Устройство для регулирования температуры литейной формы Советский патент 1986 года по МПК B22D17/32 

Изобретение относится к литейному нроизводстпу, а именно к устройствам ;uin термостатирования металлических литейных форм и может найти применение ири литье под давлением, в кокиль, иод низким давлением и в-том числе в гибких автоматизированных производствах.

Целью изобретения является увеличение коэффициента использования устройства.

Па 4 иг.1 схематически изображено устройство для регулирования температуры литейной формы; на фиг.2 - теплообменник устройства; на фиг.З - нагнетатель устройства; на фиг.4 - насосная станция устройства; на фит .З - блок реверсивной подачи теплоносителя устройства; на фиг.6 - блок автоматического поддержания заданного обьема теплоносителя устрой- с л 1за.

YcTpoiiCTBo содершгг литейную форму 1 (фиг.1), состоящую из полуформ 2 и 3, в которых выполнены IIOJTOCTH теплообмена, два теплообменника 6 и 7, два нагнетателя 8 и 9, насосную стагцию 10, систему управления наг- ревог.| и охлаждением, а также блок 1 агп оматического поддержания заданного объема теплоносителя .

Паг11етате1И1 8 и 9 соедине ы с теплообменниками 6 и 7 трубопроводами 12 и 13. Теплообменники 6 и 7 соединены между co6oii через полости 4 и 5 теплообмена литейной формы 1 при помощи трубопроводов 14-17. Полости 4 и 5 теплообмена литейной формы 1, полости теплообменников 6 и 7, полости 8 и 9 нагнетателей, а также каналы трубопроводов 12-17 заполнены теплоносителем и образуют замкнутьш контур теплоносителя. Нагнетатели 8 и 9 поочередно прокачивают теплоноситель в указа)И1ом контуре D противоположных направлениях Тегшообменники 6 и 7 конструктивно выполнены одинаково. Например, теплообменник 6 (фиг.2) содержит разделенные перегородкой 18 полости охладителя 19 и теплоносителя 20. Полость охладителя 19, в свою очередь, разделена перегородкой 21 на полость подвода охладителя 22 и полость отвода охладителя 23, сообщен 1.1С между собой посредством трубчатых охладителей 24. В крышке 25 теплообменника закреплены нагреватели

5

0

5

0

5

0

5

0

5

26. В зоне подвода теплоносителя 27 и зоне отвода теплоносителя 28 установлены pacceKaTGjni потока 29 и 30. Корпус 31 снабжен теплоизоляционным покрытием 32, имеет отвод 33 для подключения к наг нетателям 8 njni 9 fi отводы 34 и 35, снабженные дросселями 36 и 37 (фиг.1) и вентилями 38 и 39, к которым подключены трубопроводы 14-17. Полость отвода охладителя 23 (фиг.2) соединена со сливом 40 (фиг.1).

Каждый }1агнетатель, например нагнетатель 9 (фиг.З) выполнен в виде цилиндра 41, которьп снабжен поршнем 42, отделяющим сштовую полость 43 от полости теплоносителя 44. Управляющий вход 45 и выход 46 нагнетателя выполнены соответственно в силовой полости 43 и полости теплоносителя 44. Наружная поверхность цилиндра 41 снабжена теплоизоляционным покры- тием 47.

Один из двух нагнетателеГг, например нзгнетатель 9 снабжен верхним и НИЖ11ИМ конечными вык:почателями 49 и 48, содержащими нормал1)Но открытые и нормально закрьрые контакты.: С поршнем 42 связана тяга 50, снабженная упорами 51 и 52, переключающими верхнш и нижн1 й конечные выключатели 48 и 49 в крайних положениях поршня 42.

