Устройство для дозирования жидкого металла

(54) УСТРОЙСТ КОГО МГТАЛЛА ОЗИРОВАИЯ ЖИЛ 57) Изобретен е жидкого мет относитс зли а напорными доза ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНиям И ОТНРЫТИ 1ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ рами. ель изобретения - повышениепроизводительности и выхода годного.Суть изобретения заключается в том,что устройство содержит магнитодинамический насос, блок 8 управления дозирования, преобразователь 1 1 напряжения, датчик 6 появления металла,а кроме того, блок. 7 линейного повышения и снижения давления, блок 9пормировапия избыточного давления,блок 10 ормирования программы изменения давления. В связи в тем, чтоположение контролируемого датчика 6участка металлопровода 5, а также величина и программа изменения избыточного давления неизменны, величина дозы и продолжительность ее слива длявсех циклов дозирования постоянна,,Долинич оррек едак роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго л. Гагарина, 101 Заказ 944 Тираж 623ВНИИПИ Государственйого комитета по113035, Москва, ЖПодписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская наб., д, 4/5Изобретение относится к литейному пройзводству, а именно к разливке жидкого металла напорными дозаторами.Цель изобретения - повышение про 5 изводительности и выхода годного.На фиг, 1 изображена схема устройства; на фиг. 2-5 - .схема отдельных блоков устройства; на фиг. 6 - временная диаграмма устройства, 0Устройство содержит мйгнитодинамический насос с тиглем 1, каналом 2, индукторами 3, электромагнитом 4 и сливным металлопроводом 5На выходе сливного металлопровода установлен 15 датчик б появления металла.ПервьпЪ, третий и второй входы блока 7 линейного повышения и снижения давления соединены с первым, третьим и четвертым выходами блока 8 управле ния дозированием.Вход блока 9 формирования избыточного давления через второй выход блока 8 управления дозированием соединен с датчиком 6, воздействующим на вто рой вход блока 8 управления, Выход блока 7 линейного повышения и снижения давления и первый выход блока 9 соединены с блоком 10 формирования программы изменения давления, а вто рой выход блока 9 соединен с третьим входом блока 8 управления, Выход блока 10 соединен со входом преобразователя 11 напряжения, выход которого соединен с электромагнитом 4 магнито-.,3 динамического насоса. На фиг. 2 представлена электрическая структурная схема блока 8 управления дозированием, реализованная в качестве примера на базе элементов управления серии "Логика=И". Блок управления содержит К - Я-триггеры 12-15, управляемые по инверсным входам (элементы типа И), одновиб ратор 16 (формирователь длительности импульсов типа И), логические элементы 17-19 И (элементы типа И), элементы 20 и 2 1 задержки (элементы времени типа И), Первый вход бло" 50 ка управления, на который поступает команда "Пуск" для осуществления цикла дозировання, соединен с Я-входами триггера 12, 15-и первым входом элемента 17Второй вход блока управления, на который поступает команда от контактного датчика, соединен с первым входом элемента 18 и входом одно. вибратора 16, к выходу которого подключены К-вход триггера 12 и Б-вход триггера 13.Третий вход блока управления соединен с К-входом триггера 13 и Б-входом триггера 14, выход которого сое" динен со вторым входом элемента 18 и первым входом элемента 19. выход которого соединен с третьим выходом блока управления. Выход элемента 18 соединен с входом элемента 20 задержки, к инверсному выходу которого подключен второй вход элемента 9, а к прямому выходу - вход элемента 21 задержки, инверсный выход которого соединен со вторым входом элемента 1 и й-входом триггера 15. Выход триггера 15 соединен с выходом 4 блока управления. К выходу элемента 17 подключен инверсный Б.-вход триггера 14.На Фиг. 3 представлена электрическая структурная схема блока 7 линецкого повышения и снижения давления, которая реализована в качестве примера на базе элементов управления серии "Логика-И" и аналоговых блоков комплекса контроля и регулирования с переменной структурой (СУПС) КМ 2201.