Система управления процессом литья под регулируемым давлением Советский патент 1985 года по МПК B22D17/32 

Изобретение относится к литейному производству, а точнее к оборудованию для заливки форм под регулируемым давлением.

Цель изобретения - повьшение надежности работы.

На чертеже показана система управления.

Система содержит пневмопривод 1 подачи газа в агрегат 2 заливки, содержащий стабилизатор 3 давлениягаза, электромагнитный клапан 4, основной канал 5 с дросселем 6, вспомогательный канал 7 с дросселем 8 и электромагнитным клапаном 9. Пневмопривод подключен к нормально закрытому входу 10 трехходового электромагнитного клапана 11, выход 12 которого соединен с агрегатом заливки, а нормально открытый вход 13 - с атмосферой. .

Плюсовая полость 14 электроконта тного дифманометра 15 соединена с полостью тигля непосредственно, а минусовая полость 16 - через электромагнитный клапан 17. Обмотки клапанов подключены к сети через выключатель В, причем в цепь обмотки клапана 4 включены нормально закрытые контакты КМ дифманометра 15.

В литнике формы 18 на разных уровнях установлены термопары 19 и 20. Выход нижней термопары 19 через дифференцирующее звено 21 подключен к входу формирователя 22 импульсов, а выход верхней термопары 20 через дифференцирующее звено 23 - к входу формирователя 24 импульсов. Выход формирователя 22 соединен с первым входом 25 логического элемента И-НЕ 26 и первым входом 27 первой схемы 28 совпадения. Выход формирователя подключен к второму входу 29 элемента 26 и первому входу 30 второй схемы 31 совпадения. Ее второй вход 32 соединен с единичным выходом первого триггера 33, счетный вход 34 которого подключен к выходу первой схемы 28 совпадения. Выход элемента 26 соединен с вторым входом 35 первой схемы 28 совпадения и третьим входом

36второй схемы 31 совпадения, выход которой подключен к счетному входу

37второго триггера 38. К единичному выходу триггера 38 подключена обмотка реле Р, нормально закрытые контакты р4 которого включены в цепь питания обмотки электромагнитного

клапана 9, а нормально открытые контакты Рг. - в цепи питания обмотки электромагнитного клапана 17. Нулевы входы триггеров 33 и 38 через кнопку 39 подключены к источнику напряжения положительной полярности.

Система управления работает следующим образом.

В исходном состоянии выключатель разомкнут, обмотки клапанов обесточены. Клапаны 4 и 9 выполнены нормально закрытыми, а клапан 17 нормально открытым. Поэтому пневмопроводы 1 и 7 закрыты, а агрегат 2 заливки соединен клапаном 11 с атмосферой и клапаном 17 - с камерой 16 дифманометра 15. При равенстве давления в камерах 14 и 16 дифманометра его контакты КМ замкнуты. Избыточного давления в тигле нет. Кратковременным нажатием кнопки 39 триггеры 33 и 38 переведены в нулевое состояние, при котором на их единичных выводах напряжение соответствует логическому О и реле Р обесточено.

Рабочий цикл начинают замыканием выключаТеля & . При этом в клапане 11 выход 12 переключается на вход 10, клапаны 4 и 7 от;крываются и в агрегат 2 заливки поступает газ под давлением, определяемым настройкой регулятора 3. Скорость нарастания давления в тигле и, следовательно, скорость подъема расплава по металлопроводу задают настройкой дросселей 6 и 8.

Как только зеркало расплава, движущегося по металлопроводу достигнет уровня а , контролируемого термопарой 19. ее выходной сигнал начнет увеличиваться и на выходе дифференцирующего звена 21 появится напряжение, пропорциинальное скорости изменения сигнала термопары. На выходе формирователя 22 появится одиночньй импульс длительностью 2-3 мс. Поскольку на входе 29 элемента 26 сигнала нет, на его выходе и, следовательно, на входе 35 схемы 28 совпадения появится такой же импульс.

