КОКИЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ ОТЛИВОК Российский патент 2013 года по МПК B22D15/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам для получения полых отливок.

Известно устройство для получения отливок [1. Патент №2419511 RU], содержащее кокиль, станину, механизм разъема кокиля, тепловую трубу с зоной нагрева и охлаждения, защитный кожух, механизм перемещения тепловой трубы, термопары с системой автоматического управления работой устройства.

Недостаток известного устройства заключается в недостаточной производительности, обусловленной недостаточной эффективностью охлаждения тепловой трубы.

Заявляемая кокильная машина направлена на создание высокоэффективного процесса получения полых отливок.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемой машины, заключается в повышении эффективности охлаждения тепловой трубы. За счет чего достигается:

- повышение производительности процесса получения полых отливок;

- повышение качества полых отливок за счет эффективного и равномерного охлаждения.

Заявляемая машина характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: кокиль, станина, механизм разъема кокиля, тепловая труба с зоной нагрева и охлаждения, кожух, расположенный в зоне охлаждения тепловой трубы, механизм перемещения тепловой трубы, термопары с системой автоматического управления работой.

Отличительные признаки: в кожухе тепловой трубы с дном установлены трубки с заглушенными нижними концами, на боковых поверхностях трубок выполнены отверстия, обращенные к тепловой трубе, на одной из трубок отверстия смещены по высоте на расстояние L/2 по отношению к отверстиям в другой трубке, где L - расстояние между отверстиями в трубке, d₀ - диаметр отверстий в трубках диаметром d₁, n - количество отверстий, расстояние L между отверстиями, длина L₀ трубки и диаметр D охлаждения тепловой трубы связаны соотношениями: d₁/D=0,2÷0,5; d₀/d₁=0,02-0,05; n=L₀/L=3-12. Кроме того, машина снабжена вытяжным паропроводом с конденсатором пара, установленным над кожухом.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой кокильной машины и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Принудительное охлаждение зоны охлаждения тепловой трубы распыливанием охлаждающей воды позволяет эффективно отводить тепло.

Снабжение кокильной машины установленными в кожухе в зоне охлаждения тепловой трубы трубками с заглушенными концами и отверстиями, обращенными к тепловой трубе, позволяет равномерно по высоте эффективно охлаждать тепловую трубу в зоне охлаждения, путем распыливания охлаждающей воды из трубок.

Эффективное охлаждение тепловой трубы позволяет сократить время производственного процесса получения полых отливок, тем самым повышает производительность кокильной машины.

Эффективное охлаждение тепловой трубы позволяет получить мелкозернистую структуру отливки, что положительно сказывается на ее механических свойствах.

Изготовление на одной из трубок отверстий, смещенных по высоте на расстояние L/2 по отношению к отверстиям в другой трубке (где L - расстояние между отверстиями в трубке), позволяет равномерно охлаждать тепловую трубу.

Уменьшение соотношения d₁/D<0,2 (где d₁ - диаметр трубки, D - диаметр тепловой трубы в зоне охлаждения) приводит к затруднению изготовления трубок с отверстиями.

Увеличение соотношения d₁/D>0,5 приводит к нерациональному увеличению габаритов и массы трубок с отверстиями.

Уменьшение соотношения d₀/d₁<0,02 (где d₀ - диаметр отверстия в трубке) приводит к затруднению изготовления отверстий, возможности их забивания, нерациональному уменьшению расхода охлаждающей воды и эффективности охлаждения.

Увеличение соотношения d₀/d₁>0,05 приводит в ряде случаев к потере распыливаемой охлаждающей воды в окружающую среду, уменьшению равномерности охлаждения по высоте тепловой трубы.

Уменьшение количества отверстий в трубке n<3 не обеспечивает равномерное и эффективное охлаждение тепловой трубы.

Увеличение количества отверстий в трубке n>12 приводит, в ряде случаев, к нерациональному расходу охлаждающей воды и уменьшает эффективность охлаждения тепловой трубы.

Кроме того, использование вытяжного трубного паропровода с конденсатором пара, установленным над кожухом, позволяет повторно использовать сконденсированную воду для распыливания и сохранить необходимую влажность воздуха в производственном помещении.

Кокильная машина поясняется чертежом, на котором показан внешний вид кокильной машины для получения полых отливок.