Насосная станция 10 (фиг.1) служит для заполнения теплоносителем (после смены литейной формы 1) полос- тей теплообмена 4 и 5 литейной формы 1 и каналов трубопроводов 14-17, на участках от вентилей 38 ij 39 до пблу- форм 2 И З, а также для с;шва теплоносителя (перед демонтажем литейной формы 1) из указа1И)ьгх полостей и каналов. Насосная станция 10 предлагаемого устройства служит также для с обеспечения автоматического поддержания заданного объема теплоносителя в замкнутом контуре теплоносителя. Насосная станция 10 (фиг.4) содержит насос 53, электродвигатель с пускателем 54, предохранительный клапан 55, г идробак 56 и манометр 57. На входе и выходе насосной станции 10 установлены вентили с электромагнитами 58 и 59 (фиг.1), которые соединены трубопроводами 60 и 61 соответственно с трубопроводами 14 и 16. При этом трубопроводы 15 и 17 соедимены ме.кду собой посредством вентиля 62, а трубопровод 16 подключен посредством вентиля 63 к трубопроводу 64, соединенному с источником сжатог воздуха. Вентили 38, 39, 62 и 63 мо- гут быть с ручным либо электрическим управлением, поскольку используются в случаях смены литейной формы, производимой в наладочном режиме.

Система управления нагревом и ох- лаждением объединяет датчик 65 температуры (фиг.1), блок 66 режима, блок 67 управления нагревом, блок 68 управления охлаждением, блок 69 продувки и блок 70 реверсивной подачи теп- лоносителя .

, Блок 66 режима выбирает по температуре литейной формы 1 режим работы предлагаемого устройства: нагрей, выключено или охлаждение. Вход блока 66 режима соединен с датчиком 66 температуры литейной формы 1, выход - с блоком 67 управления нагревом, блоком 70 реверсивной подачи теплоносителя, блоками 68 и 69 уп- равления охлаждением и продувки.

Блок 67 управления нагревом служит для включения или отключения нагревателей 26 теплообменников 6 и 7 по команде блока 66 режима, а так- же для отключения нагревателей 26 1ФИ аварийном перегреве теплоносителя .

Блок 68 управления охлаждением и блок 69 продувки соединены парал- лельно и подключены к полостям подвода охладителя 22 теплообменников 6 и. 7. Эти блоки работают поочередно, обеспечивая подачу соответственно охлаждающей жидкости или сжатого воздуха в полости подвода охладителя 22 теплообменников 6 и 7.

Блок 70 реверсивной подачи теплоносителя служит для обеспечения в . режимах нагрева или охлаждения по- очередной подачи сжатого воздуха в полости нагнетателей 8 и 9, вытесняющих теплоноситель в теплообменники 6 и 7. Указанный блок содержит элементы ИЛИ 71 и 72 (фиг.5), нормально открытые контакты 73 и 74 конечных выключателей 48 и 49 нагнетателя 9, ключи 75-77, формирователь 78 импульсов, триггер 79 со счетным входом и распределитель 80 с злектро- магнитами 81 и 82. При этом входы элемента ИЛИ 71 подключены линиями 83 и 84 к блоку 66 режима, выходы

рлспределителя 80 госдиирнм труГч - проводами 85 и 86 с нагнетателями 8 и 9.

R блок реверсивной подачи теплоносителя включены нормально OTI M.ITI.I контакты 73 и 64 конечных пыключате лей 48 и 49. Указанные контакты являются составными частями конечных выключателей 48 и 49 (фиг.1 и 3), поэтому подключения их к конечньп-i выключателям условно. На фиг.1 эти подключения показаны пунктирными линиями 87 и 88.

Блок 11 автоматического поддержания заданного объема теплоносителя (фиг.1 и 6) содержит два э:темента 89 и 90 задержки и два нормально закрытых контакта 91 и 92 верхнего и нижнего конечных выключателей 48 и 49. При этом входы элементов 89 и 90. задержки подключены линиями 93 и 94 к выходам триггера 79 со счетным входом блока 70 реверсивной подачи теплоносителя, а выходы нормально закрытых контактов 91 и 92 подключены соответственно линией 95 к пускателю насосной станции 10 и к электромагниту вентиля 59 и линией 96 - к электромагниту вентиля 58. Подключения (условные) нормально закрытых контактов 91 и 92 к верхнему и нижнему конечным выключателям 48 и 49 показаны пунктирными линиями 97 и 98

Устройство работает следующим образом..

