有碾压和揉搓作用，因此混砂质量不如碾轮式混砂机。没有碾压和挼搓，因此膨润土在石英砂上的附着不牢固，同样情况下，型砂湿压强度低于碾轮式混砂机混出的型砂。

目前常用的混砂机一般均为水平或倾斜布置，其中的转子机构均为竖直方向设置于混砂机中的，即便配合刮板机构等附加结构进行搅拌，但混砂机的内部仍容易出现积砂、粘砂等情况，存在混砂死角。且积砂时间较长的砂块变硬，较难被再次搅碎，一旦脱落混入型砂后，往往造成铸件废品。

目前湿型砂铸造车间的砂处理，一般采用将高温的旧砂先冷却、而后在存储在砂斗里面，而后再混砂的流程。目前砂冷却使用的设备一般是双盘冷却器、沸腾冷却床和冷却滚筒。其冷却的原理都是靠加水、鼓风来冷却旧砂。但是在夏天和南方地区，室温就高达35度以上，风温就很高，鼓风的冷却效果不佳。而且由于南方空气湿度很高，加水挥发的效果也不佳。因此旧砂冷却在南方高温和高湿度地区，成了很难解决的困局。为解决这个问题，欧美国家，特别是德国爱力许公司，推出了真空冷却混砂机，采用在真空环境冷却的办法，由于真空环境下，水的沸点降低，大量水分的挥发，带走大量热量，旧砂温度迅速下降。但其仅进行真空冷却，且混砂机是一个运动部件，要对一个运动部件实施抽真空和密封非常困难，因此真空混砂机价格昂贵，运行成本很高，一台混砂机的价格，往往超过传统混砂机和砂冷却设备的价格的总和，导致至今推广困难。

现有的混砂中除尘抽掉大量的粉尘的同时，也抽掉大量的膨润土和煤粉，导致辅料损失。

如何提高混砂质量、消除混砂死角、有效地降低砂温及减少辅料损失，是目前混砂机领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种混砂机及混砂方法，以解决现有的混砂机中所存在的存在混砂死角、混砂质量较差、砂温降低较慢、价格昂贵的问题。

本发明的另一目的在于提供一种混砂机及混砂方法，以解决现有的混砂机中大量辅料易损失、砂料湿度难以精确控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种滚筒式混砂机，包括滚筒，还包括密闭壳体，所述滚筒为轴线横向设置于所述密闭壳体中，所述密闭壳体上设有真空管，所述真空管用于与抽真空设备相连以将所述密闭壳体内的气体进行抽离。

较佳地，该混砂机内还包括一个或多个沿滚筒轴线横向设置的转子机构，所述转子机构分别与所述滚筒的端面的两个侧壁连接。

较佳地，所述转子机构包括转子、转子驱动及轴承座，所述转子位于滚筒内，转子的两端通过轴承座固定于滚筒的端面侧壁上，其中一端穿过滚筒的端面侧壁后与所述转子驱动相连。

较佳地，所述转子的侧面设有若干刮板机构，所述刮板机构用于搅拌砂料。

较佳地，所述滚筒内还包括若干辗轮，所述辗轮与所述滚筒的轴线平行设置。

较佳地，所述滚筒上设有砂料进口及辅料进口，所述辅料进口与辅料料斗相连，所述辅料料斗设于所述密闭壳体内。

较佳地，所述滚筒的两侧设有侧板，工作时，所述侧板固定，所述滚筒中间的筒体旋转。

本发明还提供了一种滚筒式混砂机的混砂方法，该混砂机包括滚筒及密闭壳体，该混砂机进行混砂时包括如下步骤：

S1：将称量好的待混砂料及称量好的第一部分辅料送入滚筒；

S2：在所述滚筒内加入预设的第一标准量的水，混合第一预设时间后，在所述密闭壳体内进行抽真空处理以冷却待混砂料；

S3：冷却后，在密闭壳体保持真空状态下在滚筒内加入第二部分辅料，混合第二预设时间以进行干混；

S4：排除真空，加入预设的第二标准量的水至待混砂料中并进行湿混，使其达到预定湿度；

S5：混砂结束后将混合好的砂料送出。

较佳地，所述步骤S2中抽真空处理后及步骤S3中的密闭壳体内的气压为0～80Kpa。

和现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、真空混砂排除或减少了空气对很轻物料的影响，让石英砂和轻物料在很短时间内混匀。避免了轻物料被除尘器抽走的损耗，提高了混砂均匀性。

