СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ ЗАЖИМНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ, В ЧАСТНОСТИ, ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ Российский патент 2018 года по МПК B29C45/73 B22C9/06 B22D17/22 C02F1/44 

Настоящее изобретение относится к системе охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности, для литейных форм.

Изобретение также относится к устройству для смешивания воздуха и очищенной воды и для управляемого выброса распыленной воды под давлением.

В частности, такую систему применяют для форм для производства отливок легких сплавов, кокильных отливок, отливок под низким или высоким давлением, но следует понимать, что она может быть применена к зажимным приспособлениям для формования в целом.

Современные устройства для формованных отливок для металлических сплавов предусматривают с контурами охлаждения, которые содержат змеевики, которые предусмотрены в областях зажимного приспособления, где во время отвердения отливки требуется эффективное и быстрое уменьшение температуры.

В большинстве случаев текучей средой, циркулирующей в таких контурах охлаждения, является сжатый воздух, который вдувают в змеевики, приспосабливают для удаления имеющегося количества тепла и затем рассеивают в окружающей среде.

Змеевики обычно встраивают в зажимное приспособление для формования.

Также известны и широко распространены системы охлаждения, в которых циркулирующей текучей средой является вода, обычно очищенная, для предотвращения ухудшения правильной работы накипью.

Применение воды в качестве текучей среды отвода тепла является гораздо более эффективным, чем применение воздуха, но применение водных систем охлаждения влечет за собой некоторые недостатки.

Первым недостатком является тепловой удар, создаваемый прохождением текучей среды внутри приспособленных каналов и приспособленных щелей, которые часто предусмотрены в корпусе формы.

В случае чрезмерного теплового напора между водой и внутренней температурой формы имеется риск образования трещин в форме, которые могут ее непоправимо повредить.

В водяных системах, изготовленных из компонентов, которые являются отдельными от формы, могут возникнуть проблемы со швами в областях, соединяющих такие компоненты, с риском протекания воды как внутри, так и снаружи формы, - событие, которое подвергает риску правильную работу последней.

Кроме того, нагретая вода, которая выходит из формы или из системы, связанной с ней, должна быть надлежащим образом очищена для ее удаления или повторного использования.

Целью настоящего изобретения является предоставление системы охлаждения для зажимных приспособлений для формования в литейных цехах, которая способна преодолевать вышеупомянутые недостатки обычных контуров охлаждения и систем охлаждения.

С этой целью объектом изобретения является предоставление системы охлаждения, которая способна сочетать преимущества воздушных систем с эффективностью водяных контуров.

Еще одним объектом изобретения является предоставление системы охлаждения, которая также может быть установлена на существующие зажимные приспособления для формования.

Еще одним объектом изобретения является предоставление системы охлаждения, которая не создает тепловых ударов в форме, с которой она связана, и которая невосприимчива к утечкам вследствие недостатков чрезмерного давления.

Еще одним объектом изобретения является предоставление системы охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности, литейных форм, которая может быть предусмотрена с обычными технологиями.

Этой цели и этих и других объектов, которые будут более ясными далее, достигают с помощью системы охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности, для литейных форм, отличающейся тем, что она содержит:

- устройство для очистки воды;

- устройство для генерации сжатого воздуха;

- устройство для нагнетания очищенной воды;

- устройство для смешивания воздуха с указанной очищенной водой и для управляемого выброса распыленной воды под давлением в направлении контура охлаждения зажимного приспособления для формования.

Другие признаки и преимущества изобретения будут более понятны из описания двух предпочтительных, но не ограничивающих вариантов осуществления системы охлаждения согласно изобретению, которые для целей неограничительного примера представлены на сопутствующих графических материалах, на которых:

на фиг.1 схематически показана система охлаждения согласно изобретению;

на фиг.2 показана схема устройства для очистки воды системы согласно изобретению;

на фиг.3 показана схема устройства для нагнетания системы согласно изобретению;

на фиг.4 показана схема устройства для генерации сжатого воздуха и связанного устройства для смешивания и выброса системы согласно изобретению;

на фиг.5 показано изображение второго варианта осуществления устройства для очистки воды и устройства для нагнетания очищенной воды системы согласно изобретению;

на фиг.6 показан вид в поперечном сечении устройства для смешивания и выброса системы согласно изобретению.

Со ссылкой на фигуры, система охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности, для литейных форм согласно изобретению в общем обозначена номером ссылки 10.