В исходном состоянии устройства поршень 42 (фиг.1) в нагнетателе 8 находится в верхнем положении, в нагнетателе 9 - в нижнем, нагрев и охлаждение отключены, насосная станция 10 отключена, вентили 38 и 39 теплообменников 6 и 7 открыты, вентили 62 и 63 и вентили с электромагнитами 58 и 59 закрыты. На входах элемента ИЛИ 71 (фиг.5) блока 70 реверсивзюй подачи теплозюсителя сигналы отсутствуют, ключи 76 и 77 выключены, оба выхода распределителя 80 отсечены, т.е. перекачка теплоносителя через полости 4 и 5 теплообмена (фиг.1) литейной формы 1 не производится.

По сигналу датчика 65 температуры установленного в литейной форме 1, устройство обеспечивает один из трех режимов: нагрев, вь.ключено или охлаждение.

При температуре литейной формы 1 ниже установленного интервала темпе51

ратур pi. ioK 66 режима дает команду на нагрев по линии 99 и блок 67 равления нагревом включает нагрева тель 26 (фиг.2) теплообменников 6 и 7, пав1,ш1пющих температуру тсшюно- . Од}1овременно команда блока 66 режима поступает, по линии 83 на вход : лемента ИЛИ 71 (фиг,5) блока 70 реверсивноГ подачи теплоносителя. В результате открывается ключ 73 и н |1юрмирователь 78 импульсов поступает сигнал, который преобразуется в импульс, переключающий триггер 79 со счетным входом. Выходы триггера 79 со счетньм входом переключают соот-, ветственно ключи 76 и 77 и включают элементы 89 и 90 задержки (фиг.б) блока 1 1 автоматического поддержания заданного объема теплоносителя. При этом включается электромагнит 81 распределителя 80 и сжатый воздух иоступае от источника сжатого воздуха по трубопроводу 100 через распределитель 80 в трубопровод 85 и затем к упраплпющему входу нагнетателя С (фиг.1). Одновременно управляющий вход нагнетателя 9 через трубопровод 86 сообщается с атмос(}|ерой.

Под действием сжатого воздуха поршень 2 нагнетателя 8 движется 1И1)1з, вытесняет теплоноситель из полости теплоносителя А4 нагпетателя 8 в теплообменпик 6 и далее по трубопроводам 14 и 16 - в полости теплообмена А и 5 литейной формы 1. При этом тетшоносптель перетекает из полостей теплообмена 4 и 5 литейной формы 1 I) тегиюобменник 7 и из последнего - в нагнетатель 9, перемещая его поршень в верхнее положение.

При движении порщия 42 нагнетателя 9 Bepxinnl и нижний конечные пыключате:п1 48 и 49 освобождены. Как следствие, на элементе ИЛИ 72 (фиг.5 блока 70 реверсивной подачи теплоносителя нет сигналов, нет сигнала и на входе формирователя 78 импульсов. При достижении поршнем 42 крайнего верхнего положения нажпмаетсл верх- Hvn i конечньш выключатель 48 и его нормально открытый контакт 73 дает сигнал на вход элемента ИЛИ 72. При наличии сигнала иа одном из входов племента ИЛИ 71 и соответственно от- г.рытом ключе 75 на вход формирователя 78 импульсов поступает очередной сигнал, формируется импульс на входе трпггера 79 со счетным входом, кото316

рый переключается, чем оПеснечивает- ся продолжение цикла работы предлагаемого устройства.

В случае, если в замкнутой конту- ре теплоносителя объем теплоносителя недостаточен, поршни 42 (фиг.1) в нагнетателях 8 и 9 не достигают крайних положений. При этом верх- пи/ 1;онечнрл1Й В1 1ключатель 48 не нажимается. В результате срабатывает элемент 89 задержки (фиг.6), время которого больше рабочего времени одного такта перекачки теплоносителя и через нормально закрытый контакт 91

верхнего конечного выключателя 48 включаются на линии 95 (фиг.1) пус- катель насосной станпии 10 и элек- тромаг нит вентиля с электромагнитом 59. При этом теплоноситель нагнетается насосной ста1И1ией 10 (фиг.4) из гидробака 56 через открытыГ| вентиль с электромагнитом 59 (фиг.1) по трубопроводу 61 в замкнуты контур теплоносителя. Поршень 42 разделителя

поднимается до уровня, при котором нажимается верхний конечньи выключатель 48, нормально закрытый контакт 91 которого отключает пускатель на- сосн(,1Й стандии 10 и закрывает вентиль с электромагнитом 59. На этом заканчивается процесс пополнения теплоносителем замкпутог о Koirrypa теплоносителя.

