一种石英砂流态化均匀覆膜的流化床的制作方法

1.本实用新型属于铸造用石英砂的覆膜加工技术领域，特别涉及一种石英砂流态化均匀覆膜的流化床。


背景技术：

2.铸造是获得零件毛胚或零件成品的最常用手段之一，适用于绝大多数金属材质。因此，通过铸造工艺生产的铸件能广泛应用于国防军事、航空航天、机械制造、汽车制造、石油化工、工程建设等多个领城。随着社会经济的发展，科学技术的进步，机械工业发展迅速，对铸件的结构，机械性能的要求大大提高，对于铸件的外观质量、尺寸精度的要求也越来越高，覆膜砂型铸造工艺应运而生，砂芯具有较好强度和溃散性，覆膜砂生产的铸件尺寸精度高和表面质量较好，生产效率高。
3.覆膜砂主要采用优质精选天然石英砂为原砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品及增强剂为原料。产品具有适宜的强度性能；流动性好，制出的砂型、砂芯轮廓清晰，组织致密，能够制造出复杂的砂芯；砂型（芯）表面质量好；溃散性好，铸件容易清理。可根据不同的技术需求，在固化速度、脱膜性、流动性、溃散性、铸件表面光洁度、储存等方面适当调整配比。目前，覆膜石英砂是阀门、泵体、汽车缸体、缸盖、进气歧管等机械设备相关零部件铸造的最佳造型材料之一。覆膜砂的制备工艺主要有冷法覆膜、温法覆膜、热法覆膜三种，其中热法覆膜的覆膜效果好，且适合大量生产。目前，覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温度，然后分别依次与酚醛树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经自然冷却、破碎和筛分而成。该方法工艺比较繁琐，需使用专门的混砂设备将各种原料进行混合。
4.现有技术不足主要有：1.对于覆膜砂的混合大多是将各种原料按照一定的比例放入混料筒中，采用机械搅拌的方式进行混匀，这类混匀方法动力负荷大，搅拌不充分导致覆膜不均匀。2. 覆膜砂覆膜完成后采用自然冷却的方式，生产周期较长。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的上述问题，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供可以用于石英砂均匀覆膜的流化床。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：。
7.一种石英砂流态化均匀覆膜的流化床，包括流化床壳体，所述流化床壳体的底部设有进气管，还包括进料漏斗；所述流化床壳体内具有两面竖直设置的墙体，每面所述墙体内设置有管道，每面墙体上安装有多个一号雾化喷嘴，多个一号雾化喷嘴与对应墙体内的管道连通；所述进料漏斗包括相互连通的进料斗和送料管，所述进料斗位于流化床壳体顶部外侧，送料管位于两面墙体之间，且送料管底端的出料口靠近流化床壳体的内底壁；所述送料管上固定安装有纵截面为倒三角形的挡板，所述挡板位于墙体的上方，且挡板顶部的直径大于两面墙体之间的间距；所述流化床壳体内设有布风板，流化床壳体的底部设有出
料口，所述布风板和进气管均位于两面墙体之间，布风板靠近流化床壳体内底壁，布风板上具有多个吹气孔，所述出料口位于墙体与流化床壳体的内侧竖直壁之间，流化床壳体底部的外侧设有砂箱，砂箱顶部的进砂口与所述出料口连通；所述流化床壳体的内侧竖直壁上设有多个二号雾化喷头和多个喷粉头，二号雾化喷头在竖直方向的高度低于每面墙体的顶部，喷粉头在竖直方向的高度低于二号雾化喷头。
8.作为改进，所述送料管穿过流化床壳体内的过滤器后向下延伸，直至靠近流化床壳体内侧底壁。
9.作为改进，所述多个一号雾化喷嘴以送料管为轴心对称分布。如此设置是因为送料管将石英砂送至流化床底部后，热空气将石英砂吹起，由于布风板的作用，使得被吹起的石英砂基本上是均匀的分布在送料管外侧，因此多个一号雾化喷嘴以送料管为轴心对称分布能让酚醛树脂与石英砂更均匀地混合。
10.作为改进，所述多个二号雾化喷头以送料管为轴心对称分布，且二号雾化喷头在竖直方向的高度高于一号雾化喷嘴。如此设置是为了延长覆膜石英砂的固化冷却时间，同时也是为了保证冷却效果，使覆膜石英砂一进入流化床的侧边区域，就立刻被冷却。
11.相对于现有技术，本实用新型至少具有如下优点：
