Пристрій для охолодження виливків відцентрового лиття

Реферат: Пристрій для охолодження виливків відцентрового лиття містить трубопроводи для подачі води й стисненого повітря, з'єднані через змішувальну камеру з форсункою, причому він виконаний у вигляді співвісно розташованих сопла й форсунки, поздовжній переріз каналів кожного з яких виконано у вигляді послідовно розташованих трьох ділянок: прямого конуса, циліндра й зворотного конуса, а трубопровід подачі стисненого повітря оснащений регулятором тиску. UA 75544 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОХОЛОДЖЕННЯ ВИЛИВКІВ ВІДЦЕНТРОВОГО ЛИТТЯ UA 75544 U UA 75544 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до ливарного виробництва, зокрема до пристроїв охолодження виливків у виливницях машин відцентрового лиття, і може бути використана при виливці порожніх заготовок і деталей типу тіл обертання. Відомий пристрій для охолодження внутрішніх порожнин виливків, що містить теплообмінну камеру, розпилювач охолоджувальної води у вигляді сполучної вставки із соплом, що розпорошує, конічним хвостовиком і наскрізними каналами [1]. Даний пристрій за рахунок різниці температур нагрівання його елементів (а саме: розпилювача та труби, що й підводить воду) дозволяє здійснювати саморегулювання обсягу подаваної води внаслідок зміни зазору між зазначеними конструктивними елементами. Однак, наведений технічний розв'язок обумовлює необхідність подачі води під тиском, що можливо або з водонапірної магістралі із центральною насосною станцією, або від будь-якої локальної водонапірної системи. В обох випадках потрібні витрати електроенергії на подачу води, що, у свою чергу, збільшує енергетичні витрати на експлуатацію пристрою. Остання обставина є недоліком наведеного пристрою. Крім того, через необхідність обов'язкового нагрівання розпилювача води, даний пристрій може застосовуватися тільки в виливницях із глухим дном, а це обмежує його технологічні можливості, що є додатковим його недоліком. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, аналогом (прототипом) за сукупністю ознак, є пристрій для охолодження заготовки, виконаний з ряду секцій, кожна з яких містить змішувальну камеру з патрубками для подачі води й стисненого повітря, з'єднану з форсункою й, так званий, "цільовий болт" з поперечним пазом і поздовжнім каналом для регулювання витрат води по кожній секції [2]. При цьому довжина болта становить 1-1,25 зовнішнього діаметра змішувальної камери. Даний пристрій дозволяє розширити діапазон регулювання витрат води, що подається для охолодження виливка. Однак, для утворення охолоджувального агента у вигляді водоповітряної суміші, даний пристрій, крім подачі повітря під тиском, обумовлює також, як і в попередньому випадку, і подачу води під тиском з водонапірної магістралі, що збільшує енергетичні витрати на експлуатацію пристрою, що є його недоліком. Іншим недоліком даного пристрою є обмеженість його технологічних можливостей у частці регулювання інтенсивності охолодження виливків, тому що для цього необхідно вручну регулювати положення, так званого, "цільового болта". Ця обставина не дозволяє здійснювати регулювання інтенсивності охолодження виливниць дистанційно, тобто без зупинки машини відцентрового лиття, що є також істотним недоліком. Задачею створення корисної моделі є зменшення енергетичних витрат при експлуатації й розширення технологічних можливостей пристрою. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає в наступному. Перша з поставлених задач - зменшення енергетичних витрат при експлуатації, вирішується тим, що запропонований пристрій для охолодження виливків відцентрового лиття при утворені водоповітряної суміші усуває необхідність подачі під тиском одного з компонентів охолоджувального агента - води, а щодо утворення водоповітряної суміші, то достатньо подачі тільки стисненого повітря. Це досягається в результаті того, що пристрій, виконаний у вигляді співвісно розташованих сопла й форсунки, поздовжній переріз каналів кожного з яких виконано у вигляді послідовно розташованих трьох ділянок: прямого конуса, циліндра й зворотного конуса, у результаті чого на вході й виході змішувальної камери утворюється різниця тиску стисненого повітря, що, у свою чергу, приводить до усмоктування іншого компонента охолоджувального агента - води. Таким чином, усувається необхідність подачі води під