Центробежная литейная установка

(72) Автор изобретения й"-РСОЙВИАУс) ВАТЯКТПОй ффБЗЩ 87 ЩЛ Траченко Всесоюзный научно-исследоватетехнологический институт горно 71) Заявитель ротрое ни киимаши(5 Й) ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ЛИТЕЙНАЯ УСТАНОВКА сится ктностицентроб ения лиоторыеводой на цы с внешическое ре ной центро Изобретение отно литейному производству, в час к оснастке и оборудованию для. ежного литья.5Известны установки охлажд тейной центробежной Формы, к предусматривают воздействие поверхность корпуса изложни ней стороны 1-5 1,Недостатками известных установок являются ускоренный износ оборудования из-за коррозии, необходимость канализационной системы по отводу воды и вентиляционной системы по отводу образующихся водяных паров, загрязнение рабочих участков, ограниченность применения, а именно, применение. толь. ко для охлаждения интенсивно раэогреваемых металлических изложниц без на;личия футеровки из песчаных, песчаноо керамических, керамических и др. материалов.Известно техн ш охлаждению литей б 2мы путем воздействия воздушным потоком на внешнюю поверхность корпусаизложницы 6 )Недостатком известного решения является ограниченная область применения, а именно применение только для интенсивно нагретых изложниц, т.е. когда имеет место использование центробежных Форм без слоя футеровки с целью уменьшить перегрев корпуса изложницы и ускорить процесс кристаллизации центробежной отливки. Кроме того, для центробежных форм с футеровкой этот способ нецелесообразен в силу того, что теплоиэоляционная Футеровка обладает небольшой теплопровод" ностью, т. е. при малоинтенсивном отводе тепла сквозь тело корпуса практически не представляется возможным повлиять наскорость кристаллизации центробежной отливки.Известна центробежная литейнаяФорма, включающая корпус, крышку, фу терованный слой и систему сквозныхпродольных вентиляционных каналов, выполненных в крышке, футеровочном слое и торцовой стенке корпуса формы, ориентированных по периметру крышки и торцовой стенки корпуса Формы 75Недостатком этой формы являются ,низкая скорость охлаждения отливки, .малая эффективность вывода из формы образующихся газов, повышенный нагрев корпуса формы и увеличенное сцепление 1 ф Футеровки с поверхностью корпуса Формы при удалении закристаллизовавшейся отливки совместно с футеровкой, так как все процессы в течение заливки металла в полость Формы и во время кристаллизации отливки протекают самопроизвольно, без воздействия какими- либо средствами охлаждения извне,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому 26 результату является центробежная литейная установка, содержащая корпус, форму с возможностью вращения, Футеровку, систему вентиляционных каналов в Форме и футеровке и систему по- г 5 дающих хладагент сопел, закрепленных вне формы со стороны ее торца 8 .Недостатком известной установки является низкий коэффициент полезного использования хладагента в силу того, З что в процессе вращения центробежной формы с большой угловой скоростью образуются увлекаемые формой потоки окружающего воздуха, под воздействием которых струи хладагента отклоняются35 от соосности входных отверстий в торцовой стенке вследствие чего значительная доля хладагента не попадает в вентиляционную систему и этим самым снижается эффективность охлажде 40 ния центробежной формы.Цель изобретения - повышение интенсивности охлаждения Формы путем повышения коэффициента использования хладагента.Поставленная цель достигается тем,45 что центробежная литейная установка, содержащая корпус, форму с приводом вращения, футеровку, систему вентиляционных каналов в Форме и Футеровке и систему подающих хладагент сопел, закрепленных вне формы со стороны ее торца, снабжена направляющими подачи хладагента в систему вентиляционных каналов, выполненными в виде концентричных ребер, между которыми располо жены впускные отверстия вентиляционных каналов, и поперечных наклонных перегородок, обращенных в сторону врацения Формы, причем основания поперечных перегородок сопряжены с впускными отверстиями а подающие хлад- агент сопла закреплены под углом к поверхности торцовой стенки формы в направлении против ее вращения.