Установка для охлаждения изделий

(и)998540 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯХ АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(ы)м. кл,С 21 О 1/62 ГесуАарстювмй квинтет СССР Ае Аелам извервтеквй и втхрытий(53) УДК 721. 784,87(088.8) Дата опубликования описания 23.02.83(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ 1Изобретение относится к термообработке металлов путем быстрого охлаждения и может быть использовано припроведении термообработки металлорежущего и измерительного инструментаохлаждением ниже 0 С в ступенчатых рео 5жимах с термоциклированием.Известно устройство для охлаждения изделий, содержащее корпус с емкостью для жидкого хладагента и держателем изделий, холодильник и насос.Это устройство позволяет достичь эффективных скоростей охлаждения благодаря применению промежуточного жидко- .го хладоносителя11,15Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности,поскольку инерционность процессов остается большой и поэтому оно не обеспечивает проведение ступенчатой обра оботки и управляемого термоциклирования. Недостатком этого устройства является также ограниченность нижнегопредела температур, обусловленная температурой замерзания хладоносителя,Наиболее близкой к изобретению потехнической сущности является установка для охлаждения изделий, содержащая корпус с крышкой и горизонтальнойперегородкой, разделяющей его на секции, змеевик, расположенный в нижнейсекции, источник хладагента, соединенный с ним трубопроводом, держательиэделий, размещенный в верхней секции,перекачивающее устройство 121,К недостаткам известного устройства следует отнести ограничение функциональных воэможностей из-за инерционности изменения скоростей охлаждения, необходимых для проведения режимного охлаждения, например термоциклирования.Кроме того, эта установка предусматривает обработку изделий только вхладоносителе, что ограничивает нижний предел температур, обусловленныйтемпературой за).рагния хладо)(осителя.9985Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.Указанная цель достигается тем, что установка для охлаждения изделий, 5 содержащая корпус с крышкой, горизонтальной перегородкой,разделяющей его на секции, змеевик, расположенный в нижней секции, источник хладагента, сое-. диненный с ним трубопроводом, держа- . 10 тель изделий, размещенный в верхней секции, и перекачивающее устройство, "набжена установленной в верхней части перекачивающего устройства чашей, а само устройство укреплено в перего родке и выполнено в виде втулки и расположенной в ней трубы с отверстиями для прохождения хладагента.Кроме того, верхний конец трубы расположен выше крышки и имеет прорезь.Причем установка снабжена установленным на трубопроводе нагревателем,ъ 5На фиг. 1 показана установка охлаждения, общий вид, разрез; на фиг. 2- фрагмент камеры охлаждения с распределителем разрез.Установка содержит теплоизолированчЮ ныи корпус 1, разделенный на верхнюю 2 и нижнюю 3 секции сплошной перегородкой 4, имеющей отверстие О, соединяющее секции. холодильник 5 размещен в нижней секции, имеет открытый выход в полость, соединен с источником 6 жидкого хладагента через трубопровод 7 с вентилем 8 и нагревателем 9 и предназначен для охлаждения хладоносителя 10.Распределитель состоит иэ втулки О 11, закрепленной в отверстии О, перегородки 4 гайкой 12, и трубы 13, проходящей через втулку с возможностью вертикального перемещения в ней.Втулка имеет первое отверстие Ь выше уровня заполнения жидким хладоносителем нижней секции, соединенное с источником жидкого хладагента, второе отверстие С на том же уровне, третье отверстие ц на уровне нижней части верхней. секции. Труба также имеет отверстия 6, , ц, 11, 1 и продольную прорезь К, длинна которой превышает толщину крышки верхней секции. Между четвертым и пятым отверстием труба 55 перекрыта заглушкой 14, верхний конец трубы проходит через крышку 15 верхней секции, сообщается с атмосферой ЙО фи является рукояткой поворота трубы,а нижний конец ее открыт.В определенных положениях трубафиксируется Фиксатором 16, Для уплотнения трубы 13 во втулке 11 имеютсяпрокладки 17 и 18 и поджимная гайка19,В верхней части полости размещендержатель 20 обрабатываемых объектов,который выполнен в виде решетчатойкорзины. Чаша 21 закреплена на участке трубы, находящемся в верхней секции.Для измерения температуры в держателе, чаше и в нижней секции камерыустановлены термопары 22-24, подведенные к измерительному пульту 25.Поджимная гайка 19 Фиксируется контргайкой 26,Установка работает следующим образом.