12.本实用新型提供了一种用于石英砂流态化均匀覆膜的流化床，该流化床结构简单，使用方便，用于石英砂进行流态化均匀覆膜的生产周期短。具体的通过热空气吹入流化床对石英砂进行流态化，将液态酚醛树脂通过一号雾化喷嘴喷入流化床对流态化的石英砂进行覆膜，使树脂微液滴与石英砂充分混合并在石英砂表面成膜，在覆膜后的石英砂表面喷乌洛托品水溶液，树脂覆膜固化并充分冷却，最后，在固化后的覆膜石英砂表面喷硬脂酸钙粉末，防止覆膜后的石英砂结块，提高覆膜砂的流动性及砂型的脱模性。
附图说明
13.图1为本实用新型流化床的整体装置结构示意图。
14.图中，流化床壳体-1，过滤器-2，挡板-3，二号雾化喷头-4，一号雾化喷嘴-5，覆膜砂-6，石英砂-7，布风板-8，进气管-9，砂箱-10，进料斗-11，送料管-12，墙体-13，喷粉头-14。
具体实施方式
15.下面对本实用新型作进一步详细说明。
16.本实用新型中
‘
前’、
‘
后’、
‘
左’、
‘
右’、
‘
上’、
‘
下’均指在图1中的方位，其中
‘
前’是指在图1中相对于纸面朝外，
‘
后’是指在图1中相对于纸面朝里。
17.实施例1：参见图1，一种石英砂流态化均匀覆膜的流化床，包括流化床壳体1和进料漏斗，所述流化床壳体1的底部设有进气管9，还包括进料漏斗；所述流化床壳体1内具有两面竖直设置的墙体13，每面所述墙体13内设置有管道，每面墙体13上安装有多个一号雾化喷嘴5，多个一号雾化喷嘴5与对应墙体13内的管道连通。
18.所述进料漏斗包括相互连通的进料斗11和送料管12，所述进料斗11位于流化床壳体1顶部外侧，送料管12位于两面墙体13之间，且送料管12底端的出料口靠近流化床壳体1的内底壁；具体实施时，送料管12穿过流化床壳体1内的过滤器2后向下延伸，直至靠近流化
床壳体1内侧底壁。
19.所述送料管12上固定安装有纵截面为倒三角形的挡板3，所述挡板3位于墙体13的上方，且挡板3顶部的直径大于两面墙体13之间的间距。
20.所述流化床壳体1内设有布风板8，流化床壳体1的底部设有出料口，所述布风板8和进气管9均位于两面墙体13之间，布风板8靠近流化床壳体1内底壁，布风板8上具有多个吹气孔，所述出料口位于墙体13与流化床壳体1的内侧竖直壁之间，流化床壳体1底部的外侧设有砂箱10，砂箱10顶部的进砂口与所述出料口连通。
21.通过设置布风板8将通过进气管9吹入流化床底部的气体均匀分散，从而更有利于使布置在入流化床底部的石英砂形成流态化运动。
22.所述流化床壳体1的内侧竖直壁上设有多个二号雾化喷头4和多个喷粉头14，二号雾化喷头4在竖直方向的高度低于每面墙体13的顶部，喷粉头14在竖直方向的高度低于二号雾化喷头4。
23.具体实施时，所述多个一号雾化喷嘴5以送料管12为轴心对称分布。具体实施时，所述多个一号雾化喷嘴5位于送料管12靠近挡板3的部分。如此设置是因为送料管12将石英砂送至流化床底部后，热空气将石英砂吹起，由于布风板8的作用，使得被吹起的石英砂基本上是均匀的分布在送料管12外侧，因此多个一号雾化喷嘴5以送料管12为轴心对称分布能让酚醛树脂与石英砂更均匀的混合。
24.具体实施时，所述多个二号雾化喷头4以送料管12为轴心对称分布，且二号雾化喷头4在竖直方向的高度高于一号雾化喷嘴5。在气流的作用下，包覆酚醛树脂的石英砂继续向上运动，直至上方挡板3，然后改变运动方向和速度，进入进气管与流化床壳体1的内侧竖直壁之间的区域即冷却区域，此时包覆酚醛树脂的石英砂被二号雾化喷头4喷出的乌洛托品水溶液喷淋冷却，由于覆膜石英砂进入流化床的侧边区域，失去了气流的作用，受重力作用会立刻下降，因此为了延长覆膜石英砂的冷却时间，同时也是为了保证冷却效果，二号雾化喷头4在竖直方向的高度高于一号雾化喷嘴5，使覆膜石英砂一进入流化床的侧边区域，就立刻被冷却。
25.实施例2：利用实施例1提供的石英砂流态化均匀覆膜的流化床对石英砂进行均匀覆膜的方法，包括如下步骤：
26.s1: 将重量为50-500kg的石英砂7通过进料斗11加入流化床，再通过送料管12送入流化床的底部。
27.s2: 将温度为80-150
°
c的气体从进气管9吹入，气体入流化床内部，使石英砂流态化运动，将10-200ml的硅烷稀释至30~600ml的硅烷溶液从漏斗随石英砂原料加入到流化床中，气体以1.0-10.0 m/s的速度吹入进气管。
28.s3：5-8s后，将温度为80-150
°
c的酚醛树脂通过一号雾化喷嘴5喷出；所述酚醛树脂的液滴尺寸为2-10 μm，流量为200-2500 cm3/min。
29.s4：与此同时，乌洛托品水溶液通过二号雾化喷头4喷出，硬脂酸钙粉末通过喷粉头14喷出；所述水与乌洛托品比例为3:1，乌洛托品水溶液流量为150-2500 cm3/min，乌洛托品水溶液的液滴尺寸为50-100μm。
