Устройство для регулирования температуры литейной формы

е 996087 Сеоз СоветскикСоциалистическикРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 621. 74. .043.2(088.8) Опубликовано 15. 02. 83 Бюллехень6 Дата опубликования описания 15.02.83 А.А. Крейцер, А.Б. Ремнев, М,И. Бурбел Щиголь-Шенделис, Г.Б. Дятленко, А.Я. КН.И, Зинкевич и М.С. Шевчук(72) Авторы изобретения 7) Заявите учно-исследовательскии институ специальных способов литья 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ РАТУРЫ лоный 1Изобретение относится к литейному производству, а именно к устройствам для термостатирования металлических . литейных форм и может найти применение при литье под давлением в кокиль5 под низким давлением.Известно устройство для регулирования температуры металлических литейных форм, включающее бак с теплоносителем и размещенные в баке нагре- о ватель, насос, охладитель и датчики температуры. Подвод теплоносителя от насоса к полости теплообмена литейной формы и слив теплоносителя из этой полости в бак выполнены рукавами. Баки размещенные в нем нагреватель и охладитель представляют собой теплообменник с зонами нагрева и охлаждения 1 3.Однако известное устройство нена о дежно из-за наличия в контуре теплоносителя насоса, у которого при высокой температуре теплоносителя заклинивают подвижные трущиеся детали и низкая долговечность уплотнений. Условия эксплуатации насоса ужесточаются тем, что он погружен в бак с теп-лоносителем. Кроме того, недостатком известного устройства является и то, что оно имеет большой объем теплононосителя в баке, нагрев и охлаждение которого приводит к дополнительной затрате энергии и увеличению инерции устройства.Известно также устройство для подогрева металлических литейных форм, содержащее плиту подогрева с каналами, змеевик, емкость и электромагнит ный насос, образующие .замкнутый контур, заполненный жидкометаллическим теплоносителем. Для нагрева теп о"ителя применен тигель, в котор по гружен змеевик и емкость 2 1.Однако известное устройство определяется недостатком жидкометаллических теплоносителей. Последние оказывают агрессивное воздействие на материалы контура теплоносителя, токсичны3 9960 и окисляются на воздухе с выпадением продуктов окисления в осадок, которые уменьшают проходные сечения каналов контура теплоносителя.Некоторые жидкометаллические тепло-% носители взрывоопасны при контакте с воздухом, Поэтому контур такого теплоносителя необходимо выполнять герметичным из специальных материалов и заполнять инертным газом. Кроме того, ф существует опасность отверждения теплоносителя в контуре устройства, эксплуатирующегося в режиме нагрев-охлаждениеНаиболее близким к изобретению по технической сущности является,уст- ройство для регулирования температу" ры металлических литейных форм, содержащее бак, соединенный через сливной бачок с замкнутым контуром тепло- уф носителя, который, кроме сливного бачка, включает насос, нагреватель, полость теплообмена литейной. Формы и охладитель. Нагреватель и охладитель подключены соответственно к входу и д выходу полости теплообмена литейной формы. Подвод воды в охладитель выполнен через клапан. В литейной Форме и в контуре теплоносителя перед нагревателем смонтированы датчики температуры литейной формы и теплоносителя. Устройство оборудовано приборами управления работой нагревателя и клапана охладителя 3 1.Однако известное устройство нена 33 дежно, так как контур теплоносителя содержит механический насос, у которого при высокой температуре теплоносителя, достигающей 200-250 С, заклинивают подвижные трущиеся детали и40 низкая долговечность уплотнений,Кроме того, известное устройство имеет громоздкие бак и контур теплоносителя, что не позволяет устанавли,.вать их на подвижные узлы литейных45 машин, и, как следствие, соединять с полостью теплообмена подвижной части литейной формы трубами. Применяемые для этих целей рукава имеют низкий ресурс при передаче теплоносителей, нагретых до высокой температуры, достигающей 200-250 С.