2、滚筒式结构，滚筒及转子横向设置，排除了混砂死角，提高了搅拌的效果，进而提高了混砂均匀性，提高了混砂质量，降低了能耗。

3、结构简单，转子式两端固定，和现有转子悬臂的结构相比，受力更好，可靠性更高。

4、同现有真空混砂机相比，密封是固定密封，不必针对运动部件密封。降低了密封的成本，提高了密封的效果，提高了混砂机能够达到的真空效果，真空冷却及干混，便于精确控制砂料的温度及湿度。

5、同现有的真空混砂机相比，不仅仅是利用真空环境下进行砂冷却，而且在真空环境下完成干混的过程，提高了混碾质量。

6、同现有非真空混砂机相比，可以取消现有砂处理的砂冷却单元，减少了大量设备，不但节约了成本，而且节约了大量能耗，大大减少了物料运输。

该混砂机混砂处理后的砂料粒度十分均匀、湿度适中更好地满足需要，使得砂料有利于后续的模板成型处理。

7、同现有的大多数混砂机相比，现有混砂机筒体和地板均不旋转，是靠刮板旋转，将砂子抛到转子上。有的混砂机转子也旋转。这样刮板和旋转的转子均是悬臂结构，不稳定。并且刮板存在许多死角，无法将砂子刮到，这些死角的砂子，一旦脱落会影响混砂质量。

8、同德国爱立许为代表的底盘旋转混砂机相比，本混砂机是筒体旋转，侧板固定，爱立许混砂机一般是倾斜30度，底盘旋转(相当于本混砂机的侧板)，筒体固定。这样首先在地板上爱立许混砂机仍然靠刮板工作，刮板和底板间的间隙存在死角。其次筒壁无法完全刮砂，存在大量积砂。本混砂机是真正无死角混砂，并且驱动更加简单可靠。

附图说明

图1为本发明提供的滚筒混砂机结构示意图

图2为本发明优选实施例一提供的混砂机正面结构示意图；

图3为本发明优选实施例一提供的混砂机侧面结构示意图；

图4为本发明优选实施例二提供的混砂机正面结构示意图；

图5为本发明优选实施例二提供的混砂机正面结构示意图；

图6为应用于本发明提供的滚筒式混砂机的混砂方法流程图。

标号说明：1-滚筒；2-底座；3-砂料进口；4-辅料进口；5-卸料口；6-加水口；7-转子；8-转子驱动；9-轴承座；10-导向轮；11-支撑轮；12-密闭壳体；13-真空管；14-辗轮；15-刮板机构；16-电机；17-检修门。

具体实施方式

为更好地说明本发明，现结合具体实施例，并配合附图对本发明作详细说明，具体如下：

如图1所示，

实施例一

如图2、3所示，本实施例提供的混砂机包括滚筒1，滚筒1为轴向横向设置于底座2上，滚筒1的端面的侧壁的上部设置有砂料进口3、辅料进口4，滚筒1的端面侧壁的下部设有卸料口5。滚筒1的端面侧壁的上部还设有加水口6，加水口6用于向滚筒内加水以达到目标湿度。且本实施例中的滚筒1外设有密闭壳体12，密闭壳体12上设有真空管13，真空管13用于将密闭壳体12内的气体进行抽离。其中，密闭壳体12可以为金属材质制成，本领域技术人员可根据需要选择合适的材料的密闭壳体，使其满足后续真空混砂的要求。

应当注意，本实施例中的滚筒1轴向横向设置在底座上，滚筒轴线与水平方向平行。其中，滚筒的两侧设有侧板，两侧侧板之间为筒体，工作时，两侧的侧板固定，而滚筒中间的筒体进行旋转。在其他优选实施例中，滚筒轴线与水平方向呈45度以下夹角时，也应视为该滚筒为横向设置在底座上，即本领域技术人员可根据上述实施例自由实施滚筒与水平方向间的夹角为小于45度间的任意值，其仍可实现本发明的混砂机的充分混砂的技术效果，因此，上述所提及的变形均属于横向设置的范围，也包含在本发明范围之内。

