Устройство для регулирования температуры литейной формы Советский патент 1985 года по МПК B22D17/32 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к устройствам для термостатирования металлических литейных форм, и может найти применение при литье под давлением, в кокиль, под низким давлением, особенно в условиях многономенклатурного производства, требующего частой и быстрой смены литейных форм, в том числе в гибких автоматизированных производствах.

Цель изобретения - повышение производительности.

Нзфиг. 1 схематически изображено устройство для регулирования температуры литейной формы; на фиг. 2 - теплообменник; на фиг. 3 - нагнетатель; на фиг. 4 - блок реверсивной подачи теплоносителя; на фиг. 5 - насосная станция.

Устройство содержит литейную форму 1, состоящую из полуформ 2 и 3, в которых выполнены полости 4 и 5 теплообмена, первый теплообменник 6, второй теплообменник 7, два нагнетателя 8 и 9, систему уп-равления нагревом и охлаждением, а также насосную станцию 10.

Первый контур 11 теплоносителя первого теплообменника 6 и первый контур 12 теплоносителя второго теплообменника 7 соединены между собой через полость 4 теплообмена. Второй контур 13 теплоносителя первого теплообменника 6 и второй контур 14 теплоносителя второго теплообменника 7 соединены между собой через полость 5 теплообмена.

К первому и второму теплообменникам 6 и 7 подключены посредством трубопроводо,в 15 и 16 нагнетатели 8 и 9. Полости теплообмена 4 и 5 литейной формы 1, первые и вторые контуры 11 -14 теплоносителя, первый и второй теплообменники 6 и 7, трубопроводы 15 и 16, а также полости нагнетателей 8 и 9 заполнены теплоносителем. Нагнетатели 8 и 9 поочередно прокачивают весь объем; теплоносителя в противоположных направлениях.

Первый и второй теплообменники 6 и 7 выполнены конструктивно одинаково. Например, первый теплообменник 6 имеет (фиг. 2) разделенные перегородкой 17 полости охладителя 18 и теплоносителя 19. Полость 18 охладителя разделена перегородкой 20 на полость 21 подвода охладителя и полость 22 отвода охладителя, сообщенные между собой посредством трубчатых охладителей 23. В крышке 24 закреплены нагреватели 25. В зоне 26 подвода теплоносителя и зоне 27 отвода теплоносителя установлены рассекатели 28 и 29 потока. Корпус 30 снабжен теплоизоляционным покрытием 31, имеет отвод 32 для подключения к нагнетателям 8 и 9 и отводы 33 и 34, снабженные дроселями 35 и 36 (фиг. 1) и вентилями 37 и 38, к которым подключену первые и вторые контуры теплоносителя. Полость 22 отвода охладителя (фиг. 2) соединена со сливом 39 (фиг. 1). Каждый нагнетатель, например нагнетатель 8 (фиг. 3), выполнен в виде цилиндра 40, который снабжен поршнем 41, отделяющим силовую полость 42 от полости 43 теплоносителя. Управляющий вход 44 и выход 45 нагнетателя выполнены соответственно в силовой полости 42 и полости 43

теплоносителя. Наружная поверхность цилиндра 40 снабжена теплоизоляционным покрытием 46.

Система управления нагревом и охлаждением объединяет датчик 47 температуры

(фиг. 1), блок 48 режима, блок 49 управления нагревом, блок 50 управления охлаждением, блок 51 продувки и блок 52 реверсивной подачи теплоносителя.

Блок 48 режима выбирает по температуре литейной формы 1 режим работы устрой0 ства: нагрев, выключено или охлаждение. Вход блока 48 режима соединен с датчиком 47 температуры литейной формы I, выходы - с блоком 49 управления нагревом блоком 52 реверсивной подачи теплоносителя, блоками 50 и 51 управления охлаждением и продувки.

Блок 49 управления нагревом служит для включения или отключения нагревателей 25 первого и второго теплообменников 6 и 7 по команде блока 48 режима, а также

0 для отключения нагревателей 25 при аварийном перегреве теплоносителя.

Блок 50 управления охлаждением и блок 51 продувки соединены параллельно и подключены к полостям подвода охладителя 21 первого и второго теплообменников 6 и 7.

Эти блоки работают поочередно, обеспечивая подачу соответственно охлаждающей жидкости или сжатого воздуха в полостях подвода охладителя 21 первого и второго теплообменников 6 и 7.

0 Блок 52 реверсивной подачи теплоносителя имеет два выхода, подключенные трубопроводами 53 и 54 к управляющим входам 44 нагнетателей 8 и 9. Указанный блок обеспечивает в режимах нагрева или охлаждения поочередную подачу сжатого воздуха в по лости нагнетателей 8 или 9, вытесняющих теплоноситель в первый или второй теплообменники 6 и 7.