Цель изобретения - повышение надежности устройства для регулирования температуры металлических литейных форм.ЯПоставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее теплообменник с полостью теплообмена и объединенные в систему управления нагрером и охлаждением датчики температуры, блоки режима, управления нагревом и управления охлаждением, оборудовано дополнительным теплообменником, блоками реверсивной подачи теплоносителя и продувки, причем теплообменники соединены между собой через полость теплообмена литейной Формы, выходы блока режима подключены к входам управления блока реверсивной подачи теплоносителя, выходы последнего - к теплообменникам, а блок продувки соединен параллельно с блоком управления охлаждением.Поставленная цель достигается также и тем, что каждый из двух теплооьменников предлагаемого устройства герметично разделен на полость охладителя и полость теплоносителя, содержащую зоны нагрева и теплообмена, причем зона теплообмена соединена с зоной нагрева и полостью охлаждения теплопроводящими элементами с высокой теплопроводностью, например тепловыми трубами, при этом соединение теплообменника с полостью теплообмена литейной Формы выполнено в нижней части зоны теплообмена, а теплопроводящие элементы, соединяющие зону теплообмена с полостью охлаждения, расположены в зоне теплообмена таким образом, что их торцы находятся на уров не соединения теплообменника с литейной Формой.На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство для регулирования температуры металлических литейных форм.Устройство содержит литейную форму 1 с полостью .2 теплообмена, два одинаковых теплообменника 3 и 4, систему управления нагревом и охлаждением. Теплообменники 3 и 4 установлены на одном уровне и соединены между собой через полость 2 теплообмена ли-тейной Формы 1, образуя с ней с трубопроводами 5 и 6 разомкнутый контур, по которому теплоноситель 7 перегоня- ется сжатым воздухом в двух направлениях, из одного теплообменника в другой и обратно.Каждый теплообменник 3 и 4 герметично разделен на полости охлаждения 8 и теплоносителя 9, которые служат емкостями соответственно для охлаждающей жидкости и теплоносителя. Полости 8 охладителя соединены трубопроводами 10 и 11 с выходами блока 12 упа . 996087 4равления охлаждением и блока 13 про- Блок 19 реверсивной подачи теплодувки, а также со сливом 11. Полость носителя имеет два выхода, каждый из9 теплоносителя имеет зону 15 нагре- которых подключен трубопроводами 17ва и зону 16 теплообмена. Полости 9 и 18 к полости теплоносителя одноготеплоносителя соединены в верхнейтеплообменника. Указанный блок 19части трубопроводами 17 и 18 с блоком обеспечивает в режимах нагрева или19 реверсивной подачи теплоносителя. охлаждения поочередную подачу сжатоЗона 15 нагрева оборудована нагрева- го воздуха в полости 9 теплоносителятелем 20, подключенным к блоку 21 уп- теплообменников 3 и 4 и таким образомравления нагревом. Соединение каждо перегоняет теплоноситель из одногого теплообменника 3 и 1 с полостью 2 теплообменника в другой.теплообмена литейной формы выполнено Блок 12 управления охлаждением ив нижней части зоны 16 теплообмена. блок 13 продувки соединены параллельЗона 16 теплообмена соединена с но, работают поочередно, обеспечиваяполостью 8 охладителя набором тепло й подачу соответственно охлаждающейпроводящих элементов 22 с высокой теп- жидкости или сжатого воздуха в полослопроводностью, например, тепловыми ти 8 охладителя теплообменников 3 и ч,трубами, для передачи тепла от нагре- В исходном положении в обоих тептого. теплоносителя к охлаждающей жид- лообменниках 3 и 1 теплоносителя накости при работе предлагаемого уст о ходится на одном .уровне (сообщающиесяройства в режиме. охлаждения. Тепло- сосуды), нагрев и охлаждение отключепроводящие элементы 22 расположены в ны,зоне 16 теплообмена таким образом, По сигналу датчика 26 температуры,что их нижние торцы 23 находятся на . установленного в литейной форме 1,уровне соединения 2 М теплообменника 2 з предлагаемое устройство обеспечивает3 и 1 с полостью 2 теплообмена литей- один из трех режимов: нагрев, выклюной формы 1, Этим достигается охват чено или.