Такая система 10 охлаждения содержит:

- устройство 11 для очистки воды, которое расположено на линии подачи воды,

- устройство 12 для генерации сжатого воздуха, которое связано с линией подачи воздуха;

- устройство 13 для нагнетания очищенной воды,

- устройство 14 для смешивания воздуха с очищенной водой и для управляемого выброса распыленной воды под давлением в направлении контура 16 охлаждения зажимного приспособления 15 для формования.

Устройство 11 для очистки воды, как представлено в схематической форме на фиг.2, содержит блок 17 для очистки воды, типа обратного осмоса или деминерализации, на который воду подают по водопроводу 18.

Деминерализованная вода, которая выходит из блока 17 для очистки воды, проходит через канал 19 в бак 20, который поддерживают на постоянном уровне, поскольку следующее устройство 22 для подачи очищенной воды вытягивает воду из бака 20 и переносит ее в устройство 13 для нагнетания очищенной воды.

В таком первом варианте осуществления изобретения устройство 22 для подачи очищенной воды содержит подающий насос 21, который предусмотрен для подачи нагнетенной очищенной воды в устройство 13 для нагнетания воды.

Такое устройство 11 для очистки воды содержит первый запорный кран 23 между устройством 17 для очистки и баком 20 и второй запорный кран 24 на выходе из подающего насоса 21.

Устройство 13 для нагнетания очищенной воды содержит, в последовательности на одной и той же линии, устройство 25 для понижения давления, бак 26 и фильтрующее устройство 27, после которого вода достигает устройства 14 для смешивания и выброса.

Имеются два запорных крана, первый запорный кран 28 между устройством 25 для понижения давления и баком 26 и второй запорный кран 29 на выходе из устройства 25 для понижения давления.

На выходе из такого устройства 13 для нагнетания, таким образом, имеется очищенная вода, деминерализованная и с заданным давлением, например, 5 бар.

Устройство 12 для генерации сжатого воздуха содержит систему 30 сжатого воздуха, которая обычно уже выполнена для зажимных приспособлений для формования, с которыми связана система 10 охлаждения, например пресс, и, таким образом, имеет обычный тип, один патрубок 31 которой имеет устройство 32 для понижения давления, соленоидный клапан 33 управления выше по потоку.

Из устройства 12 для генерации сжатого воздуха выходит сжатый воздух с заданной величиной давления, например, 4 бар.

Удобно, когда величина давления очищенной воды, которая выходит из устройства 13 для нагнетания воды, на один бар выше, чем давление воздуха, который выходит из устройства 12 для генерации сжатого воздуха.

В обычных системах охлаждения смешивание воздуха и воды осуществляют, поддерживая как воздух, так и воду при одинаковом рабочем давлении.

Однако, как правило, воздухо- и водопроводы сильно отличаются друг от друга, и каждый из них имеет различную длину, с кривыми и областями различных температур, и эти различия определяют различные перепады давлений в двух контурах, вследствие чего, если одинаковое рабочее давление применяют как для воды, так и для воздуха смешивание не является ни постоянным, ни воспроизводимым, поскольку иногда преобладает поток воды, а иногда преобладает поток воздуха, и, таким образом, охлаждение, получаемое в контуре зажимного приспособления для формования, является непоследовательным, а значит и неудовлетворительным.

В многочисленных лабораторных испытаниях и так же многочисленных полевых испытаниях было обнаружено, что на практике, если давление в водопроводе 39 всегда по меньшей мере на один бар выше, чем давление в воздухопроводе 40, вода всегда появляется в контуре 6 охлаждения зажимного приспособления 15 для формования.

Устройство 14 для смешивания и выброса содержит пневматический клапан 34, который приводит в действие открытие водного контура, т.е. линии, подключенной к устройству 13 для нагнетания воды, пневматический клапан 34 приводится в действие прохождением воздуха между соленоидным клапаном 33 управления устройства 12 для генерации сжатого воздуха и устройством 32 для понижения давления воздуха.

Очищенную воду под давлением проводят ниже по потоку от пневматического клапана 34 через калиброванную насадку 35.

Такая калиброванная насадка 35, которую четко видно на фиг.6, имеет калиброванное отверстие 37 для выхода воды с диаметром 38, например, 0,3 миллиметра, что по расчетам составляет приблизительно 110 миллиметров в минуту воды при давлении 5 бар, в отличие от 4 бар в воздухопроводе, заданную скорость потока, которая по расчетам является оптимальной для большинства контуров охлаждения, уже установленных на зажимные приспособления для формования литейных цехов, известные в настоящее время.

Путем изменения величин рабочего давления в водопроводе и размера диаметра 38 калиброванной насадки 35, можно изменять скорость потока воды, чтобы получать его оптимальную величину, в зависимости от обслуживаемого зажимного приспособления 15 для формования.