На Фиг. 1 изображен разрез А-А на Фиг. 2 (центробежная установка в сборе с соплом); йа Фиг. 2 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В- В на фиг. 2; на фиг,- разрез Г-Г на фиг. 1; на Фиг, 5 - разрез Д-Д на фиг. 1.Центробежная установка состоит из корпуса, включающего изложницу 1, толкатель 2, крышку 3 с центровым отверстием Ч и парой концентричных ребер 5 и 6 с внешней стороны, между которыми (ребрами 5 и 6) расположены впускные сквозные отверстия 7 и поперечные наклонные перегородки 8, футеровки 9 с коллекторами 10 и 11, продольными каналами 12, радиальными каналами 13 и 1 Й, центровыми отверстиями 15 и 16, полостью 17 для обра-, зования отливки и сопел 18, закрепленных в зажимах 19 вне формы с целью упрощения чертежей число конструктивных элементов ограничено следующим количеством: сопел 18 - два, поперечных наклонных перегородок 8 - восемь, впускных сквозных отверстий 7 - восемь, кольцевых коллекторов 10 и 11 два, продольных каналов 12 в ,восемь, радиальных каналов 13 и 1 ч - по восемь и т.д., однако при проектировании технологических процессов необходимо руководствоваться конкретными производственными условиями и технологическими соображениями при выборе количества конструктивных элементов, их величины и формы с тем, чтобы обеспечить наиболее благоприятные условия для оптимального осуществления производственного процесса).Сопла 18 совместно с зажимами 19 расположены вне формы со стороны торца, например, крышки 3 и могут быть закреплены на пригивах (или кронштейнах) ограждения центробежной формы, например, на дверце ограждения.При монтаже сопел 18 в зажимах 19 важным условием является ориентировка сопел относитегьно конструктивных элементов Формы, а именно сопла 18 должны быть устансвлены под острыми углами р к поверхности 20 торцовой стенки (крышки 3), выпускные отверстия 21 направлены против вращения фор% 99608 4Толкатель 2 устанавливают в корпусе изложницы 1.в исходное начальное положение, производят изготовление футеровки 9, например, путем установки заранее изготовленных песчанд-керамических стержней, закрепляют крышку 3 на корпусе изложницы 1 и сопла 18 в зажимах 19.Работа центробежной литейной установки осуществляется следующим образом.Сначала центробежную форму приво- дят во вращение с заданной угловой скоростью (на Фиг. 1 направление вращения формы указано стрелкой Е), после чего осуществляют подачу хладагента через сопла 18, например,-путем подачи сжатого воздуха от существующих в цехах пневмосетей, а затем производят заливку жидкого металла 23 в полость центробежной Форье. Следует при этом подчеркнуть, что в качестве хладагента может быть применен не только воздух, но и различные газовые смеси, отдельные газы, а также указанные агенты совместно с другими частицами веществ, например, воздушноводная смесь, пар и т.д. мы (направление вращения формы показано стрелкой Е на Фиг. 2),. а геометрические оси 22 сопел направлены вполости (пространства, находящиесямежду парой концентричных ребер 5 и , 56, наклонными перегородками,8 и внешней поверхностью 20 торцовой стенкикрышки 3).Концентричные ребра 5 и 6 и поперечные наклонные перегородки 8 могутбыть выполнены совместно с торцовойстенкой (крышкой 3) цельнолитыми илиприделаны, например, с помощью сваркиили механическими средствами.