охлаждение.теплопроводящими элементами 22 всей . При температуре литейной формы 1зоны 16 теплообмена по высоте и обра- ниже установленного интервала темперазованию зазора между торцами тепло- о тур блок 27 режима дает команду по липроводящих элементов 22 и теплоноси- нии 28 на нагрев и блок 21 управлениятелем 7 при переключении предлагаемо- нагревом включает нагреватели 20 тепго устройства в режим охлаждения, лообменников 3 и ч. Нагреватель 20Набор теплопроводящих элементов 25 повышает температуру теплоносителясоединяет зону 15 нагрева с зоной 16 а зоне 15 нагоева, откуда тепло перетеплообмена для передачи тепла из пер дается с помощью теплопроводящих эле 35вой зоны во вторую. ментов 25 и за счет конвекции в выше- .Система управления нагревом и ох- лежащие слои теплоносителя 7, находялаждением объединяет датчик 26 темпе- щиеся в зоне 16 теплообмена.ратуры, блоки режима 27, управления Команда блока 27 режима одновременнагревом 21 и упрйвления охлаждением но поступает по линии 28 в блок 1912, а также блоки реверсивной подачи. реверсивной подачи теплоносителя, котеплоносителя 19 и продувки 13 торый направляет сжатый воздух по труБлок 27 режима выбирает по темпе бопроводу 17 или 18 в один из теплоратуре литейной Формы режим работы обменников 3 или 1. Сжатый воздух,.15предлагаемого устройства: нагреввы поданный, например, по трубопроводуключено или охлаждение. Вход блока 17 в теплообменник 3, вытесняет теп- .27 режима соединен с.датчиком 26 тем- лоноситель из зоны 16 теплообмена.пературы литейной Формы 1, выходы - Теплоноситель проходит через трубо с блоками управления нагревом 21, ре- провод 5, теплообменную полость 2 ливерсивной подачи теплоносителя 19 тейной Формы, трубопровод 6 в зонууправления охлаждением 12 и продув 16 теплообмена теплообменника Й, поки 13, лость 9 теплоносителя которого черезБлок 21 управления нагревом служит трубопровод 18 посредством блока 19для включения или отключения нагрева- реверсивной подачи теплоносителя сотелей 20 по команде блока 27 режима, фф общена с атмосферой.а также для отключения нагревателей При этом уровень теплоносителя в20 при аварийном перегреве теплоноси- теплообменнике 3 понижается до уста 1теля. новленного (показан пунктирной лини 7 996087 8ей), оголяются теплопроводящие элементы 22. Затем блок 19 реверсивной подачи теплоносителя подает сжатый воздух по трубопроводу 18 в теплообменник 4 и сбрасывает из:теплообмен ника 3 в атмосферу.В результате, теплоноситель 7 перекачивается в обратном направлении,в теплообменник 3.Перемещение теплоносителя в теплообменной полости 2 1 в литейной формы 1 в двух направлениях путем поочередной подачи сжатого воздуха в теплообменники 3 и 4 продолжается до тех пор, пока температура литейной формы не достигает нижнего уровня установленного интервала.При этом блок 27 режима снимает команду на нагрев, В результате, блок 21 управления нагревом отключает нагреватели 20, а блок 19 реверсивной 26 подачи .теплоносителя сбрасывает сжатый воздух из теплообменников 3 и 4, прекращается принудительное перемещение теплоносителя через теплообменную . полость 2 литейной Формы 1. Происхо З дит выравнивание уровней теплоносителя в обоих теплообменниках 3 и 4. Если в процессе получения отливок температура литейной Формы 1 достигает верхнего предела установленного ин- ЗО тервала температур; то блок 27 режима по сигналу датчика 26 температуры включает по линии 29 блоки реверсивной подачи теплоносителя 19 и управления охлаждением 12.35Во избежание теплового удара, приводящего к образование пара в полости охладителя 7, подача охлаждающей жидкости в последнюю производится при нижнем уровне теплоносителя в теплообменнике, поскольку в этом случае теплопроводящие элементы 22 не погру жены в теплоноситель и нагреты меньше, чем в погруженном состоянии.