Если в замкнутом контуре теплоносителя оказался избыточный объем

теплоносителя, то прп движении поршня 42 (фпг.1) нагнетателя 9 вниз нижний конечный выключатель 49 не выжимается, срабатывает элемент 90

задержки (фиг.6) и через нормально зак1М,1тый контакт 92 ижнeгo конечного выключателя 49 включается по лишп 96 электромагнит воп иля с электромагнитом 58, открывая иоследПИЙ для слива теплоносителя но трубопроводу 60 из замкнутого контура теплоносителя в г идробак 56 (фиг.4) гасосной стандии 10. Поршень 42 (фиг.1) нагнетателя 9 вытесняет излишки теплоносителя в гидробак 56 и в конце хода нажимает нижний конечньш выключатель 49, нормально закрытый контакт 92 (фиг.6) которого отключает электромагнит вентиля с

электромагнитом 58. Слив теплоносителя 71рекращается.

Перемещение теплоносителя в полостях 4 и 5 теплообмена (фиг.1) лиTciinofi формы t ii в двух направлениях путем поочерел.ной подлчи сжатого воздуха в нагнетатели 8 и 9 продолжается до тех пор, пока температура литейной формы 1 не достиг нет нижнего уровни установленного интервала температур. После этого блок 66 режима снимает камаиду на нагреп и блогк 67 управления нагревом отключает паг реио; л 1 101 и 102 сж, 1ТМ11 H( и i« чение нремс ни, достаточног-о дчя лп леиия остатков охчаждакмде жилкосги из HojiocTeii охладители 1 теп. менн1тко11.

Смена jniTei nibix форм в нa.чaдoчнo производится в следуинцеГ гки; ледовательности.

Для уменьшения объема слипаемоп натели 26 теплообменников 6 м 7. Блок 10 теплоносителя перед демонтажем ли- 10 реверсивной подачи теплоносителя теГ пюй формы 1 перекрывают вентили отключает подачу сжатого воздуха в нагнетатели 8 и 9, прекрав;ается принудительное перемещение теплоносителя через полости теплообмеиа 4 и 5 литейной формы 1.

Если ц процессе получения отливок температура JПIтeйнoй формы 1 достигнет верхнего уров} я установленного

1.5

38 и 39 (фиг.1) на теплообменниках 6 и 7. При этом объем теплоносителя находящийся в полостях теплообмена 4 и 5 литейно11 формы 1 и каналах трубопроводов 14-17, оказ,1вается Bi) делениым из общего объема замкнутог контура теплоносителя. Затем открывают Beimijib с электромагнитом 58 и вентили 62 и 63, соединяя полости теплообмена 4 и 5 и полости указанных трубопроводов с гидробаком 56 насосной станции 10 и с источником сжатого воздуха по трубопроводу 64. После этого иерекрывают вентиль 63 отсекая подачу сжатого воздуха, про изводят смену литейно) формы 1 , открывают вентиль с электромагнитом 5 п включают пасосную ста;и1.ию 10 для заполнения полости теплообмена 4 п .-1птс1П ой формы 1 и каналов трубопро водов 14-17 теплоносителем. Затем включают насосную станцию 10, закры вают вептитп с электромагнитом 59

интервала температур, то блок 66 ре- жима по сигналу датчика 65 температуры включает по линии 84 блоки 70 и 68 реверсивной подачи теплоносителя и управления охла:кдением. Блок 70 реверсивной подачи тепло 1осителя осу- ществляет поочередную подачу сжатого воздуха по трубопроводам 85 и 86 в нагнетатели 8 и 9, которые прокачивают тепло}юситель через полости 4 и 5 теплообмена литейно формы 1 из теплообменника 6 п теплообменник 7 и обратно, подобно тому, как это проиг ходит при работе предлагаемого устройства в ре л-1ме нагрева. При этом