Как очищенная вода под давлением, выходящая из устройства 13 для нагнетания воды, так и воздух под давлением, выходящий из устройства 12 для генерации сжатого воздуха, проходят через тройниковый соединитель 36 и смешиваются внутри него.

Что остается постоянным, - это перепад давления одним баром выше в рабочем давлении на водопроводе, чем на воздухопроводе.

Когда систему согласно изобретению применяют на зажимном приспособлении 15 для формования, контур 16 охлаждения которого, уже установленный, имеет тип, который работает с воздухом, диаметр 38 отверстия 37 насадки 35 не должен быть более 0,3 миллиметров.

Такой тройниковый соединитель 36 имеет обычный тип и доступен на рынке.

В таком тройниковом соединителе 36 воздух под давлением и воду под давлением смешивают и выбрасывают в форме распыленной воды или увлажненного воздуха, под давлением, который направляют на контур 16 охлаждения зажимного приспособления 15 для формования, для которого применяют систему 10 охлаждения согласно изобретению.

На фиг.5 показан второй вариант осуществления устройства для очистки воды, обозначенный номером ссылки 111, и устройства 113 для нагнетания воды, которые подключено к нему.

В таком втором варианте осуществления устройство 111 для очистки воды просто содержит контейнер 150 деминерализованной воды, и таким образом используется, если зажимное приспособление для формования, на котором применяют систему согласно изобретению, не оснащено устройством 11 для очистки воды, описанным выше для первого варианта осуществления системы 10 охлаждения согласно изобретению, описанному выше, и, как правило, уже предусмотренным на зажимном приспособлении формования.

Устройство 113 для нагнетания воды содержит нагнетательный бак 126, который снабжен индикатором 151 уровня, и фильтрующее устройство 127 в точке выхода из нагнетательного бака 126.

Первый запорный кран 128 расположен выше по потоку от нагнетательного бака 126 и второй запорный кран расположен ниже по потоку от фильтрующего устройства 127.

В таком втором варианте осуществления устройство 122 для подачи очищенной воды содержит устройство 152 для накачки воздуха, например линии сжатого воздуха, которая уже работает и применяется для зажимного приспособления 15 для формования, за которым следует устройство 153 для понижения давления воздуха, которое выполнено с возможностью проталкивания воздуха в нагнетательный бак 126, так что деминерализованная вода, которая выходит из него, доступна для устройства 14 для смешивания и выброса при оптимальном заданном давлении.

Изобретение также относится к устройству 14 для смешивания воздуха и очищенной воды и для управляемого выброса распыленной воды под давлением в направлении контура 16 охлаждения зажимного приспособления 15 для формования, как описано выше.

Такое устройство 14 отличается тем, что оно содержит:

- калиброванную насадку 35, которая имеет калиброванное отверстие 37 для выхода воды, диаметр 38 которого выполнен с возможностью выхода воды с предварительно определенной скоростью потока под давлением при заданном рабочем давлении,

- тройниковый соединитель 36, в который входят вода под давлением из калиброванной насадки 35 и сжатый воздух из устройства 12 для генерации сжатого воздуха.

Устройство 14 содержит пневматический клапан 34, который приводит в действие открытие водопровода, который подключен к устройству 13 для нагнетания воды, пневматический клапан 34 приводится в действие прохождением воздуха между соленоидным клапаном 33 управления устройства 12 для генерации сжатого воздуха и устройством 32 для понижения давления воздуха.

На практике было обнаружено, что изобретение полностью достигает поставленной цели и объектов.

В частности, изобретением предусмотрена система охлаждения, которая сочетает преимущества воздушных систем с эффективностью водяных контуров.

Фактически, такая система охлаждения согласно изобретению, благодаря устройству для нагнетания воды и устройству для генерации сжатого воздуха, которые легко смешиваются, как описано выше, дает возможность получать выброс увлажненного воздуха, содержащего низкую долю воды, приблизительно 110 миллилитров в минуту, что достаточно для постоянного получения точного и повторяемого охлаждения зажимного приспособления для формования, на котором ее применяют.

Таким образом, постоянная и точная доля используемой воды определяет точное и постоянное управление температурой охлаждения формы, с последующим уменьшением числа производственного брака.

Еще одним важным объектом изобретения является предоставление системы охлаждения, которая также может быть установлена на существующие зажимные приспособления для формования, благодаря способности подключаться к системе сжатого воздуха зажимного приспособления для формования, на котором ее применяют для подачи сжатого воздуха, и благодаря способности впрыскивать увлажненный воздух, подаваемый в контуры охлаждения, которые уже определены в зажимном приспособлении для формования.