тиском, і виходить, що має місце зменшення енерговитрат експлуатації пристрою. Інша, з вище зазначених задач - розширення технологічних можливостей пристрою, вирішується за рахунок того, що пристрій, що заявляється, оснащений регулятором тиску стисненого повітря на вході в сопло, що дозволяє впливати на величину забору води в змішувальну камеру, і, тим самим, здійснювати регулювання інтенсивності охолодження виливка у виливниці дистанційно, тобто без зупинки машини відцентрового лиття й переналагодження пристрою для охолодження виливка у виливниці. Наведені ознаки корисної моделі є суттєвими, бо в сукупності достатні для вирішення поставлених задач - зменшення енергетичних витрат при експлуатації й розширення технологічних можливостей пристрою, а кожний окремо необхідний для ідентифікації й відмінності пристрою, що заявляється, від відомих у техніці аналогічних технічних рішень. Таким чином, нова сукупність загальних (відомих) і відмінних (нових) від прототипу суттєвих ознак, якими характеризується новий пристрій, є достатньою у всіх випадках, на які розповсюджується об'єм правового захисту, оскільки вирішує поставлені задачі. 1 UA 75544 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На фіг. 1 зображено розташування пристрою для охолодження виливків у машині відцентрового лиття; на фіг. 2 - виносний елемент "А" зі збільшеним осьовим перерізом для кращого розуміння технічного рішення. Корпус 1 (фіг. 1) пристрою встановлено (симетрично з обох сторін під певним кутом до горизонталі) на захисному кожусі 2 виливниці 3, що містить виливку 4 і разом з останньою, розташована на опорних і приводних роликах 5 машини відцентрового лиття. До пристрою підведені трубопроводи 6 для стисненого повітря й трубопроводи 7 для усмоктування води (наприклад з відповідного резервуара, на фіг. не показане). У корпусі 1 установлені сопло 8 (фіг. 2) з можливістю регулювання його положення по осі й з фіксацією контргайкою 9, а також нерухомо встановлена форсунка 10. Канали сопла 8 і форсунки 10 виконано у вигляді послідовно розташованих трьох ділянок відповідно: прямого конуса h 1 і L1; циліндра h2 і L2; зворотного конуса h3 і L3. При цьому довжини циліндричних ділянок h2 і L2 виконані в кілька разів більшими, ніж їх діаметри, відповідно: h2 >> d та L2 >> D. Наприклад h2=(3-5)d та L2=(3-5)D. Трубопровід 7 оснащений дроселем 11 для обмеження обсягу усмоктування води й зворотним клапаном 12, а трубопровід 6 для стисненого повітря оснащений дроселем 13 (для обмеження витрати стисненого повітря) і редуктором тиску 14, показаними на фіг. 2 у вигляді символів пневмогідравлічних схем. При цьому редуктор тиску 14 вилучений від машини відцентрового лиття на відстань, обумовлену правилами техніки безпеки для можливості його регулювання. У корпусі 1 також є камера 15 для усмоктування води. Пристрій працює в такий спосіб. Після завершення процесу формоутворення виливка 4, виливниці 3 через одну із двох пар роликів 5 (приводну) від системи керування (на фіг. не показано) повідомляється знижене число обертів, задане режимами технологічного процесу. Одночасно через редуктор тиску 14, дросель 13 і трубопровід 6 подається стиснене повітря в сопло 8. Ділянка прямого конуса h 1 при цьому виконує функцію забірної частини сопла 8. На циліндричній ділянці h 2 сопла 8 тиск стабілізується, завдяки тому, що його довжина в кілька разів перевищує його діаметр, як відзначено вище, наприклад, h2=(3-5)d. Ця умова сприяє також і зниженню турбулентності потоку повітря. Наприкінці ділянки h3, виконаної у вигляді зворотного конуса, тиск знижується, наприклад до деякого значення Р3, внаслідок збільшення прохідного поперечного перерізу цієї ділянки. Природно, що при падінні тиску стисненого повітря до значення Р 3 знижується швидкість витікання струменя стисненого повітря (за умови сталості витрати повітря, яке має місце в цьому випадку). Далі, на ділянці L 1, виконаній у вигляді прямого конуса, форсунки 10, тиск підвищується, наприклад до деякого значення Р1, тепер уже внаслідок зменшення прохідного поперечного перерізу ділянки L1. У результаті виникнення на ділянці L1 різниці тисків P1-Р3 виникає відповідно й різниця швидкостей потоку стисненого повітря. У підсумку це приводить до появи розрядження в камері 15, внаслідок чого й всмоктується вода через трубопровід 7 з резервуара (на фіг. не показано). Це пояснюється тим, що