30.s5: 在气流的作用下，流态化石英砂向上运动，通过一号雾化喷嘴5所喷出的液态酚醛树脂区域，使石英砂与酚醛树脂微液滴充分混匀并均匀地包覆在石英砂的表面，再在
气流的作用下，包覆酚醛树脂的石英砂继续向上运动，直至上方挡板3，覆膜石英砂与挡板碰撞后改变运动方向和速度，进入流化床侧边区域，即进气管与流化床壳体1的内侧竖直壁之间的区域，覆膜石英砂进入流化床的侧边区域，失去了气流的作用，受重力作用而下降，当经过乌洛托品水溶液喷淋区域时，使覆膜后的石英砂表面酚醛树脂固化并冷却；固化后的覆膜石英砂在重力的作用下继续下降，通过硬脂酸钙喷洒区域，防止覆膜后的石英砂结块，提高覆膜砂的流动性及砂型的脱模性。
31.s6：覆膜石英砂成品从出料口进入流化床下方的砂箱10被收集。
32.本发明方法通过吹气孔将80-150
°
c的气体自下而上通过石英砂床层使石英砂7处于悬浮运动状态，并将液态的酚醛树脂通过一号雾化喷嘴5喷出，使酚醛树脂微液滴与石英砂7充分混匀并包覆在石英砂7表面。通过二号雾化喷头4在覆膜后的石英砂表面喷乌洛托品水溶液，冷却并固化树脂覆膜，最后通过砂箱10，将覆膜砂6收集起来，采用喷淋冷却的方式，节约了成产周期。
33.本发明方法不限于石英砂与酚醛树脂这一种混匀，其他涉及固气态混匀和固液态混匀也适用。
34.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种石英砂流态化均匀覆膜的流化床，其特征在于：包括流化床壳体（1），所述流化床壳体（1）的底部设有进气管（9），还包括进料漏斗；所述流化床壳体（1）内具有两面竖直设置的墙体（13），每面所述墙体（13）内设置有管道，每面墙体（13）上安装有多个一号雾化喷嘴（5），多个一号雾化喷嘴（5）与对应墙体（13）内的管道连通；所述进料漏斗包括相互连通的进料斗（11）和送料管（12），所述进料斗（11）位于流化床壳体（1）顶部外侧，送料管（12）位于两面墙体（13）之间，且送料管（12）底端的出料口靠近流化床壳体（1）的内底壁；所述送料管（12）上固定安装有纵截面为倒三角形的挡板（3），所述挡板（3）位于墙体（13）的上方，且挡板（3）顶部的直径大于两面墙体（13）之间的间距；所述流化床壳体（1）内设有布风板（8），流化床壳体（1）的底部设有出料口，所述布风板（8）和进气管（9）均位于两面墙体（13）之间，布风板（8）靠近流化床壳体（1）内底壁，布风板（8）上具有多个吹气孔，所述出料口位于墙体（13）与流化床壳体（1）的内侧竖直壁之间，流化床壳体（1）底部的外侧设有砂箱（10），砂箱（10）顶部的进砂口与所述出料口连通；所述流化床壳体（1）的内侧竖直壁上设有多个二号雾化喷头（4）和多个喷粉头（14），二号雾化喷头（4）在竖直方向的高度低于每面墙体（13）的顶部，喷粉头（14）在竖直方向的高度低于二号雾化喷头（4）。2.如权利要求1所述的石英砂流态化均匀覆膜的流化床，其特征在于：所述送料管（12）穿过流化床壳体（1）内的过滤器（2）后向下延伸，直至靠近流化床壳体（1）内侧底壁。3.如权利要求1或2所述的石英砂流态化均匀覆膜的流化床，其特征在于：所述多个一号雾化喷嘴（5）以送料管（12）为轴心对称分布。4.如权利要求1或2所述的石英砂流态化均匀覆膜的流化床，其特征在于：所述多个二号雾化喷头（4）以送料管（12）为轴心对称分布，且二号雾化喷头（4）在竖直方向的高度高于一号雾化喷嘴（5）。

技术总结
本实用新型涉及一种石英砂流态化均匀覆膜的流化床，流化床壳体内具有两面竖直设置的墙体，墙内嵌有管道，每面墙体上安装有多个与墙体内部管道连通的一号雾化喷嘴；进料漏斗包括相互连通的进料斗和送料管，送料管上固定安装有纵截面为倒三角形的挡板，挡板位于墙体上方，且挡板顶部的直径大于两面墙的间距；流化床壳体的底部设有布风板和出料口，布风板位于两面墙体之间，出料口位于进气管与流化床壳体的内侧竖直壁之间，流化床壳体的底部外侧设有砂箱，砂箱顶部的进砂口与出料口连通；流化床壳体的内侧竖直壁上设有多个二号雾化喷头和喷粉头，二号雾化喷头低于两面墙体的顶部。该流化床结构简单，使用方便，用于石英砂流态化均匀覆膜，生产周期短。生产周期短。生产周期短。


技术研发人员：孟毅 李涛 孟倩 张霖 崔贺楠 谭敏
受保护的技术使用者：江苏新韦尔新材料有限公司
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2022/5/25