Блок реверсивной подачи теплоноси-теля в режиме обслуживания осуществляет поочередную подачу сжатого воздуха по линиям 17 и 18 в теплообменнике и теплоноситель проходит через теплообменную полость 2 литейной формы 1 из одного теплообменника в дру 50 гой и обратно, подобно тому, как это происходит при работе предлагаемого устройства в режиме нагрева. При этом блок 12 управления охлаждением осуществляет подачу охлаждаемой жидкости по трубопроводам 10 и 11 в полости охладителя теплообменников 3 и 4, откуда она поступает в слив 14. Охлаждающая жидкость через теплопроводящие элементы 22 отбирает тепло у теплоносителя, который проходя через теплообменную полость 2 литейной формы 1 понижает температуру последней. При понижении температуры литейной формы до нижнего уровня установленного интервала блок 27 режима снимает команду на охлаждение блока 12 управления охлаждением, отключает подачу охлаждающей жидкости в теплообменники 3 и 4, а блок 13 продувки подает по трубопроводам 10 и 11 сжатый воздух на время, достаточное для уда-, ления остатков охлаждающей жидкости ,из полостей 8 охладителя теплообменников 3 и 4.Преимущество предлагаемого устройства для регулирования температуры металлических литейных форм в сравнении с известными заключается в том, что оно более надежно, так как перекачка теплоносителя осуществляется сжатым воздухом, а не механическим насосом, у которого при высокой температуре теплоносителя происходит заклинивание трущихся деталей и резко снижается ресурс уплотнений.Контур теплоносителя предлагаемого устройства более компактен, не требует применения дополнительных баков для теплоносителя и поэтому может быть. установлен на, подвижных узлах литейных машин и соединен с подвижной частью литейных форм. трубами, а не рукавами, которые уступают первым в долговечности.Преимуществом является и то, что в предлагаемом устройстве теплоноситель прокачивается через теплообменную полость литейной формы в противоположных направлениях. В результате, на оба входа в теплообменную полость подается одинаково подготовленный теплоноситель, благодаря чему создаются симметричные условия для теплообмена литейной формы.Формула изобретения1. устройство для регулирования температуры литейной формы, содержащее теплообменник с полостью теплообмена и объединенные в систему управления нагревом и охлаждением датчики температуры, блоки режима, управле- ния нагревом и управления охлаждением, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно до. Составитель Ю,.РыбьевРедактор А. Химчук.Техред Е,Харитончик Корректор мчик Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/ Тираж 811НИИПИ Государстпо делам изоб35, Москва, ЖЗаказ 793/19 роектная,У Ужго нт",ал-ППП "П 9 996687 10полнительно содержит второй теплооб- ментами, например тепловыми трубами,менник, блоки реверсивной подачи теп- при этом соединение теплообменника слоносителя и продувки, причем тепло- полостью теплообмена литейной формыобменники соединены между собой через выполнено в вижней части зоны теплополость теплообмена литейной формы, % обмена, а теплопроводящие элементы,выходы блока режима подсоединены к ,соединяющие. зону теплообмена с полосвходам управления блока реверсивной тью охлаждения, расположены в зонеподачи теплоносителя, выходы послед- теплообмена таким образом, что ихнего - к теплообменникам, а блок про- торцы находятся на уровне соединения- дувки соединен параллельно с блоком 6 теплообменника с литейной формой.управления охлаждением.2. Устройство по и. 1, о т л и- Источники информации,Ч а ю.щ е е с я тем, что каждый теп- принятые во внимание при экспертизелообменник имеет герметично разделен 1. Авторское свидетельство СССРные полость охлаждения и полость теп У 616056, кл. В 22 О 17/22, 1978.поносителя, содержащую зойы нагрева 2. Авторское свидетельство СССР,и теплообмена, причем зона теплообме- к 443719, кл, В 22 О 17/22, 1974.на соединена с зоной нагрева и полос. Авторское свидетельство СССРтью охлаждения теплопроводящими эле- У 691240, кл. В.22 О 15/00, 1979