різниця тисків Р 1-Р3 підсилює, так званий, ефект ежекції, який полягає в тому, що потік з більш високим тиском (тобто стисненого повітря), що рухається з великою швидкістю, захоплює за собою середовище низького тиску - воду в трубопроводі 7. Водоповітряна суміш, що утворюється при цьому, надходить на циліндричну ділянку L 2 форсунки 10, на якій її тиск стабілізується, завдяки тому, що довжина цієї ділянки в кілька разів перевищує його діаметр, наприклад L2 =(3-5)D. Крім цього, наведена умова сприяє зниженню турбулентності потоку водоповітряної суміші, що заодно покращує охолодження виливка 4 у виливниці 3. На ділянці L3, виконаній у вигляді зворотного конуса, відбувається розпилення водоповітряної суміші по тій же причині різниці тисків потоку (через різницю поперечних перерізів) на початку й наприкінці ділянки L3 форсунки 10. Розпилена водоповітряна суміш надходить на виливницю 3, у результаті чого відбувається плавне (внаслідок відзначеного вище зниження турбулентності потоку) охолодження виливка 4. У міру остигання виливка до заданої технологічним процесом температури, подачу стисненого повітря припиняють. Машину відцентрового лиття зупиняють і після розкриття захисного кожуха 2 витягають виливницю 3. Конденсат, що утворювався при цьому, стікає по каналах (на фіг. не показано) дренажної системи ливарної машини в резервуар для води, що забезпечує належний рівень екологічної чистоти умов експлуатації системи охолодження. При необхідності підвищення інтенсивності охолодження виливниці 3 з виливком 4, що й перебуває в ній, за допомогою редуктора тиску 14 підвищують тиск подаваного стисненого повітря в трубопровід 6. Це може бути виконано не тільки попередньо, тобто в налагоджувальному режимі, але й безпосередньо в процесі охолодження, тому що редуктор тиску 14 віддалений від машини. При цьому зазначена операція може виконуватися як у 2 UA 75544 U 5 10 15 20 25 30 35 ручному (налагоджувальному) режимі, так і в автоматичному при використанні відповідної моделі редуктора тиску 14. Далі робочий цикл повторюється. Таким чином, пристрій для охолодження виливків відцентрового лиття, що заявляється, усуває необхідність подачі під тиском одного з компонентів охолоджувального агента - води, й тим самим, дозволяє зменшити енергетичні витрати при його експлуатації. Крім цього, можливість дистанційно змінювати інтенсивність охолодження (у т.ч. і безпосередньо в процесі охолодження) розширює технологічні можливості подібних пристроїв. У випадку необхідності охолодження виливків 4 у виливницях 3 великої довжини, установлюють кілька описаних пристроїв уздовж виливниці 3, таким чином, що вони утворюють ряд секцій із кроком залежно від довжини виливка чи виливниці. А при значних (до 30 % і вище) перепадах діаметральних розмірів виливків надається можливість, необхідної при цьому зміни інтенсивності охолодження на різних ділянках виливка, що додатково розширює технологічні можливості пристрою. Технічне рішення, що заявляється, не обмежується описаними й показаними на графічних зображеннях варіантами реалізації, але може бути змінено, модифіковано й доповнено в рамках обсягу, визначеного формулою корисної моделі. Запропоноване технічне рішення може бути реалізовано в умовах промислового виробництва з використанням стандартного обладнання, сучасних матеріалів і технологій на будь-якому машинобудівному підприємстві. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СРСР № 1340893, МПК B22D 150, 1987. 2. Авторское свидетельство СРСР № 1447555, МПК B22D 11\22, 1988. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Пристрій для охолодження виливків відцентрового лиття, що містить трубопроводи для подачі води й стисненого повітря, з'єднані через змішувальну камеру з форсункою, який відрізняється тим, що, з метою зменшення енергетичних витрат при експлуатації й розширення технологічних можливостей, він виконаний у вигляді співвісно розташованих сопла й форсунки, поздовжній переріз каналів кожного з яких виконано у вигляді послідовно розташованих трьох ділянок: прямого конуса, циліндра й зворотного конуса, а трубопровід подачі стисненого повітря оснащений регулятором тиску. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що довжини циліндричних ділянок сопла й форсунки виконані в кілька разів більшими, ніж їх діаметри. 3 UA 75544 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4