该混砂机内还包括一个横向设置的转子机构，转子机构包括转子7、转子驱动8及轴承座9，转子7位于滚筒1内，转子7的两端通过轴承座9固定于滚筒1的端面侧壁上，转子7两端的其中一端穿过滚筒1的端面侧壁后与转子驱动8相连。

滚筒1的下方设有导向轮10及支撑轮11，导向轮10与电机16相连，电机16通过控制导向轮10的运动方向控制滚筒1的转动方向。此外，滚筒1的端面上还设有检修门17，用于混砂机停机时通过该检修门17检修滚筒内的设备。

其中，本实施例中的辅料进口与辅料料斗相连，辅料料斗设于密闭壳体内，这样在开始执行混砂时，抽真空处理后需要在滚筒内加入辅料时，无需打开密闭壳体，可实现较好的密封。

本实施例提供的混砂机工作时，滚筒1在电机16的驱动下在垂直面上进行转动，即类似滚筒式洗衣机的转动方式，滚筒在外部驱动下垂直旋转，带动里面的砂子翻滚，可以实现无死角翻滚砂子的功能。相应地，转子7在转子驱动8的驱动下在垂直面上进行转动。本实施例的混砂机滚筒、转子机构等、砂料及所有的辅料如膨润土、煤粉料斗均在密闭壳体内，这样一旦关闭密闭壳体，就能非常方便地抽真空，不用对运动部件采用迷宫式密封等等。当旧砂冷却结束后，可以立即直接打开滚筒的料斗门，加入膨润土和煤粉等辅料。由于这是在密闭的真空壳内加料，辅料就不会损失。传统混砂机辅料往往会被除尘系统大量抽走。

本实施例中的转子7的侧面还均匀设有若干刮板机构15，刮板机构15用于搅拌砂料，使得更多的砂料被转子带动进行运动以将砂料及辅料充分混合，以及便于砂块的搅碎处理。

在其他优选实施例中，滚筒1内可平行设置多个转子，相应地混砂机设有多个转子机构，如2个转子机构，该些转子机构分别与滚筒的端面的两个侧壁连接。本领域技术人员可根据需要将多个转子的转动方向设为相同方向或相反方向，以使得砂料及辅料混合更加均匀。

实施例二

本实施例为实施例一的优选实施例，除以下有所不同外，其余部分结构均与实施例一相同。具体如下：

如图4、5所示，本实施例中的滚筒1内还包括辗轮14，辗轮14可以为一个或多个，辗轮14设于转子7与滚筒1的侧壁之间且与转子7平行设置，辗轮14与辗轮驱动相连，辗轮14在辗轮驱动的驱动下进行转动。多个辗轮时，其中的一个辗轮可以设置在滚筒的底部，，实现碾轮的碾压和挼搓功能。

本实施例中的辗轮14的转动方向与转子7的转动方向相反，使得砂料的混合效果更好。

本实施例中的转子7的侧面也均匀设有若干刮板机构15，刮板机构15用于搅拌砂料，使得更多的砂料被转子带动进行运动以将砂料及辅料充分混合，以及便于砂块的搅碎处理。

本实施例中，当混砂机同时安装转子和碾轮时，可以获得转子混砂机的高效、僵豆少、型砂疏松的优点；又可以获得碾轮式混砂机混砂质量好，碾压充分的优点，混砂效果最佳。

在其他优选实施例中，滚筒内平行设置多个转子时，也即混砂机具有多个转子机构时，辗轮14的转动方向与距离辗轮最近的转子的转动方向相反。特别地，滚筒内的辗轮的数量也可根据需要设置为一个或多个，具体本领域技术人员可根据实际混砂中对砂块的搅碎需要及混砂效果进行具体设置。