Блок 52 реверсивной подачи теплоносителя содержит элемент ИЛИ 55 (фиг. 4),

0 мультивибратор 56, ключи 57 и 58, а также распределитель 59. При этом входы элемента ИЛИ 55 являются входами блока 52 реверсивной подачи теплоносителя (фиг. 1 и 4), подключенными к линиям 60 и 61. Выходы распределителя 59 являются выходами

5 блока 52 реверсивной подачи теплоносителя, подключенными к трубопроводам 53 и. 54. Мультивибратор 56 служит для поочередного переключения ключей 57 и 58. Продолжительность времени, в течение которого указанные ключи находятся во включенном состоянии, задается постоянной времени мультивибратора 56. Переключение ключей 57 и 58 строго в момент достижения поршнями 41 (фиг. 1) нагнетателей 8 и 9 крайних положений не является обязательным условием. Положительный эффект достигается как в- случае переключения ключей с некоторым опережением момента подхода поршней к своим крайним положениям, так и в случае простоя поршней в течение некоторого времени в крайних положениях при запаздывании переключения ключей.

Насосная станция 10 предназначена для заполнения теплоносителем полостей 4 и 5 теплообмена литейной формы 1 первого и второго контуров 11 -14 теплоносителя после смены- литейной формы и сбора теплоносителя, вытесняемого из указанных полостей и контуров сжатым воздухом (перед демонтажом литейной формы 1), в своем гйдробаке. Насосная станция 10 содержит насос 62 (фиг. 5), электродвигатель 63, предохранительный клапан 64, гидробак 65 и манометр 66, Вход насосной станции 10 соединен гидролинией 67 (фиг. 1 и 5) с первым контуром 11 теплоносителя первого теплообменника 6, выход насосной станции 10 соединен гидролинией 68 с вторым контуром теплоносителя 13 первого теплообменника 6. Эти соединения выполнены через вентили 69 и 70. Первый контур 12 теплоносителя второго теплообменника 7 и его второй контур 14 соединены между собой посредством вентиля 71. Второй контур теплоносителя 13 первого теплообменника 6 подключен посредством вентиля 72 к трубопроводу 73, соединенному с источником ежатого воздуха.

Примененные в устройстве вентили могут быть с ручным либо электрическим управлением.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии предлагаемого устройства вентили 37 и 38 первого и второго теплообменников 6 и 7 открыты, вентили 69-72 закрыты, насосная станция 10 отключена. Поршень 41 в нагнетателе 8 находится в верхнем положении, в нагнетателе 9 - в нижнем, нагрев и охлаждение отключены. На входах блока 52 реверсивной подачи теплоносителя сигналы отсутствуют, оба ключа 57 и 58 выключены, электромагниты 74 и 75 распределителя 59 также отключены, оба выхода распределителя 59, а следовательно, и блока 52 реверсивной подачи теплоносителя отсечены.

По сигналу датчика 47 температуры, установленного в литейной форме 1, устройство обеспечивает один из трех режимов: нагрев, выключено или охлаждение.

При температуре литейной формы 1 ниже установленного интервала температур блок 48 режима дает команду по линии 76 на нагрев и блок 49 управления нагревом выключает нагреватели 25 первого и второго теплообменников 6 и 7, повышающих температуру теплоносителя.

Команда блока 48 режима одновременно поступает по линии 61 в блок 52 реверсивной подачи теплоносителя, запитывается мультивибратор 56, переключающий ключи 57 и 58, выключается электромагнит 75 распределителя 59.

При этом сжатый воздух поступает от источника сжатого воздуха по трубопроводу 77 через распределитель 59 в трубопровод 53 и затем к управляющему входу 44 нагнетателя 8. Одновременно управляющий вход 44 нагнетателя 9 через трубопровод 54 и распределитель 59 сообщается с атмосферой. Под действием сжатого воздуха порщень 41 движется вниз, вытесняя теплоноситель из полости 43теплоносителя нагнетателя 8 в первый теплообменник 6 и далее по первому и второму контурам 11 и 13 теплоносителя в полости 4 и 5 теплообмена литейной формы 1. При этом теплоноситель перетекает из полостей 4 и 5 теплообмена литейной формы 1 во второй теплообменник 7 и из последнего в нагнетатель 9, перемещая его поршень 41 в верхнее положение. По истечении времени, определенно. го постоянной времени мультивибратора 56, происходит переключение ключей 57 и 58. Включаются ключ 57 и электромагнит 74 и сжатый воздух поступает через распределитель 59 и трубопровод 54 в управляющий вход нагнетателя 9. Одновременно силовая полость 42 нагнетателя 8 сообщается через распределитель 59 с атмосферой. В результате происходит перекачка теплоносителя из второго теплообменника 7 через полости теплообмена 4 и 5 литейной формы 1 в первый теплообменник 6.