Поперечные наклонные перегородки 8 1располагают между парой концентричныхребер 5 и 6 с заданной частотой повсему кругу, например, с заданной величиной шага,Впускные сквозные отверстия 7, кол Олекторы 10 и 11, продольные каналы 12,радиальные каналы 13 и 14, центровыеотверстия 4, 15 и 16 образуют объединенную охлаждающе-вентиляционную систему центробежной формы. При необходимости коллекторы, продольные и радиальные каналы могут быть выполненытолько в футеровке 9, только в корпусеФормы или комбинированные, но обязательным условием является то, чтобы значите-щльная часть вентиляционной системы находилась в зоне контакта Футеровки 9 с внутренними поверхностями корпуса (изложницы 1, торцовой стенки-крышки 3, толкателя 2),В .качестве Футеровки 9 могут бытьиспользованы различные материалы,т. е, заранее изготовленные песчанокерамические стержни, футеровка, изготовленная из жидкоподвижных составов огнеупорных материалов, насыпнаяфутеровка из литейных кварцевых песков с изготовлением граничащего с.корпусом формы слоя из крупнозернистых материалов, например, металлической дроби, гранулированного шлака идр. материалов, при этом важно, чтобыпо границе раздела (рабочая поверхность корпуса формы и соприкасающиеся с корпусом формы слои Футеровки)50имелись пустотные пространстваФутеровка может быть выполнена путем сочленения отдельных составныхэлементов. В качестве материалов дляфутеровки могут быть использованытакже металлы и сплавы, термостойкиепластмассы и т.д,Последовательность сборки центробежной литейной установки следующая. В процессе вращения центробежной формы хладагент, например, сжатый воздух, иэ сопел 18 поступает в пространства-полости 24; расположенные между парой концентричных ребер 5 и 6, поперечными наклонными перегородками 8, внешней поверхностью 20 торцовой стенки (крышки 3) и впускными отверстиями 7 (на фиг. 1-5 направления движения хладагента условно показаны стрелками без цифровых и буквенных индексов) и под действием упругих сил с большой скоростью через впускные отверстия 7 проникает в коллектор 10, граничащий с передней торцовой стенкой (крышкой 3), из коллектора 10 хладагент распределяется на отдельные потоки, которые в дальнейшем устремляются .по радиальным каналам 13, продольным каналам 12, примыкающему к задней торцовой стенке коллектору 11, радиальным каналам 14 в центровое отверстие 16, полость 17 и через центровые отверстия 15 и 4 удаляется из полостей формы наружу в окружающую среду. Для промежуточного вывода газов совместно с хладагентом является возможным выполнить в стенках корпуса сквозные отверстия. и соединить их с охлаждающе-вентиляцион- .формула изобретения 7 9960ной системой (этот вариант на фиг. 1"5 не представлен).Важным фактором обеспечения высокоэкономичного использования хладагента является соблюдение условия,а именно поперечные сечения выпускных отверстий 21 сопел 18 должныбыть меньше расстояния 26 между концентричными ребрами 5 и 6, а ширинаили диаметр впускных отверстий 7 дол Ожны быть приблизительно равны расстоянию 25 между концентричными ребрами5 и 6 (фиг. 2-4). На практике возможны другие соотношения указанных конструктивных элементов, например, попе-. 1 Фречные сечения выпускных отверстий 21могут быть больше расстояния 25, аширина или диаметр отверстий 7 - больше или меньше расстояния 25, однакопри этом может оказаться малоэффектив 20ный перерасход хладагента.Для концентрированной подачи хладагента из выпускных отверстий 21 торцы сопел 18 должны быть приближенынепосредственно к торцовой стенке (к 25крышке 3) на небольшое расстояние.Благодаря тому, что поперечные сечения выпускных отверстий 21 сопел 18. меньше расстояния 25 между концентричными ребрами 5 и 6 сопла 18 наклоненызопод острыми углами р к торцовой поверхности 20, поперечные перегородки8 наклонены под углом ю в сторону вращения формыи выпускные отверстия 21обращены против вращения Формы, выбрасываемые из сопел 18 струи хладагентаобжимаются в пространствах-полостях24 боковыми поверхностями концентричных ребер 5 и 6, внешней поверхностью20 торцовой стенки (или что тоже самое крышки 3), захватываются наклонными поперечными перегородками 8 инагнетаются под большим напором черезвпускные отверстия 7 в охлаждающевентиляционную систему Формы, при45этом почти весь хладагент используется по своему назначению, т.