Устройство для дозирования жидкого металла Советский патент 1985 года по МПК B22D39/00 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при дискретном дозировании высокотемпературного жидкого металла в литейные или в кокильные формы.

Известно устройство для дозирования жидкого металла, содержащее металлопровод, в котором установлен магнитогидродинамический МГД насос, датчик подачи и задатчик для установления номинальной подачи, который обеспечивает подачу с постоянным расходом .

Однако это устройство предназначено для непрерывного дозирования и непригодно для заполнения литейных форм с дискретными дозами, так как система не позволяет измерять величину дозы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для дозирования жидкого металла, содержащее соединенные между собой последовательно датчик подачи металла в форму, масштабный усилитель, управляемый интегратор, первый блок сравнения и регулятор дозы, датчик течения металла в канале соединен с вторым входом управляемого интегратора, а выход преобразователя напряжения - с с МГД-насосом 2.

Недостатка.ми известного устройства являются малая точность дозирования и низкое качество отливок, так как при расчете дозы в системе управления не учитывается величина дополнительной дозы, выделяемой за счет инерционных сил после отключения МГД-насоса, а также не воздерживается скорость движения металла вдоль стенки формы в оптимальном диапазоне. Превыщение максимально допустимой скорости движения металла ведет к переливу, а снижение скорости ниже критической - к остыванию металла и ухудшению качества отливок.

Целью изобретения является .повышение точности дозирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для дозирования жидкого металла, содержащее соединенные между собой последовательно датчик подачи металла в форму, масщтабный усилитель, управляемый интегратор, первый блок сравнения и регулятор дозы металла, датчик течения металла в канале соединен с вторым входом управляемого интегратора, а выход преобразователя напряжения - с магнитогидродинамическим насосом, дополнительно содержит блок расчета дополнительной дозы металла, второй блок сравнения, задатчик минимально допустимой дозы, элемент ограничения напряжения, регулятор подачи металла, управляемый блок памяти и выключатель сигнала управления, причем выход задатчика минимальной дозы металла соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом управляемого блока памяти, вход блока

расчета дополнительной дозы металла соединен с выходом масштабного усилителя, выход блока расчета дополнительной дозы металла соединен с вторым входом регулятора дозы металла, первый выход регулятора дозы металла соединен с входом элемента ограничения напряжения, а второй выход - с вторым входом выключателя сигнала управления, выход элемента ограничения напряжения соединен с первым входом регулятора подачи металла, второй вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, выход регулятора подачи металла соединен с первым входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом выключателя сигнала управления, выход выключателя сигнала управления соединен

с входом преобразователя напряжения, а первый вход первого блока сравнения - с задатчиком дозы металла.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства для дозирования жидкого металла; на фиг. 2 - функциональная схема управляемого элемента хранения аналогового сигнала; на фиг. 3 - то же, для расчета дополнительной дозы.

Устройство для дозирования жидкого металла (фиг. 1) содержит последовательно

0 соединенные блок 1 сравнения дозы, регулятор 2 дозы, элемент 3 ограничения напряжения, регулятор 4 подачи, управляемый блок 5 памяги выключатель б сигнала управления, преобразователь 7 напряжения, МГД-насос 8 с металлопроводом 9, на ко торый установлены датчик 10 течения металла в канале и датчик 11 подачи металла в форму, причем выход последнего связан с входом масштабного усилителя 12. Выход масштабного усилителя 12 соединен параллельно с первыми входами управляемого интегратора 13, блока 14 сравнения, блока 15 расчета дополнительной дозы и задатчика 16 минимально допустимой дозы.

Управляемый блок 5 памяти (фиг. 2) 5 состоит из аналогового ключа 17, конденсатора 18 и повторителя 19 напряжения на операционном усилителе, причем конденсатор 18 подключен параллельно с выходом ключа 17, а выход ключа 17 соединен с входом повторителя 19 напряжения. Блок 15 расчета дозы (фиг. 3) состоит из операционного усилителя 20 с резистором 21 в цепи обратной связи и полевого транзистора 22, причем полевой транзистор 22 подключен параллельно сопротивлению 21 в цепи обратной 5 связи операционного усилителя 23, а затвор полевого транзистора соединен с выходом источника регулируемого опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал задания дозы Дз поступаетна блок 1 сравнения дозы и передается оттуда по последовательной цепи, состоящей из регулятора 2, элемента 3 ограничения, регулятора 4, блока 5 памяти, выключателя 6 и преобразователя 7 на вход МГД-насоса 8, после чего начинается заполнение металлопровода 9 жидким металлом. Датчик 11 подачи выдает сигнал в виде напряжения, величина которого зависит от скорости течения жидкого металла в металлопроводе. Выход датчика 11 подачи подключен к входу масштабного усилителя 12, осуществляющего получение сигнала, пропорционального величине подачи жидкого металла. Для получения величины дозы жидкого металла значение подачи интегрируется на управляемом интеграторе 13. Интегрирование в блоке 13 начинается с момента поступления логического сигнала с датчика 10 течения. На блок 1 сравнения величины дозы поступает сигнал задания дозы Д с задатчика дозы (не показан) и сигнал обратной связи Ди с выхода управляемого интегратора 13. Выходным сигналом блока 1 сравнения является сигнал отклонения дозы.