В нижнюю секцию 3 камеры заливается определенное количество хладоносителя 10 (изопентан с температурой эаомерзания -160 0 и температурой кипения +28 С имеющего температуру окружающей среды, через чашу 21, находящуюся в верхнем положении, для че.го необходимо снять крышку 15 и повернуть трубу 13 посредством рукоятки в положение, при котором первоеотверстие Р в трубе совпадает с первым отверстием Ь во втулке, для обеспечения выхода воздуха из нижней секции 3 в верхнюю 2 через пятое отвер 4стие 1 в трубе, находящееся выше места крепления чаши к трубе, посколькумежду четвертым отверстием , находящимся на уровне наполнения чаши хладагентом и пятым 1 труба перекрыта заглушкой 14, и через четвертое отверстие 5 в трубе и ее открытый верхнийконец - в атмосферу. Все положениятрубы 13 фиксируются фиксатором 16,Охлаждаемые объекты помещают в держатель 20, выполненный в виде решетчатой корзины, и закрывают крышку 15.Термообработка объектов охлаждением ниже 0 С начинается в среде хладоносителя, имеющего температуру окружающей среды, путем наполнения чаши,находящейся в нижнем положении, хладоносителем и погружения обрабатываемых объектов в него при подъеме чаши.Для подачи хладоносителя из нижней полости 3 в чашу 21, перемещеннуюв нижнее положение, трубу 13 поворачивают в положение, при котором тре"15 Затем охлаждение обрабатываемых объектов ведется путем, смешения хладоносителя, находящегося в чаше, с хладоносителем, охлажденным в нижней секции посредством холодильника, Для охлаждения хладоносителя, находящегося в нижней секции, продолжается подача жидкого хладагента из источника50 6 в холодильник 5 при перекрытом стенкой втулки 11 третьем отверстии в трубе( .Отработанные пары хладагента имеют воэможность выхода через первое отверстие 6 в трубе из нижней секции в верхнюю и в атмосферу. Ф55При показании на измерительном пульте 25 температуры; замеряемой термопарой 24, близкой к температуре тье отверстие в трубеперекрытостенкой втулки 11, Жидкий хладагентаэот, имеющий температуру кипения-.196 фС, из источника 6, которым является сосуд Дьюара, через трубопровод 57 с вентилем 8 посредством сжатоговоздуха, подаваемого в сосуд, поступает в холодильник 5, размещенный внижней секции 3 и имеющий открытыйвыход в нее, гле жидкий хладагентблагодаря контакту с более теплойсредой - хладоносителем, которымпредварительно залита нижняя секция,проходя до выхода из холодильника,превращается в пар, который черезимеющийся в холодильнике открытый выход попадает в пространство над хладоносителем, ограниченное перегородкой 4, собирается там и осуществляетвыдавливание хладоносителя из нижней Юсекции в чашу, находящуюся в нижнемположении, через открытый нижний конец трубы и пятое отверстие 1 в трубе,При этом уровень хладоносителя внижней секции понйжается. Наполнениечащи прекращается при достижении уровня первого отверстияв трубе, находящегося на уровне выхода трубопрово. да от источника хладагента в верхнем оположении чаши, поскольку пары хладагента при этом получают выход изпространства над хладоносителем через первое отверстие 6 в трубу и ватмосферу через пятое отверстиеТаким образом, чаша наполняетсяхладоносителем, имеющим температуруокружающей среды, который при подьеме чаши в верхнее положение становится средой для начальной стадии 40термообработки обьектов. замерзания хладоносителя, чаша поднимается в верхнее положение при помощи рукоятки и первое отверстие 6 в трубе ставится в положение, при котором оно перекрыто стенкой втулки. Производится подача хладоносителя, охлажденного посредством хладагента, в чашу и охлаждение объектов путем смещения хладоносителя, находящегося в чаще, с хладоносителем, поступающим из нижней секции, Избыток хладоносителя переливается через край чащи в верхнюю секцию, Контроль температуры в держателе осуществляется при помощи термопары 22.Охлаждение может продолжаться до достижения хладоносителем температуры на 3-5"С выше его температуры,замерзания, поскольку при более низких температурах хладоноситель переходит в твердое состояние и его движение в камере не может управляться распределителем,Скорость охлаждения регулируется . заданием температуры приготовленного хладоносителя в чаще, контролируемой при помощи термопары 23, и изменением . расхода хладагента, выдавливающего соответствующее количество хладоносителя в чашу, поворотом вентиля 8 .На трубопроводе 7Дальнейшее охлаждение объектов возможно, эа счет непосредственной подачи в чашу хладагента, для чего чаща 21 ставится в среднее положение для произведения слива хладоносителя, а затем в нижнее - для наполнения ее хладагентом.