Właściwości ścierniwa używanego w oczyszczarkach wirnikowych – część II
W artykule omówiono m.in. metodę oceny trwałości śrutu i przedstawiono wyniki analizy granulometrycznej śrutu stosowanego do oczyszczania powierzchni odlewów z różnych tworzyw.
Ilość i zużycie śrutu
W aktualnie eksploatowanych oczyszczarkach są instalowane wirniki napędzane silnikami o mocy 3 ÷ 110 kW i wydajności 40 ÷ 1300 kg śrutu/min. Wartości średnie wydajności zestawiono na rysunku 4. Dane te dotyczą śrutu staliwnego, kulistego o ziarnistości rzeczywistej d90 = 0,6mm i 0,71 mm i twardości 46 ÷ 51 HRC.
Rys. 2. Wydajność wirnika rzutowego w zależności od mocy silnika napędzającego.
Rys.3. Obieg śrutu w oczyszczarce:1-wirnik rzutowy, 2-komora robocza, 3-podajnik kubełkowy, 4-separator śrutu, 5-wyłapywanie z powietrza dobrych ziaren śrutu (z ang. abrasive trap), 6-zespół filtrów, 7-odprowadzenie z poz.5 do pojemnika.
Parametry strumienia śrutu, miotanego przez wirnik rzutowy zależą m.in. od ilości podawanego śrutu na łopatki, prędkości wylotowej śrutu, średnicy koła rzutowego, szerokości łopatek rzutowych, wielkości okna w tulei regulacyjnej. Przede wszystkim jednak zależy od rodzaju i granulacji śrutu. Obieg śrutu w oczyszczarce przedstawiono na rysunku 3.Duży wpływ na jakość powierzchni odlewów mają właściwości śrutu, który ponownie trafia do obiegu z separatora zanieczyszczeń. Obok wirników rzutowych separatory śrutu są zespołami decydującymi o wydajności i jakości oczyszczania, a także w znaczącym stopniu o strukturze oczyszczanych powierzchni. Sprawność separacji decyduje też o trwałości elementów oczyszczarki, głównie części roboczych wirnika rzutowego. Ogólnie stosowane są trzy rodzaje separatorów śrutu: separator powietrzny jednostopniowy, separator powietrzny dwustopniowy, separator magnetyczno-powietrzny. Stosowane są one odpowiednio do wielkości oczyszczarki i jej przeznaczenia. Na rysunku 4 przedstawiono schematy stosowanych w oczyszczarkach separatorów zanieczyszczeń.
Separatory przedstawione na rysunku 4 składają się z następujących elementów.• Separator - rysunek a): 1- sito, 2-kurtyna powietrzna, 3-zbiornik śrutu, 4 zbiornik zanieczyszczeń, 5-ssawa.
• Separator - rysunek b): 1-sito, 2- ślimak, 3-przesłona spiętrzająca, 4-zbiornik czystego śrutu, 5-zbiornik warstwy pośredniej, 6- zbiornik zanieczyszczeń, 7-ssawa.
• Separator - rysunek c): 1-bęben przesiewający, 2-ślimak, 3-regulowana przysłona, 4-bęben magnetyczny, 5-przenośnik śrubowy, 6-klapa spiętrzająca, 7-kurtyna powietrzna, 8-zbiornik, 9-zbiornik zanieczyszczeń, 10-ssawa, 11-bęben magnetyczny, 12-zbiornik na śrut do ponownej separacji, 13- zbiornik zanieczyszczeń.
Rys. 4. Schemat pracy separatorów zanieczyszczeń: a)-separator śrutu powietrzny jednostopniowy, b)-separator śrutu powietrzny dwustopniowy, c)-separator magnetyczno-powietrzny.
Wirniki oczyszczarek mają określoną wydajność wyrażoną w masie śrutu wyrzucanego z wirnika w jednostce czasu. Jeśli ma się do czynienia ze stosunkowo mało zanieczyszczonymi powierzchniami odlewów wówczas energia kinetyczna pojedynczego ziarna nie ma takiego znaczenia, natomiast istotniejszym czynnikiem przyspieszającym proces oczyszczania jest liczba uderzeń śrutu w jednostce czasu. Ten ostatni czynnik jest związany bezpośrednio z ziarnistością śrutu. Przy stałej masowej wydajności wirnika liczba uderzeń śrutu w jednostce czasu rośnie ze zmniejszającą się średnicą ziaren.Przy doborze należy również uwzględnić fakt, że:
• śrut o dobrych własnościach skrawających decydujących o dużej wydajności i skuteczności oczyszczania, jest jednocześnie bardzo agresywny w stosunku do części roboczych oczyszczarki szczególnie do elementów zespołów rzutowych,
• śrut o dobrych własnościach skrawających posiada mniejszą trwałość, wyrażoną ilością przejść przez wirnik rzutowy oczyszczarki,
• kształt ziarna śrutu decyduje o profilu chropowatości oczyszczonej powierzchni: śrut kulisty powoduje powstawanie czasz, natomiast śrut łamany tworzy powierzchnię o ostrych zębach często podciętych.
Badania właściwości śrutu
Zakres badań obejmuje: trwałość, wielkość i kształt ziaren, twardość i gęstość właściwą. Jedną z podstawowych cech eksploatacyjnych jest trwałość śrutu. Wskaźnik trwałości śrutu określa ilość przejść śrutu przez wirnik doświadczalnej oczyszczarki aż do osiągnięcia określonej końcowej frakcji ziarna. Badany śrut wyrzucany z wirnika oczyszczarki uderza o płytę wykonaną zwykle z hartowanej stali i wraca do ponownego obiegu. Wskaźnik trwałości śrutu bywa zwykle określany jako ilość przejść śrutu przez wirnik do momentu, w którym ziarnistość rzeczywistą ma 50% badanej ilości śrutu. Badania ziarnistości sprowadzają się do określenia wymiarów i zawartości frakcji na drodze analizy sitowej. Wyznacza się ziarnistość rzeczywistą, określoną jako wymiar oczka sita, na którym pozostaje minimum 80, 85% lub 90% badanej próbki śrutu. Badanie ziarnistości przeprowadza się zwykle na próbce o masie min. 100 g, przy czasie przesiewania wynoszącym 5 minut. Badania twardości prowadzi się najczęściej metodą Vickersa, a niekiedy Rockwella lub Knoppa. Badanie gęstości śrutu odlewanego ma na celu określenie udziału tzw. pustych ziaren. Gęstość właściwą ziarn śrutu można określić przez ważenie i pomiar objętości ziaren przez wyparcie cieczy np. alkoholu metylowego. Badanie struktury przeprowadza się normalnymi metodami metalograficznymi, inkludując ziarna śrutu w żywicy. Efekty śrutowania ocenia się na podstawie oceny powierzchni oczyszczanych wyrobów, ubytkiem masy czyszczonych próbek oraz na podstawie próby Almena. Próba ta polega na poddawaniu działaniu śrutu znormalizowanych pasków blachy. Pod wpływem uderzeń śrutu pasek blachy ulega odkształceniu. Wysokość ugięcia blachy jest miarą efektu śrutowania.