Блок содержит потенциометрический задатчик 22 скорости и подъема давления ( 001), потенциометрический задатчик 23 скорости снижения давления Оооо 2), управляемые ключи 24 и 25, реализованные на базе согласующих усилителей сигнала управления типа И(или И) и выходных элементов коммутации типа И"Логика И"Интегратор 26 с входом сброса реализован на базе субблока интегрирующего типа Ф 5192 (БМАИ 1) комплекса контроля и регулирования с переменной структурой КМ 2201.Выход потенциометрического задатчи" ка скорости подъема давления соединен с входом ключа 24. выход задатчика скорости снижения соединен с входом ключа 25, выходы ключей 24 и 25 соединены с входом интегратора 26, выход которого соединен с входом блока 10 (Фиг. 1). Вход управления ключа 24 подключен к первому входу блока, а вход управления ключа 25 подключен к третьему входу блока, второй вход которого соединен с вхоцом управления сбросом интегратора 26.На фиг. 4 приведена электрическая структурная схема блока 9 формирования избыточного давления. Блок состоит из потенциометрического задатчика. 27 скорости повьшения избыточного давления, потенциометрнческого задатчика 28 скорости снижения избыточногодавления, управляемых ключей 29, 30(элементов Ки Исерии "Логика-И"), компараторов 31, 32, 33 (аналоговых компараторов типа Исерии "Логика-И"), элементов 34, 35 И(логического элемента типа Исерии цЛогика-И"), цотенциометрического задатчика 37 уровня избыточногодавления и потецциометрического задатчика 38 величины дозы, интеграторов 39 и 40 (субблоков интегрирующихтипа Ф 5192 комплекса КИ 2201). Выходыпотенциометрических задатчиков 27,28 скорости повышения и снижения давпения подключены через управляемыеключи 30, 29 к входу интегратора 39.Первь выход блока совместцо с входом интегратора 40 и первыми входамикомпараторов 32, 33 подключен к выходу интегратора 39. Выход интегратора 40 соединен с первым входом компаратора 31, ко второму входу которогоподключенвыход задатчика 38 дозы,Прямой выход компаратора 31 соединенс первыми входами элементов 34 и 36,второй вход которого соединен с прямым выходом компаратора 33. Второйвход компаратора 33 подклочец к потецциалу общей шццы (цу;евой точке пптцня) .Инверсный вьход компаратора 31соединен сер:им вхоцл элемента 35,второй вход которого подключен к инверсному выходу компаратора 32, а 40третий вход .элемента 35 совместно савторым входом элемета 34 и входамисброса ицтеграторов 39 и 40 подключен ко входу блока, ца который поступает сигнал со второго вьгхода блока 8 (фиг. 1). Выход элемента 34 соединен с входом управления ключа 29,выход элемента 35 соединен с входомуправления ключа 30. Инверсный выходэлемента 36 представляет второй выход блока. Ко второму входу компаратора 32 подключен выход задатчика 37уровня избыточного давения.На фиг, 5 приведена структурнаясхема блока 10 формирования программы изменения давления,Блок содержит сумматор 41 аналоговьи сигналов (субблок алгебраического суммирования типа БМАС комплекса о 2 6КИ 2201) и потенциометрический эадатчик 42 начального уровня давления.На первый вход сумматора поступает аналоговый сигнал блока линейного нарастания и снижения давления, на второй вход - аналоговый сигнал блока формирования избыточного давления, на третий вход - сигнал задатчика 42 начального уровня давления, Сигнал на выходе сумматора пропорционален сумме сигналов на его входах.Блок 11 представляет собой тиристорный преобразователь напряжения, Регулирование угла проводимости тиристоров блока 11 производится подаей на плату управления аналогового сигнала с выхода блока О.Датчик 6 появления металла на выходе сливного металлопровода предназначен для фиксирования момента достижения фронтом металла сливного отверстия металлопровода 5 и представляет собой замыкающий контакт низковольтного реле, например типа РПУ,332 УЗА, 12 В, обмотка которого включена во вторичную цепь понижающеготрансформатора ТА 43-127-50 И (220/12 В)последовательно с электропроводнымстержнем, расположенным в стенке металлопровода 5, Замыкающий контактблока 6 воздействует на второй входблока 8 при контакте металла с электропроводным стержнем в стенке металлопровода 5.