После отключения МГД-насоса поток жидкого металла, находящийся за МГД-насосом, является неуправляемым. Дополнительная доза, выливаемая за счет инерционных сил, полностью зависит от подачи до момента выключения МГД-насоса и гидромеханической постоянной времени системы. Эту дозу учитывает блок 15 расчета дополнительной дозы, на .вход которого дается сигнал подачи. Значение постоянной времени при дозировании металлов с различными плотностями устанавливается при помощи опорного напряжения, подаваемого на затвор полевого транзистора 22, щунтирующего резистор 21, стоящий в цепи обратной связи операционного усилителя 20. Значение опорного напряжения соответствует коэффициенту операционного усилителя 20, определяемому как отиощение резистора 21 и полевого транзистора 22 к входному сопротивлению операционного усилителя 20.

Выходной сигнал блока 1 сравнения дозы подается на первый вход регулятора 2 дозы, а на его второй вход подается сигнал дополнительной дозы из блока 15 расчета дополнительной дозы. Выходной сигнал регулятора 2 дозы проходит через ограничитель 3 напряжения, который определяет максимальную скорость течения жидкого металла. Выходной сигнал элемента3 подается на первый вход регулятора 4 подачи, а на второй вход поступает сигнал обратной связи по подаче. Выходной сигнал регулятора 4 подачи подается дальще на управляемый блок 5 памяти.

При приближении значения дозы к трес буемому значение сигнала дозы приближает ся к нулю. Вследствие этого и сигнал подачи приближается к нулю. В этом случае процесс заполнения формы на окончательном этапе существенно удлиняется, а также происходит остывание металла и вместе с

0 тем ухудшение качества отливок. В связи с этим блок 14 сравнения сигнала подачи с сигналом задатчика 16 минимальной дозы выдает логический сигнал Х, когда скорость течения жидкого металла уменьшается до

критической. Сигнал Xj поступает на второй вход управляемого блока 5 памяти и он управляет состоянием аналогового ключа 17. При открытии ключа 17 на выходе блока 5 сохраняется величина напряжения. Далее этот сигнал передается на управляемый

0 ключ выключателя 6 сигнала управления. Состояние ключа в выключателе 6 управляется логическим сигналом от регулятора 2 дозы. При достижении значения, равного нулю, регулятор 2 выдает логический сигнал, который отключает управляющий сигнал от преобразователя 7 напряжения. МГД-насос 8 остается без питания, за счет инерционных сил выливается дополнительная доза и литейная форма заполняется полностью.

0 Таким образом предлагаемое устройство имеет высокую точность дозирования в дискретном режиме.

Экономический эффект от внедрения устройства в литейном цехе при заполнении литейных форм на формовочной линии составляет 68500 руб. в год.

ь

Ьи

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, содержащее соединенные между собой последовательно датчик подачи металла в форму, масштабный усилитель, управляемый интегратор, первый блок сравнения и регулятор дозы металла, датчик течения металла в канале соединен с вторым входом управляемого интегратора, а выход преобразователя напряжения - с магнитогидродинамическим насосом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дозирования, оно дополнительно содержит блок расчета дополнительной дозы металла, второй блок сравнения, задатчик минимально допустимой дозы, элемент ограничения напряжения, регулятор подачи металла, управляемый блок памяти и выключатель сигнала управления, причем выход задатчика минимальной дозы металла соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом управляемого блока памяти, вход блока расчета дополнительной дозы металла соединен с выходом масштабного усилителя, выход блока расчета дополнительной дозы металла соединен с вторым входом регулятора дозы металла, первый выход регулятора дозы металла соединен с входом элемента ограничения напряжения, а второй выход - с вторым входом 9 выключателя сигнала управления, выход элемента ограничения напряжения соединен с первым входом регулятора подачи металла, второй вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, выход регулятора подачи металла соединен с первым входом блока памяти, выход которого соединен с первым входом выключателя сигнала управления, выход выключателя сигнала управления соединен с входом преобразователя напряжения, а первый вход первого оо оо to 4 блока сравнения - с задатчиком дозы металла. оо