Машина состоит из кокиля 1 со стенками 2, механизма 3 разъема кокиля, станины 4, тепловой трубы 5 с зоной 6 нагрева и зоной 7 охлаждения, механизма 8 перемещения тепловой трубы 5, трубок 9 с заглушенными концами и отверстиями 10, обращенными к тепловой трубе, вытяжного паропровода 11 с конденсатором пара 12, кожуха 13 тепловой трубы, термопар 15, 16, подключенных в систему автоматического управления работой машины.

Кокильная машина для получения отливок работает следующим образом. Предварительно осуществляется разогрев кокиля 1 до заданной температуры, фиксируемой по показаниям термопар 15 в стенках 2. После этого при помощи механизма перемещения 8 в кокиль 1 устанавливается тепловая труба 5. Производится заливка жидкого металла в кокиль 1, что приводит к разогреву зоны нагрева 6 тепловой трубы 5, а одновременно и теплоносителя, находящегося в ней. После разогрева теплоносителя образуется пар, который поступает в зону охлаждения 7 тепловой трубы и конденсируется на ее внутренней поверхности, обеспечивая разогрев всей трубы. После достижения тепловой трубой 5 заданной температуры, фиксируемой по показаниям термопары 16, включают в работу трубки 9 для распыливания охлаждающей воды. При этом охлаждающая вода под давлением подается в верхние части трубок 9 и через отверстия 10 в распыленном виде попадает на поверхность зоны охлаждения 7 тепловой трубы 5. В результате происходит сравнительно быстрый нагрев и испарение распыленной воды с поверхности зоны охлаждения 7, что обеспечивает высокоэффективное охлаждение тепловой трубы 5. Образующийся водяной пар огражден кожухом 13 и поступает в вытяжной паропровод 11 с закрепленным на нем конденсатором пара 12. Температура пара фиксируется термопарой 16, установленной в паропроводе 11. В конденсаторе пара 12 происходит охлаждение пара и его преобразование в воду, которая используется для повторного распыливания. После формирования отливки в кокиле 1, фиксируемом по показанию термопары 15, механизмом перемещения 8 происходит подъем тепловой трубы 5, а механизмом разъема 3 кокиля 1 осуществляется передвижение стенок 2 с последующим извлечением полученной полой отливки из машины. Далее после сборки кокиля 1 и установки в него тепловой трубы 5 процесс повторяется.

Изобретение относится к литейному производству. Машина содержит кокиль, станину, механизм разъема кокиля, тепловую трубу с зоной нагрева и охлаждения, кожух, расположенный в зоне охлаждения тепловой трубы, механизм перемещения тепловой трубы и термопары с системой автоматического управления. В кожухе с дном установлены трубки с заглушенными нижними концами, на боковых поверхностях которых выполнены отверстия, обращенные к тепловой трубе. На одной из трубок отверстия смещены по высоте на расстояние L/2 по отношению к отверстиям в другой трубке, где L - расстояние между отверстиями в трубке. Диаметр d₀ отверстий в трубках диаметром d₁, количество отверстий n, расстояние между отверстиями L, длина L₀ трубки и диаметр D тепловой трубы в зоне охлаждения связаны соотношениями: d₁/D=0,2÷0,5, d₀/d₁=0,02÷0,05 и n=L₀/L=3-12. Достигается повышение производительности и качества отливок за счет увеличения эффективности охлаждения тепловой трубы и отливки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Кокильная машина для получения полых отливок, содержащая кокиль, станину, механизм разъема кокиля, тепловую трубу с зоной нагрева и охлаждения, кожух, расположенный в зоне охлаждения тепловой трубы, механизм перемещения тепловой трубы и термопары с системой автоматического управления, отличающаяся тем, что в кожухе с дном установлены трубки с заглушенными нижними концами, на боковых поверхностях трубок выполнены отверстия, обращенные к тепловой трубе, на одной из трубок отверстия смещены по высоте на расстояние L/2 по отношению к отверстиям в другой трубке, где L - расстояние между отверстиями в трубке, d₀ - диаметр отверстий в трубках диаметром d₁, n - количество отверстий, а L - расстояние между отверстиями, при этом длина L₀ трубки и диаметр D тепловой трубы в зоне охлаждения связаны соотношениями
d₁/D=0,2÷0,5; d₀/d₁=0,02-0,05; n=L₀/L=3-12.

2. Кокильная машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена вытяжным трубным паропроводом с конденсатором пара, установленным над кожухом.