Устройство работает следующим образом,В предварительно разогретый тигель1 и сообщающийся с цим Ш-образныйканал 2 заливают жидкий металл, например сплав АЛ 2 с температурой 650 С.Подают напряжение питания на все блоки и включают ицдукторы 3 ца напряжение 54 В. В жидкометаллическом внтке, замыкающемся по контуру: тигель1-боковой-горизотальнь-боковойучастки канала 2-тигель 1, как вовторичцой обмотке трансформатора,индуктируется электрический ток. В режиме хранения металла с помощью потенциометра 42, включенного , на опорное напряжение блока 10 (фиг,5), устанавливают угол регулирования тцристорного преобразователя 11, обеспечивающего подачу на электромагнит напряжения 25 В (номинальное напря- жение питания электромагнита 220 В). Электромагнитная сила, возникающаяпри взаимодействии внешнего магнитного поля, создаваемого электромагнитом, с индуктируемым в канале током обеспечивает движение сплава вдоль горизонтального участка канала 2 и перемешиванйе металла в тигле.Для осуществления заливки металла в форму подают вручную (или автоматически по команде готовности формы) команду "Пуск" на первый вход блока 8, управления, На первом и четвертом выходах этого блока возникает сигнал, воздействующий на первый и второй входы блока 7, На выходе этого блока формируется сигнал в виде линейно повышающегося напряжения, В соответствии с полученным сигналом выход блока 10 воздействует на систему формирования импульсов управления тиристорного преобразователя 11 напряжения, в результате чего напряжение на электромагните 4 повышается с постоянной скоростью (пропорционально напряжению электромагнита возрастает элект ромагнитное давление в дозаторе), Под действием этого давления (фиг. 6) металл поднимается по сливному металлопроводу 5 со скоростью, пропорциональной повышенному давлению. 30При прохождении расплавом контрольного участка на выходе сливного металлопровода 5 срабатывает (момент времени е, фиг. 6) датчик 6, сигнал с которого поступает на второй вход блока 8 управления. При этом на первом входе блока 7 исчезает и одновременно возникает сигнал на входе блока 9. В соответствии с программой изменения давления, приведенной в ка честве примера на фиг. 6, с момента времени С, начала слива металла с первого выхода блока 9 на второй вход блока 10 поступает сигнал в виде нарастающего напряжения. В момент йдавление возрастает на заданную величину йР, срабатывает компаратор 32 блока 9 и повышение давления (напряжения электромагнита) прекращается. В момент Тз ина на ыхде интегра тора 40 блока 9 достигает уровня срабатывания компаратора 31, в результате чего напряжение на электромагните (давление в дозаторе) и расходснижаются.551Под действием формируемого блоком 9 избыточного давления металл поступает в форму,В момент й со второго выхода блока 9 на третий вход блока 8 управления поступит сигнал окончания обработки программы изменения избыточного давления. Сигнал с блока 8 отключает блок 9 от блока 10 формированияпрограммы изменения давления и включает блок 7 на снижение давленияПосле отключения в моментбло"ка 9 до моментапроисходит инерционный слив металла,Количество металла, сливаемого поинерц.и, определяется скоростью движения металла под действием избыточного давления и скоростью уменьшениядавления. Так как эти величины постоянны для всех циклов дозирования, тои время инерционного слива и количество металла не зависят от уровня металла в тигле дозатора.В моментслив металла прекращается, При этом отключается датчик 6и на втором входе блока 8 появитсясигнал "1", Это приведет к запускув блоке 8 элемента 20 задержки. После отработки заданного времени этимэлементом на третьем выходе блока 8в момент й появится сигнал, прекращающий снижение давления блоком 7.