е. поступает в охлаждающе-вентиляционную систему формы и этим самым достиГаетсязначительное повышение коэффициентаполезного использования хладагента(КПД - коэффициент полезного использования хладагента может быть достигнут не менее 903),В известном решении невозможно достигнуть коэффициента полезного ис- Зпользования хладагента более 60/вследствие смятия выходящих струйхладагента потоками воздуха, образую 81 8 щимися при вращении центробежной формы, так как при этом значительная доля хладагента не может поступать в впускные отверстия в торцовой стенке формы и поэтому используется малоэффективно, воздействуя на форму извне.Поступающий из сопел 18 хладагент при прохождении по охлаждающе-вентиляционной системе центробежной Формы выполняет следующие функции.Непосредственно соприкасаясь с футеровкой 9, потоки воздуха интенсивно охлаждают ее, т.е, повышают отвод тепла и этим самым ускоряют процесс кристаллизации металла 23 центробежной отливки. Известно, что самым большим недостатком центробежной отливки в футерованные формы является низкая ; производительность из-за медленногопроцесса кристаллизации металла, так, например, время затвердевания канализационных и водопроводных труб в футерованной изложнице в 3 раза больше, чем в металлическсй изложнице, Предложенная центробежная установка позволяет существенно повысить производительность отливки в футерованные формы.Двигаясь по каналам охлаждающе-вентиляционной системы центробежной формы потоки хладагента предохраняют корпус изложницы 1 от повышенного нагрева ее горячими потоками образующихся в форме газов и этим самым значительно снижают напряжения в стенке изложницы, так как уменьшается перепад температур по толщине стенки между внутренней .и внешней поверхностью изложницы.Благодаря более высокому коэффициенту полезного использования хлад- агента предложенная центробежная установка по сравнению с известной позволяет получить при одинаковом потреблении хладагента существенно. интенсифицировать процесс охлаждения центробежной формы, ускорить охлаждение металла отливки и этим самым повысить производительность труда при отливке не менее, чем на 307; и при одинаковом эффекте охлаждения получить экономию хладагента более, чем в 1,3 раза. Центробежная литейная установка, содержащая корпус форму с приводом вращения, футеровку, систему вентиляционных каналов в форме и футеровке999608110 и систему подающих хладагент сопел, 1. Центробежное литье чугунных закрепленных вне формы со стороны ее труб.-Труды конференции ВНИИТОЛ. Под торца, о т л и ч а ю.щ а я с я тем, : ред. Рубцова Н.Н, И., Иашгиз, 1951,что, с целью повышения интенсивности . с. 36.охлаждения формы. путем повышения ко . 2. Головин С.Я. Особые виды литья. зффициента использования хладагента ,ИтЛ., Иашгиз, 1959 с. 268.1 она снабжена направляющими подачи 3, Байков В.Н. Центробежное литье. хладагента в систему вентиляционных И., Иашгиз, 1956, с. 128, каналов, выполненными в виде концентричных ребер, между которыми расположив 4. Липницкий А.И. Литье в металли. жены впускные отверстия вентиляцион- ческие формы. Л., "Иашиностроение",ных каналов, и поперечных наклонных 1969, с. 89, 90.перегородок, обращенных в сторону 5. Юдин С.Б. и др, Центробежное . вращения формы, причем основания по- литье, И., "Иашиностроение", 1972, перечных перегородок сопряжены с ф с. 159, 171, рис. 133.впускными отверстиями, а подающие 6. Авторское свцдетельство СССРхладагент сопла закреплены под углом Ю 8 Я 87, кл. В 22 О 13/1 О, 1949.к поверхности торцовой стенки формы 7. Авторское свидетельство СССРв направлении против ее вращения, в 501829, кл. В 22 0 13/00, 1974.Источники информации, 20 8. Авторское свидетельство СССРпринятые во внимание при экспертизе У 655469 кл. В 22 0 13/10, 1975.ираж 811 Подписно ал ППП "Патент" ВНИИПИ у,4 каз 793/19 996081 горо Проектная,