В частности, с помощью изобретения предоставляется система охлаждения, которая дает возможность применять давление на воздухопроводе 4 бар, которое ниже, чем давление, применяемое в стандартном контуре сжатого воздуха, 7-9 бар, который уже предусмотрен на зажимных приспособлениях для формования с контурами охлаждения сжатым воздухом; фактически, сам сжатый воздух удаляет гораздо меньше тепла, чем увлажненный воздух, и, следовательно, применение увлажненного воздуха или распыленной воды дает возможность применять гораздо более низкое рабочее давление, с последующим сбережением энергии для компрессора.

Более того, с помощью изобретения предоставляется система охлаждения, которая благодаря увлажненному воздуху дает возможность сократить время охлаждения, с последующим сокращением времени циклов формования и лучшим выходом в плане производительности зажимного приспособления для формования.

Кроме того, система охлаждения согласно изобретению может обслуживать несколько контуров охлаждения параллельно.

Кроме того, с помощью изобретения предоставляется система охлаждения, которая не создает тепловых ударов в форме, с которой она связана, поскольку прохождение увлажненного воздуха в контуре охлаждения вызывает меньше внезапных приливов тепла, и которая невосприимчива к утечкам, вызванным недостатками чрезмерного давления.

Кроме того, с помощью изобретения предоставляется система охлаждения, которая является более тихой, чем обычная система, благодаря более низкому применяемому давлению воздуха.

С помощью изобретения также предоставляется устройство для смешивания воздуха и очищенной воды и для выброса, которое оптимизирует работу системы согласно изобретению.

Кроме того, с помощью изобретения предоставляется система охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности для литейных форм, и предоставляется устройство для смешивания воздуха и очищенной воды, и для управляемого выброса распыленной воды под давлением в направлении контура охлаждения зажимного приспособления для формования, оба из которых могут быть предусмотрены с обычными технологиями.

Изобретение, задуманное таким образом, допускает многочисленные модификации и изменения, все из которых находятся в рамках объема прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, все подробности могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами.

На практике используемыми материалами, при условии, что они совместимы с конкретным применением и возможными размерами и формами, могут быть любые, соответствующие требованиям и современному состоянию данному уровню техники.

Содержимое заявки на итальянский патент № PD2012A000402, приоритет которой заявлен в настоящей заявке, включен посредством ссылки.

Там, где за техническими признаками, упомянутыми в любом пункте формулы изобретения, следуют ссылочные знаки, эти ссылочные знаки включены исключительно с целью улучшения восприятия пунктов формулы изобретения и, соответственно, такие ссылочные знаки не имеют никакого ограничительного эффекта на интерпретацию каждого элемента, идентифицированного с помощью примера такими ссылочными знаками.

Группа изобретений относится к системе (10) охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности, для литьевых форм и к устройству для смешивания воздуха и очищенной воды. Система (10) охлаждения для зажимных приспособлений для формования содержит: устройство (11) для очистки воды; устройство (12) для генерации сжатого воздуха; устройство (13) для нагнетания очищенной воды; устройство (14) для смешивания воздуха с очищенной водой и для управляемого выброса распыленной воды под давлением в направлении к контуру (16) охлаждения зажимного приспособления для формования. Устройство для смешивания воздуха и очищенной воды содержит также водопровод с калиброванной насадкой, воздухопровод и тройниковый соединитель для входа воды под давлением и сжатого воздуха. Технический результат, достигаемый при использовании группы изобретений, заключается в обеспечении исключения образования трещин в литьевой форме при тепловом напоре между водой и внутренней ее температурой. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Система (10) охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности, для литейных форм, содержащая:

- устройство (11) для очистки воды;

- устройство (12) для генерации сжатого воздуха;

- устройство (13) для нагнетания очищенной воды;

- устройство (14) для смешивания воздуха с указанной очищенной водой и для управляемого выброса распыленной воды под давлением в направлении контура (16) охлаждения зажимного приспособления (15) для формования;

отличающаяся тем, что:

- указанное устройство (12) для генерации сжатого воздуха содержит систему (30) сжатого воздуха, один патрубок (31) которой имеет устройство (32) для понижения давления и соленоидный клапан (33) управления, расположенный выше по потоку;

- указанное устройство (14) для смешивания и выброса содержит пневматический клапан (34), который приводит в действие открытие водного контура, т.е. линии, подключенной к устройству (13) для нагнетания воды, при этом указанный пневматический клапан (34) приводится в действие прохождением воздуха между соленоидным клапаном (33) управления устройства (12) для генерации сжатого воздуха и устройством (32) для понижения давления воздуха.

2. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что указанное устройство (11) для очистки воды содержит блок (17) для очистки воды типа обратного осмоса или деминерализации, на который воду подают по водопроводу (18), при этом деминерализованная вода, которая выходит из блока (17) для очистки воды, предусмотрена для прохождения через канал (19) в бак (20), который поддерживают на постоянном уровне, поскольку следующее устройство (22) для подачи очищенной воды вытягивает очищенную воду из бака (20) и переносит ее в указанное устройство (13) для нагнетания очищенной воды.

3. Система охлаждения по п. 2, отличающаяся тем, что указанное устройство (22) для подачи очищенной воды содержит подающий насос (21), предусмотренный для подачи нагнетенной очищенной воды в устройство (13) для нагнетания воды.

4. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что указанное устройство (13) для нагнетания очищенной воды содержит, в последовательности на одной и той же линии, устройство (25) для понижения давления, бак (26) и фильтрующее устройство (27), после которого вода достигает устройства (14) для смешивания и выброса.

5. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что величина давления очищенной воды, которая выходит из устройства (13) для нагнетания воды, по меньшей мере на один бар выше, чем давление воздуха, который выходит из устройства (12) для генерации сжатого воздуха.

6. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что указанное зажимное приспособление (15) для формования объединено с указанным контуром (16) охлаждения, получающим указанную распыленную воду из указанного устройства (14) для смешивания воздуха с указанной очищенной водой, содержащей увлажненный воздух, и затем рассеивающим указанный увлаженный воздух непосредственно в окружающую среду.

7. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что указанное устройство (13) для нагнетания воды и указанное устройство (12) для генерации сжатого воздуха осуществляют питание указанного устройства (14) для смешивания воздуха с указанной очищенной водой для достижения выброса увлаженного воздуха, содержащего низкую долю воды, приблизительно 110 миллиметров в минуту.

8. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр (38) отверстия (37) насадки (35) составляет не более 0,3 миллиметров.

9. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что указанную очищенную воду под давлением проводят ниже по потоку от пневматического клапана (34) через калиброванную насадку (35).

10. Система охлаждения по п. 9, отличающаяся тем, что указанная калиброванная насадка (35) имеет калиброванное отверстие (37) для выхода воды, диаметр (38) которого выполнен с возможностью выхода приблизительно 110 миллиметров в минуту воды при давлении 5 бар, при этом давление в линии сжатого воздуха составляет 4 бара.

11. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что как указанная очищенная вода под давлением, которая выходит из устройства (13) для нагнетания воды, так и сжатый воздух, который выходит из устройства (12) для генерации сжатого воздуха, проходят через тройниковый соединитель (36).

12. Система охлаждения по п. 1, отличающаяся тем, что указанное устройство (111) для очистки воды содержит контейнер деминерализованной воды (150), указанное устройство (113) для нагнетания воды содержит нагнетательный бак (126), снабженный индикатором (151) уровня, и фильтрующее устройство (127) в точке выхода из указанного нагнетательного бака (126).

13. Система охлаждения по п. 12, отличающаяся тем, что устройство (122) для подачи очищенной воды содержит устройство (152) для накачки воздуха, за которым следует устройство (153) для понижения давления воздуха, предусмотренное для проталкивания воздуха в нагнетательный бак (126).

14. Устройство (14) для смешивания воздуха и очищенной воды и для управляемого выброса распыленной воды под давлением в направлении контура (16) охлаждения зажимного приспособления (15) для формования для системы (10) охлаждения для зажимных приспособлений для формования и, в частности, для литейных форм, по п. 1, причем указанное устройство (14) содержит:

- водопровод (39), имеющий калиброванную насадку (35), которая имеет калиброванное отверстие (37) для выхода воды, диаметр (38) которого выполнен с возможностью выхода воды с предварительно определенной скоростью потока под давлением при заданном рабочем давлении,

- воздухопровод (40), подключенный к устройству (12) для генерации сжатого воздуха,

- тройниковый соединитель (36), в который входят вода под давлением из указанной калиброванной насадки (35) и сжатый воздух из указанного устройства (12) для генерации сжатого воздуха,

отличающееся тем, что указанное устройство (14) содержит пневматический клапан (34), который приводит в действие открытие указанного водопровода (39), который подключен к устройству (13) для нагнетания воды, при этом указанный пневматический клапан (34) приводится в действие прохождением воздуха между соленоидным клапаном (33) управления указанного устройства (12) для генерации сжатого воздуха и устройством (32) для понижения давления воздуха.