На выходе блока 10 установится сигнал, обеспечивающий через блок 11 иэлектромагнит 4 давление в дозаторе,удерживающее металл выше исходногоуровня металла в металлочроводе, нониже его сливного отверстия. Устройство готово к следующему циклу дозирования.Во избежание частичной или полнойкристаллизации металла в сливном металлопроводе при удержании распла-,ва у сливного отверстия предусмотренсброс давления в дозаторе до исходного уровня Р (момент С) в случае, если в течение времени задержки (1 - 1,5 мин), вырабатываемогоэлементом 21 блока 8, на первый входэтого блока не поступит команда"Пуск".При снижении уровня металла в тигле 1 (фиг. 1), изменении гидравлического сопротивления металлотрактавследствие зарастания канала бкислами и т.п. при включении цикла дозирования автоматически увеличится напряжение на электромагните, обеспечивающее подъем металла к сливному от"1верстию, В связи с тем, что положение контролируемого датчиком 6 участ35 9 15603ка металлопровода 5, а также величина и программа изменения избыточногодавления неизменны, величина дозы ипродолжительность ее слива для всехциклов дозиравания постоянны.5Блок 8 управления дозированием работает следующим образом. В исходномсостоянии на всех входах блока управления присутствуют высокие уровни("1") сигналов. Одновибратор 16 находится в заторможенном состоянии исигнал на его выходе соответствует"1". Триггеры 12 - 15 находятся в положении "0". Сигнал на выходе элемента 18 соответствует "0". Элемент 20задержки находится в сброшенном состоянии под действием сигнала "0" свыхода элемента 18 и сигнал на егоинверсном выходе соответствует "1", 20а на прямом выходе - "0". Элемент 21задержки также находится в сброшенном состоянии под действием сигнала"0" с прямого выхода элемента 20 задержки и сигнал на инверсном выходе 25элемента 21 равен "1". Сигнал на выходе элемента 17 соответствует "1",а сигнал на выходе элемента 19 - "0".При этом сигналы на всех выходах блока управления соответствуют 0",30При включении цикла дозированияна вход 1 блока управления поступиткороткий импульс сигнала Пуск, соответствующий "0", который переключиттриггеры 14 и 15 в положение "1",При этом на первом и четвертом выходах блока управления появится сигнал"1". На первом выходе блока управления "1" разрешит подъем давления, асигнал 1 на четвертом выходе Разрешит работу блока линейного повышенияи снижения давления, При срабатываниидатчика 6 (Фиг, 1) на втором входеблока управления появится сигнал "0"и своим Фронтом перехода из "1" В "0" 45включит одновибратор 16. Выходной импульс одновибратора 16, соответствующий "0", .переключит триггер 12 в положение "0" и триггер 13 в положение"1". При этом на первом выходе блокауправления установится сигнал вО, ана втором выходе - сигнал "1. Сигнал "0" на первом выходе блока управления запретит подъем давления блоком линейного повышения и снижениядавления, а сигнал "1" на втором выходе блока управления разрешит отработку программы изменения избыточного давления. В конце отработки про 92 Ограммы блок 9 формирования избыточного давления (фиг. 1) подаст на третий вход блока управления сигнал "0",который переключит триггер 13 в состояние "0", а триггер 14 - в состояние "1"Сигнал "0" триггера 13поступит на второй выход блока управления и через блок формирования избыточного давления вызовет переключение в "1" сигнала на третьем выходеблока управления. Сигнал "1" выходатриггера 14 поступает через элемент19 на третий выход блока управленияи разрешит снижение давления. В момент прекращения слива металла датчик 6 (фиг. 1) переключит сигнал навтором входе блока управления в состояние "1", при этом на выходе элемента 18 появится сигнал "1", который включит элемент 20 задержки. Через заданный интервал времени элемент 20 задержки изменит состояниесигналов на своих выходах, при этомна инверсном выходе появится сигнал"0", а на прямом - сигнал "1". Сигнал О.