блок 68 управления осуществляет пода-35 и 58, а также вентиль 62 и открывают чу охлаждающей жидкости по трубопроводам 101 и 102 в полости подвода охладителя 22 теплообмешшков 6 и 7 и далее через трубчатые охладители 24 в полости отвода охладителя 23, 40 откуда охлаждающая жидкость попадает в слив 40. Охлаждающая жидкость отбирает теплоту у теплоносителя в теплообменниках 6 и 7. Проходя при прокдч- ке через полости теплообмена 4 и 5 45 литейной формы 1, охлажденный теплоноситель понижает температуру литейной формы 1.

При понижении температуры литейной формы 1 до нижнего уровня уста- 50 новленного интервала температур блок 66 ре.жима снимает команду на охлаждение, блок 68 управления охлажде- inieM отключает подачу охлаждающей мщкости в теплообменники 6 и 7, 55

вентили 38 и 39 тегшообме пшков 6 и 7. VcTpoiicTBO готово к эксплуатации.

Преимущество устройства для регулирования температуры литейной фор- М1)1 состоит в том, что оно позволяет поддерживать постоянный объем теплоносителя в устройстве. Восполнение недостающего объема теплоноси- те. 1Я или 1астичный слив его при избыточном объеме производится в авто- г- атическом режиме, без участия обслуживающего персонала. При этом сокращается продолжлтельность выполняемых операций, увеличивается коэффициент использования устройства, улучшаются условия труда.

Эконрмия рабочего времени от выполнения каждоГ дозаттравки устройства теплоносителем в автоматическом режиме составляет 0,3-0,5 ч.

блок 69 продувки подает по трубопроио; л 1 101 и 102 сж, 1ТМ11 H( и i« - чение нремс ни, достаточног-о дчя лп- леиия остатков охчаждакмде жилкосги из HojiocTeii охладители 1 теп. менн1тко11.

Смена jniTei nibix форм в нa.чaдoчнo( производится в следуинцеГ гки;- ледовательности.

Для уменьшения объема слипаемоп теплоносителя перед демонтажем ли- теГ пюй формы 1 перекрывают вентили

38 и 39 (фиг.1) на теплообменниках 6 и 7. При этом объем теплоносителя, находящийся в полостях теплообмена 4 и 5 литейно11 формы 1 и каналах трубопроводов 14-17, оказ,1вается Bi)i- делениым из общего объема замкнутого контура теплоносителя. Затем открывают Beimijib с электромагнитом 58 и вентили 62 и 63, соединяя полости теплообмена 4 и 5 и полости указанных трубопроводов с гидробаком 56 насосной станции 10 и с источником сжатого воздуха по трубопроводу 64. После этого иерекрывают вентиль 63 отсекая подачу сжатого воздуха, производят смену литейно) формы 1 , открывают вентиль с электромагнитом 59 п включают пасосную ста;и1.ию 10 для заполнения полости теплообмена 4 п 5 .-1птс1П ой формы 1 и каналов трубопроводов 14-17 теплоносителем. Затем включают насосную станцию 10, закрывают вептитп с электромагнитом 59

и 58, а также вентиль 62 и открываю

вентили 38 и 39 тегшообме пшков 6 и 7. VcTpoiicTBO готово к эксплуатации

Преимущество устройства для регулирования температуры литейной фор- М1)1 состоит в том, что оно позволяет поддерживать постоянный объем теплоносителя в устройстве. Восполнение недостающего объема теплоноси- те. 1Я или 1астичный слив его при избыточном объеме производится в авто- г- атическом режиме, без участия обслуживающего персонала. При этом сокращается продолжлтельность выполняемых операций, увеличивается коэффициент использования устройства, улучшаются условия труда.

Эконрмия рабочего времени от выполнения каждоГ дозаттравки устройства теплоносителем в автоматическом режиме составляет 0,3-0,5 ч.

ли

п а

ФигМ

Фиг. 5

п

35

ВНИИПИ Заказ А56А/11

Произв.-полигр. пр-тие; г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 757 Подписное