Таким образом, в момент прохождения фронтом потока расплава в металлопроводе уровня О , контролируемого нижней термопарой, на обоих входах схемы 28 совпадения одновременно будут действовать импульсы. Поэтому на выходе схемы 28 также появится импульс, которьй, воздействуя на счетньй вход 34 триггера 33, переводит триггер в единичное состояние после чего на входе 32 схемы 31 сов падения будет постоянное высокое напряжение логической 1, В момент прохождения фронтом потока расплава уровня б , контролируемого верхней термопарой 20, одиночный импульс с указанными параметрами появится на выходе форм рователя 24.Разность контролируемы уровней и и S выбир,ают такой, чтобы импульсы, формирмируемые по сигналам термопар, при заданной скорости движения расплава в металлопроводе всегда быпи разнесены во времени. Например, при скорости подъема расплава 0,5-0,7 м-с разность уровней между термопарами должна составлять 8-10 мм. Поэтому, когда на входе 29 элемента 26 появится импульс от верхней термопары, на входе 25 уже будет логический О и импульс с выхода формирователя 24 пойдет на вход 36 схемы 31 совпадения. Таким образом, импульс, сформированный по сигналу верхней термопары 20, появляется одновременно на входах 30 и 36 второй схемы 31 совпадения. Поскольку на входе 32 .постоянное напряжение логи ческой 1 появилось по сигналу нижней термопары, импульс от верхне термопары проходит на счетный вход 37. триггера 38. На его единичном выходе появляется постоянное напряжен логической и реле р срабатывает. Контакты Р( разрывают цепь питания обмотки клапана 9, клапан закры вается и скорость нарастания давлен газа в тигле, а следовательно, и скорость движения расплава, подоше шего по металлопроводу к форме, сни жается до требуемого значения. Одно временно контакты Pj включают обмот клапана 17, которьй, срабатывая, закрывает пневмопровод, соединяющий камеру 16 дифманометра 15 с полость тигля. Поэтому, на данном этапе каждого рабочего цикла в камере 16 всегда устанавливается давление, необходимое для подъема расплава до литника формы. Как только перепад давления на мембране дифманометра превысит вели чину, необходимую для заполнения формы, размыкаются контакты КМ, кла пан 4 отключается и подача газа в тигель прекращается. Если в процессе кристаллизации отливки давление в агрегате заливки из-за утечек снизится, контакты КМ включают клапан 4, который откроет пневмопровод 1, давление снова возрастет до требуемой величины и контакты КМ разомкнутся. Таким образом, приращение давления в агрегате заливки, необходимое для подъема расплава из металлопровода в , определяется усилием сжатия пружины дифманометра и площадью его мембраны и остается постоянным при каждом цикле заливки. По истечении времени, необходимого для кристаллизации отливки под избыточным давлением, размыкают выключатель 8 , кратковременно нажимают кнопку 39 и система управления переходит в исходное состояние. Введение дифференцирующих звеньев 21и 23 позволило перейти к контролю скорости нарастания температуры и с помощью элементов формирования 22и 24 формировать управляющие импульсы только в моменты прохождения поверхностью расплава контролируемых уровней а и и , когда скорость нарастания сигналов термопар достаточно высока. При этом на выходе формирователей 22 и 24 импульсы появляются ..в самом начале переходного процесса, когда температура успела измениться лишь на несколько градусов. В реальных условиях запаздывание удалось сократить до 0,10-0,15 с. При воздействии помех на входные или питающие цепи дифференцирующих звеньев 21 и 23 на выходах формирователей 22 и 24 могут появляться сигналы логических 1. Поскольку на входах 25 и 29 эти импульсы появляются одновременно, на выходе элемента И-НЕ 26 и входах 35 и 36 они формируют логический О, что препятствует прохождению импульсных помех на счетные входы триггеров и ложному срабатыванию реле Р . Поэтому введение логического элемента И-НЕ позволило повысить помехозащищенность системы управления. При подъеме расплава по металлопроводу выходной сигнал формирователя 22 всегда опережает сигнал

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЛИТЬЯ ПОД РЕГУЛИРУЕМЫМ ДАВЛЕНИЕМ, содержащая регулятор давления газа, электромагнитные клапаны, термопары, установленные на разных уровнях в литнике формы, и пневмопривод, состоящий из основного канала с дросселем, параллельно которому подсоединен вспомогательный канал с дросселем и электромагнитньм клапаном, о т л ичающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, в систему введены логический элемент И-НЕ, две схемы совпадения, два триггера, два дифференцирующих звена, два формирователя импульсов и реле, выход первой схемы совпадения соединен со счетным входом первого триггера, выход второй схемь: совпадения подсоединен к счетному входу второго триггера, единичный выход которого соединен с обмоткой реле, а нормально закрытые контакты реле включены в цепь питания обмотки электромагнитного клапана вспомогательного канала, причем выход нижней термопары через первое дифференцирующее звено и первый формирователь импульсов соединен с первым входом элемента И-НЕ (О и первым входом первой схемы совпадения, выход верхней термопары через второе дифференцирующее звено и второй формирователь импульсов подсоединен К второму входу элемента И-НЕ и первому входу второй схемы совпадения, второй вход которой соединен а с единичным выходом первого тригге00 ра, а выход элемента И-НЕ подсоедисо нен к второму входу первой схемы совпадения и третьему входу второй Од схемы, совпадения.