с инверсного выхода элемента 20 задержки поступит на второйвход элемента 19 и на выходе элемента установится сигнал 0, которыйпоступит на третий выход блока управления и запретит дальнейшее снижениедавления. Сигнал "1" с прямого выхода элемента 20 задержки включит элемент 21 задержки, которьп начнет отработку заданного времени задержки.На этом закончится отработка цикладозирования и схема блока управлениябудет находиться в ожидании очередноного пуска,Если в течение времени задержки,отрабатываемого элементом 21, на первьд вход блока управления не поступит импульс пуска, то по окончаниивремени на инверсном выходе элемента 21 появится сигнал "0", которыйпереключит триггер 15 в положение"0" пбявится на выходе триггера 15,поступит на четвертый выход блокауправления и произведет сброс блокалинейного повышения и снижения давления в исходное состояние. При этомдавление снизится до начального уровня. Переключение триггера 14 в положение "0" приведет к сбросу .в исход -ное состояние элементов 20 и 21 задержки. После переключения триггеро11 156 и сброса элементов 20, 21 задержки вся схема блока управления будет находиться в исходном состоянии и отработка очередного цикла дозирования будет происходить как рассмотрено вьппе.Если сигнал "Пуск" поступит до окончания времени задержки, отрабатываемого элементом 21, то очередной цикл дозирования начнется следующим образом. При появлении импульса "Пуск" произойдет переключение триггера 15 в положение "0", а элементов 20 и 21 задержки - в исходное состояние. Триггер 12 переключится в положение "1", а триггер 15 останет ся в положении "1". Дальнейшая рабо" та схемы блока управления будет происходить аналогично рассмотренной выше,Работа блока 7 происходит следующим образом. В исходном. положении первого, третьего и четвертого выходов блока 8 (фиг. 2) на первый, второй и третий входы блока поступают сигналы низкого уровня ("0"), при этом ключи 24 и 25 навходе интегратора разомкнуты, а ключ сброса интегратора 26 замкнут. Интегратор находится в состоянии сброса и сигнал на его выходе равен нулю, При подаче, с первого и четвертого выходов блока 8 (фиг. 2) на первый и второй входы блока сигналов высокого уровня ключ интегратора 26 размыкает цепь разряда конденсатора, а ключ 24 подключает ко входу интегратора положительный сигнал задатчика скорости подъема давления, При этом интегратор 26 переключается в режим интегрирования и на его выходе появляется линейно нарастающий аналоговый сигнал подъема давления, скорость которого пропорциональна величине положительного сигнала задатчика 21. При переключении сигнала управления на входе в "0" размыкается ключ 24, который отключает сигнал задатчика 22 от входа интегратора 26. Приэтом интегратор переходит в режим запоминания и сигнал на его выходе остается на достигнутом уровне. С приходом с третьего выхода блока 8 на третий вход сигнала "1" замыкается ключ 25, который подключает ко входу .интегратора отрицательный сигнал задатчика 23 скорости снижения давления. Интегратор 26 вновь включается в режим интегри 0392 12рования и на его выходе происходитснижение сигнала со скоростью, пропорциональной величине отрицательногосигнала задатчика 23. Снижение выходного сигнала интегратора происходитдо тех пор, пока на третий вход стретьего выхода блока 8 не поступитсигнал "0", после чего ключ 25 разомкнет цепь подачи сигнала от задатчика 23 на вход интегратора, и последний перейдет в режим хранения выходного сигнала. Сброс выходного сигнала интегратора происходит при пода че сигнала 0 с четвертого выходаблока 8 на второй вход блока. Приэтом ключ сброса интегратора замкнетцепь разряда конденсатора С.Блок 9 формирования избыточного 20 давления работает следующим образом.