实施例三

本实施例中除以下部分与上述实施例不同外，其余均与上述实施例采用同样的实施方式，具体如下：

本实施例中的滚筒中用于搅拌砂料的仅为辗轮14，辗轮14可以为一个或多个，辗轮14设于滚筒内且与滚筒的轴线平行设置，辗轮14与辗轮驱动相连，辗轮14在辗轮驱动的驱动下进行转动。本实施例提供的混砂机不设置有转子机构，当需要混砂时，由辗轮进行混砂，配合滚筒的转动进行干混或湿混即可。碾轮式混砂机混砂质量好，碾压充分。

实施例四

本实施例中除以下部分与上述实施例不同外，其余均与上述实施例采用同样的实施方式，具体如下：

本实施例中的滚筒中既不设置转子机构，也不设置辗轮，需要混砂时，仅通过电机驱动滚筒转动即可，其原理与滚筒式洗衣机相同，通过滚筒的转动，带动滚筒内的砂料进行翻转及混合。较适合相对不易结小块的砂料的混合，结构更简单，成本更低。

如图5所示，本发明还提供了一种应用于上述实施例中的混砂机的混砂方法，该混砂机进行混砂时包括如下步骤：

S1：将称量好的待混砂料及称量好的第一部分辅料送入滚筒；

带混砂料可以为高温旧砂或新砂，辅料可以为待混合的膨润土和煤粉等；其中，滚筒本身可以作为料斗，或在滚筒内另设一与滚筒相连接的可被滚筒带动转动的料斗。

S2：在所述滚筒内加入预设的第一标准量的水，混合第一预设时间后，在所述密闭壳体内进行抽真空处理以冷却砂料；

通过所述真空管将所述真空壳体内的空气抽出；真空环境下水分沸点低，容易挥发，带走热量，旧砂温度下降。从而实现真空冷却。

S3：冷却后，在密闭壳体保持真空状态下在滚筒内加入第二部分辅料，混合第二预设时间以进行干混；

第二部分辅料包括膨润土、煤粉等，由于在负压状态下，膨润土等轻质物料不易飞扬，更加容易混匀，提高混砂效果和型砂质量，从而实现真空混砂。干混过程中，排除了空气的影响，膨润土和煤粉这些非常轻的物料，不容易飘扬在空气中，能够和旧砂和辅料更加均匀地混在一起，型砂质量获得提高。并且由于在密封和负压状况下混砂，膨润土和煤粉不会被抽掉，节约了辅料用量，有效地避免了存在空气的情况下混砂的缺陷。

S4：排除真空，加入预设的第二标准量的水至砂料中并进行湿混，使其达到预定湿度；

此时，无需再在真空条件下进行，解除真空，加入水分后，进行常规的湿混即可完成最终的混砂。由于在步骤S2中的真空冷却过程中，水分挥发掉，因此旧砂水分很低。该步湿混混砂时，可以一次准确加入需要的水分，使得砂料达到预定的湿度。因此真空冷却可以提高水分的准确性。

S5：混砂结束后将混合好的砂料送出。

其中，第一标准量的水是根据旧砂的温度和重量决定的，及第二标准量的水时根据目标的湿混要求而定的。

其中，上述的第一预设时间优选为10～40s，第二预设时间优选为10～30s。

优选的，步骤S2中可以通过转子和/或滚筒和/或辗轮的转动进行旧砂、辅料及水的混合；步骤S3中，可以通过转子和/或滚筒和/或辗轮的转动进行旧砂、辅料的干混；步骤S4中，可以通过转子和/或滚筒和/或辗轮的转动进行旧砂、辅料及水的湿混。不同的混合方式依据混砂机的结构设定，如无转子无辗轮的混砂机，或仅有转子或辗轮的混砂机，或既有转子也有辗轮的混砂机。本领域技术人员可根据需要自由选择混砂的方式，其均包含在本发明的范围之内。

步骤S2中，抽真空处理时，当密闭壳体内的气压低于到80Kpa时，真空冷却和混砂就有明显效果，当混砂机内的气压低于50Kpa时，真空冷却和混砂具有显著的效果，当混砂机内气压低于20Kpa时，效果最佳。因此，抽真空处理后的气压优选为0～80kpa。较佳实施例中，抽真空处理后密闭壳体内的气压为0～20kpa。

该混砂方法中，真空冷却和真空混砂结合在一起使用时，由于一次抽真空，达到两个效果，既节能，又提高混砂质量，效果更好。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。