Перемещение теплоносителя в полостях 4 и 5 теплообмена литейной формы 1 в двух направлениях путем поочередной подачи сжатого воздуха в нагнетатели 8 и 9 продолжается до тех пор, пока температура литейной формы 1 не достигнет уровня установленного интервала температур. После этого блок 48 режима снимает команду на нагрев и блок 49 управления нагревом отключает нагреватели 25 первого и второго теплообменников 6 и 7. Блок 52 реверсивной подачи теплоносителя отключает подачу сжатого воздуха в нагнетатели 8 и 9, прекращается принудительное перемещение теплоносителя через полости 4 и 5 теплообмена литейной формы 1.

Если в процессе получения отливок температура литейной формы 1 достигает верхнего уровня установленного интервала температур, то блок 48 режима по сигналу датчика 47 температуры включает по линии 78 блоки 52 и 50 реверсивной подачи теплоносителя и управления охлаждением. Блок 52 реверсивной подачи теплоносителя осуществляет поочередную подачу сжатого воздуха по трубопроводам 53 и 54 в нагнетатели 8 и 9, которые прокачивают теплоноситель через полости 4 и 5 теплообмена литейной формы 1 из первого теплообменника 6 во второй теплообменник 7 и обратно, подобно тому, как это происходит при работе устройства в pejkHMe нагрева. При этом блок 50 управления охлаждением осуществляет подачу охлаждающей жидкости по трубопроводам 79 и 80 в полости 21 подвода охладителя первого 6 и второго 7 теплообменников и далее через трубчатые охладители 23 в полости 22 отвода охладителя, откуда охлаждающая жидкость попадает в слив 39. Охлаждающая жидкость отбирает теплоту у теплоносителя в первом и втором теплообменниках 6 и 7. Проходя через полости 4 и 5 (при прокачке) теплообмена литейной формы 1, теплоноситель охлаждает последнюю. При понижении температуры литейной формы 1 до нижнего уровня установленного интервала температур блок 48 режима снимает команду на охлаждение, блок 50 управления охлаждением отключает подачу охлаждающей жидкости в первый и второй теплообменники 6 и 7, а блок 51 продувки подает по трубопроводам 79 и 80 сжатый воздух в течение времени, достаточном для удаления остатков охлаждающей жидкости из полостей 18 первого и второго теЛлообменников 6 и 7. Смена литейной формы выполняется еледующим образом. Перекрывают вентили 37 и 38 на первом и втором теплообменниках 6 и 7. При этом объем теплоносителя, находящийся в контурах 11 -14 теплоносителя и полостях 4 И 5 теплообмена литейной формы 1, оказывается выделенным из общего объема теплоносителя, находящегося в предлагаемом устройстве. Затем открывают вентили 69, 71 и 72, соединяя полости контуров теплоносителя и литейной формы с гидробаком 65 насосной станции 10 и с источником сжатого воздуха. Сжатый воздух выдувает теплоноситель в гидробак 65. После этого перекрывают вентиль 72, производят смену литейной формы, включают насосную станцию 10, заполняют теплоносителем полости 4 и 5 теплообмена литейной формы 1 и контуры 11 - 14 теплоносителя, выключают насосную стан цию 10, перекрывают вентили 69 и 70 и открывают вентили 37 и 38 обоих теплообменников 6 и 7. На этом заканчивается подготовка предлагаемого устройства к эксплуатации вновь установленной литейной формы 1. Преимущество устройства для регулирования температуры литейной формы состоит Б том, что оно позволяет ускорить процесс смены литейной формы за счет уменьшения времени выполнения отдельных операций процесса или исключения их. При использовании устройства отпадает необходимость охлаждения теплоносителя до 45°С перед сливом из литейной формы, поскольку исключается возможность попадания струи или брызг горячего теплоносителя на обслуживающий персонал; сокращается время слива теплоносителя, поскольку он осуществляется принудительно, а не самотеком, заполне П1е вновь установленной литейной формы теплоносителем ускоряется, так как выполняется с помощью наcoca, а не вручную, свободной струей; повторный нагрев теплоносителя до рабочей температуры (после смены литейной формы) заканчивается быстрей, поскольку начинается при более высокой исходной температуре теплоносителя.

JN ил

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ, содержащее два нагнетателя и два теплообменника, которые снабжены на отводах вентилями и соединены контурами теплоносителя между собой через литейную форму, а также систему управления нагревом и охлаждением, подключенную к источнику сжатого воздуха, отличающееся тем,,что, с целью повышения производительности, оно дополнительно снабжено насосной станцией, вход которой соединен с первым контуром теплоносителя первого теплообменника, выход насосной станции и источник сжатого воздуха соединены с вторым контуром теплоносителя первого теплообменника, а первый и второй контуры теплоносителя второго теплообменника соединены между собой, причем все соединения выполнены посредством вентилей. (Л С ;о О) N9 СД

/S7

.Ю

I..B3

ОЮ