В исходном положении на вход блокасо второго выхода блока 8 поступаетнизкий уровень сигнала, соответствующий "0". При этом элементы схемы бло ка находятся в следующем исходномположении:- интеграторы 39 и 40 находятсяв состоянии сброса и сигналы на ихвыходах имеют потенциал, близкий к 30 потенциалу общей точки питания;- сигналы на инверсных выходахкомпараторов 31 и 32 (при условии,что уровни задания на их вторых входах отличны от нуля) соответствуют 35 1- сигнал на прямом выходе компаратора 33, работающего в режиме нуль 11 11органа, соответствует 1- сигналы на выходах элементов 34, щ 35 соответствуют "0";- ключи 29, 30 находятся в разомкнутом состоянии;- сигнал на выходе элемента 36 ивтором выходе блока соответствует 45 1 фБлок начинает отработку программыизменения избыточного давления приподаче на его вход "1" со второго выхода блока 8. При этом интеграторы 5 р 39 и 40 переключатся в режим интегрирования. На выходе элемента 35 появится сигнал "1", который поступит навход управления ключа 30 и последнийподключит к входу интегратора 39 сигнал задатчика 27. На выходе интегратора появится шнейно нарастающийсигнал, соответствуюпп.й величине избыточного давления, скорость изменения которого прапорпиона,ьна величи-.13 156 не сигнала задатчика 27. Сигнал с выхода интегратора 39 поступает на первый выход блока и одновременно интегрируется интегратором 40, Когда сигнал на выходе интегратора 39 достигнет заданной величины избыточного давления, сработает компаратор 32 и сигнал на его инверсном выходе переключится в состояние "0". При этом элемент 35 выдаст сигнал "0" на ключ 30 и последний разомкнет цепь подачи сигнала задатчика 27 на вход интегратора 39, Интегратор 39 переключится в режим хранения и сигнал на его выходе будет сохраняться на достигнутом уровне. Интегратор 40 будет продолжать интегрирование выходного сигнала интегратора 39. Когда сигнал на выходе интегратора 40 достигнет заданного значения дозы, сработает компаратор 31 и на его прямом выходе появится сигнал "1", который через элемент 34 пройдет на вход управления ключа 29 и последний подключит сигнал задатчика 28 к входу интегратора 39. Под действием сигнала задатчика 28 на втором выходе интегратора 39 величина сигнала снижается со скоростью, пропорциональной величине задания. Когда сигнал на выходе интегратора 39 снизится до уровня потенциала общей точки питания, сработает компаратор 33 и на его выходе появится сигнал "1". 11 ри этом элемент вы" даст на второй выход блока сигнал "0" - сигнал "Окончание отработки программы изменения избыточного давления . Этот сигнал поступит на третий вход блока 8, в результате чего сигнал "0" на втором выходе блока 8 отключит блок 9, а сигнал "1" на третьем выходе блока 8 включит блок 7 на снижение давления.Применение изобретения позволит повысить производительность комплекса 0392 4"дозатор - литейная машина" в 1,3 - 1,5 раза за счет стабилизации времени цикла дозирования, а также увеличит 5на 5-8 Е выход годного за счет высокой точности дозирования и разливки металла в литейные формы в оптимальном температурном режиме. 10. Формула изобретения Устройство для дозирования жидкогометалла, содержащее магнитодинамический насос, блок управления дозированием, преобразователь напряжения идатчик появления металла на выходесливного металлопровода, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повыше ния производительности и выхода годного, устройство дополнительно содержит блок линейного повышения и снижения давления, блок формирования избыточного давления, блок формирования 25 программы изменения давления, причемпервый, третий и второй входы блокалинейного повышения и снижения давления соединены с первым, третьим и четвертым выходами блока управления, 30 вход блока формирования избыточногодавления соединен с выходом блока управления, второй вход которого соединен с выходом датчика появления металла, выход блока линейного повышенияи снижения давления и первый выходблока формирования избыточного давления соединены с блоком формированияпрограммы изменения давления, второйвыход блока формирования избыточного 40 давления соединен с третьим входомблока управления, выход блока формирования программы изменения давлениясоединен с входом преобразователянапряжения, выход которого соединен 45 с электромагнитом магнитодинамического насоса.