В среднем положении чащи 21 второе отверстиев трубе находится на уровне выхода трубопровода от источника хладагента, и трубу поворачивают в положение, при котором это отверстие совпадает с первым отверстиемво втулке 11, находящимся выше уровня заполнения нижней секции хладоносителем. При этом пар хладагента, прошедший через слой хладоносителя1в полость над ним, уходит через образующийся канал трубы 13 в атмосферу,. что позволяет понизить давление в нижней секции и произвести слив хла доносителя из чащи в нижнюю секцию, а третье отверстиев трубе 13 совпадает с третьим отверстием с во втулке 11, что позволит произвести слив хладоносителя из верхней секции в.нижнюю40 Формула изобретения 1. Установка для охлаждения изде-лий, содержащая корпус с крышкой, горизонтальной перегородкой, разделяющей его на секции, змеевик, расположенный в нижней секции, источник хладагента, соединенный с ним трубопроводом, держатель изделийразмещенный в верхней секции, и перекачивающее устройство, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она снабжена установленной в верхней части перекачивающего устройства чашей, а само устройство укреплено в перегородке и выполнено в виде втулки и размещенной в ней трубы с отверстиями для прохождения хладагента,2. Установка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что верхний конец трубы расположен выше крышки и имеет прорезь;3. Установка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что снабжена установленным на трубопроводе нагревателем.9985В нижнем положении чаши 21 третье отверстие в трубе ф, находящееся на уровне выхода трубопровода, совмещают с трубопроводом. Производится наполнение чаши 2 1 жидким хладагентом з через третье отверстие с в трубе ипятое.Наполнение чаши 2 1 прекращается путем отключения подачи хладагента из источника 6 вентилем 8 при достиже нии жидким хладагентом четвертого отверстия й в трубе, .находящегося на уровне наполнения чаши 21, о чем сигнализирует избыток пара, выходящего в атмосферу из открытого верхнего конца трубы. Объекты охлаждаются в парах хладагента при нижнем положении чаши 21. При достижении объектами за данной температуры чаша 2 1 поднимается в верхнее положение, производится 20 "термический удар" холодом, и дальнейшее охлаждение ведется в жидком хладагенте.В верхнем положении чаши 21 для охлаждения объектов в жидком хлад агенте первое отверстие Р в трубе 13 ставится в положение, при котором оно перекрыто стенкой втулки 11. При этом находящаяся в трубе 13 продольная прорезь , длина которой превышает тол- )О щину крышки 5, совмещается с. крыш- кой, что позволяет парам хладагента, образовавшимся при погружении обрабатываемых объектов в жидкий хладагент, выйти иэ верхней. секции 2 в атмосферу. Охлаждение в жидком хладагенте позволяет довести температуру обрабатываемых объектов до температуры ки-, пения хладагента.При необходимости осуществления заданных технологией обработки для данного материала изотермических выдержек при постоянной температуре и термоциклировании с повышением температуры, обрабатываемые объекты погружают в хладоноситель или хладагент и освобождают от него посредством перемещения чаши 21 из нижнего положения в верхнее и обратно, и подают в верхнюю секцию 2 пар хладагента, подогретый нагревателем 9 расположенным на трубопроводе 7, в количестве, необходимом для компенсации процесса охлаждения объектов и поддержания температуры на заданном технологическим режимом уровне, т. е. обеспечения воэможности "ступенчатого" охлаждения. Изменение расхода подогретых паров хлад" агента позволяет также изменять скорости теплообменных процессов и, кроме того, выравнивать нарушения тепловых режимов во время переходных процессов, обусловленных инерционностьюпроцессов теплообмена.Таким образом, использование визобретении распределителя описаннойконструкции позволяет проводить термообработку охлаждением объектов ниже ОфС в хладоносителе, в хладагентеи его парах "ступенчатыми" режимамиохлаждения с многократными перепадамискоростей охлаждения, иэотермическимивыдержками, термоциклированием в разных температурных диапазонах и проведением "термических ударов" холодом,т.е. осуществлять обработку охлаждением ниже О С по любой заданой зависимости температуры обрабатываемыхобъектов от времени, тем самым расширив функциональные возможности установки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 685882, кл. Г 25 О 3/1 О, 1980. 2Авторское свидетельство ГССР У 210890, кл, С 21 О 1/63, 1968.99850 Ю атмосргр,оставитель В. Марковски К ор И. Ватрушки каз 1077/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,едактор О. Половка Техред К,Мыцьо Тираж 566 НИИПИ Государственного по делам изобретений 35, Москва, Ж, РаушсПодписное омитета СССР открытий ая наб д