Система регулирования температуры литейных форм

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 90127707 22 0 15/00 в 4 С 05 3 23 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВУ надежности и экан вания температуры расширение диапаз Система регулиров литейных форм сод мичност литейно ре ния тем ржит ис о, газообразно теплоносителей и газо оторые ныкс ветствующим конту м цирку- дроканал образованным пневмо полос бменныь датчик и теплоепло Форм йори лами т ейнь ми л темпо сите уры ли- подклюейных ченные к олоку управления исполтельными механизмами подачи жидгазообразного, газажидкостноголоносителей. Контуры циркуляциикого, газаобразно 1 о, газожидкостеплоносителе соединены междутеплообменными полостями литейньформ и пневмогпдроканалами посрр межуточньх емкостей в сисообщающихся и:жду собой сосуда1 з.п. ф-лы, 6 ил,и ког и -бласт д тног ерморегулирования мета система и ких ф их йорморм и металличе элементов. 11 ел ст- ему образующих упрощение конструкчисла теплаобм,ннь ой Фор.пя, по.,:",ание ни явл тся ащ ции тейн ласт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71 Научно-исследовательский институт специальных способов литья(54) СИСТЕМА 1 ЕГУ 1 ИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛИТЕЙНЫХ ФОР 1(57) Изобретение относится к олитейного производства, в частнос и регулироформы и ирования. ературы очники жид жидкостно- подключе12 10 15 20 Изобретение относится к литейному производству, в частности к системам терморегулирования металлических форм и металлических формообразующих элементов.Целью изобретения является упрощение конструкции и сокращение числа теплообменных полостей литейной формы, повышение надежности и экономичности регулирования температуры литейной Формы, расширение диапазона регулирования.На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы регулирования температуры литейных форм, режим жидкостного теплообмена с литейной формой; на фиг, 2 - то же, режим газожидкостного теплообмена с ли". ейной формой; на фиг. 3 - то же, режим газового теплообмена с литейной Формой; на фиг. 4 - 6 - расположение сообщающихся сосудов при различных давлениях в них.Система регулирования температуры литейных Форм содержит формообразующие стенки 1 и 2 литейной формы, исполнительные механизмы-клапаны Зи 4, пневмогидроканалы 5-7 подачи газообразного теплоносителя, теплообменные полости 8 и 9 литейных Форм, в которых происходит замещение либо смешивание теплоносителей, пневмогидроканалы 10 и 11 для отвода жидкого теплоносителя (режим , фиг, 1), газо- жидкостного теплоносителя (режим ТТ, фиг. 2) и подвода газообразного теплоносителя (режим 111, фиг, 3) из теплообменных полостей 8 и 9 (или в теплообменные полости), С-образную трубку 12, один конец 13 которой опущен в первую промежуточную емкост 14 с зазором относительно его дна и имеет боковые отверстия, являющиеся пневмогидроканалами 10 и 11 для соединения трубки 12 с теплообменными полостями 8 и 9 в их верхней части, другой конец У-образной трубки 12 соединен с корпусом 15 запорного кла пана, причем в корпусе выполнены отверстия 16 для сообщения с атмосферным воздухом, внутри корпуса размещен поплавок 17 для перекрытия отвер стий 16 при подаче в корпус 15 газообразного теплоносителя, в поплавке выполнено центральное отверстие 18, а в корпусе 15 - отверстие 19, соединенное с пневмогидроканалом 7, при этом диаметр отверстия 18 должен 77070 быть меньше диаметра отверстия 19, промежуточную емкость 14, которая служит для выравнивания давлений по уровням 20 и 21 (фиг, 3) соответственно в теплообменных полостях 8 и 9 и в конце 13 Б-образной трубки 12 при теплообмене литейной формы в режиме 111 (фиг, 3), при ЬН 2= 1 Н 2 пневмогидроканал 22 для отвода жидкого теплоносителя из первой промежуточной емкости 14 по пневмогидроканалу 23 во вторую промежуточнуюемкость 24, в которой размещены датчики 25 и 26 и прибор 27 контроля крайних (верхнего 28 и нижнего 29)положений уровня жидкости в емкости24 и 30, канал подачи команды отприбора 27 на включение (отключение)насоса 31, пневмогидроканалы 32 и 33для забора жидкости из емкости 24 и подачи ее в емкость 34, связанную пневмогидроканалом 35 с третьей промежуточной емкостью 36, в которой установлен клапан ,пробка) 37, коромысло 38, поплавок 39 регулятора уровня 40 жидкости в емкости 36.Трубка 41 служит для сообщения емкости 36 с атмосферным воздухом (давлением), пневмогицроканалы 42 и 43 - для подачи жидкости теплоносителя в промежуточные 44 и 45 теплообменные полости литейной Формы, система содержит корпусы 46 и 47, в которых выполнены теплообменные полости 44 и 8, 45 и 9, перегородки 48 и 49, датчик 50 температуры (термопару) в стенке 1 литейной формы, датчик 51 температуры (термопару) в отливке 52, блок 53 управления в ручном или автоматическом режимах (здесь могут быть расположены мини-ЗВМ, носители программ (алгоритмов) управления, потенциометры, приборы обратной связи и др,), каналы управления 54 и 55 клапанами 3 и 4, пневмогидроканалы 56 для подачи газообразного теплоно/сителя например сжатого воздуха из центральной магистрали 57), На фиг.1- 6 приняты следующие обозначения: 20 - уровень перегородок 48 и 49; 58 уровень конца 13 для создания гидро- статического столба ЬНЗ, что в случае его положительного значения (Фиг. 3 и 4) обеспечивает полное вытеснение жидкости из полостей 8 и 9 в полости 44 и 45 по уровню 20 (Н 40 - Н 20-Н 59-Н 21) и выход газообразного теплоносителя через жидкость в по 25 30 35 40 ь45 50 55лостях 44 и 45, пневмогидроканалы 42 и 43, емкость 36 и трубку 41 в атмосйеру, а при отрицательном значении ЛНЗ (йиг, 5) газообразный теплоно - ситель выходит через конец 13 в пер вую промежуточную емкость 14 и далее через жидкость в атмосферу через уровень их раздела 59; 60 - уровень жидкости в емкости 34.Система регулирования температуры литейных йорм работает следующим образом.Регулирование температуры литейной йормы осуществляется с помощью обратной связи с блока 53 управления 15 путем перехода с одного режима теплообмена на другой, На йиг. 1 показана работа системы в режиме жидкостного теплообмена йормы. Клапаны 3 и 4 закрыты, В системе циркулирует теп лообменная жидкость. Из емкости 36 жидкость через 42 и 43 поступает в полости 44 и 45, далее через зазоры, образованные перегородками 48 и 49 и стенками корпуса 46 и 47, она по ступает в теплообменные полости 8 и 9, охлаждая (либо нагревая) стенки металлойормы 1 и 2, Затем жидкость через пневмогидроканалы 10 и 11 поступает в трубку 12 и в ее З 0 конец 13 (трубка 12 в верхней своей части образует У-образную часть, сообщающуюся посредством отверстий 16 клапана 15 с атмосферным давлением, отверстия открыты), а из него попадает в емкость 14, затем излишки поступающей жидкости через 22 и 23 сбрасываются в емкость 24. При достижении верхнего уровня жидкости 28 срабатывает датчик 25, который дает40 сигнал регистрирующему органу прибора 27, управляющий орган которого включает насос 31. При падении жидкости в емкости 24 до уровня 29 срабатывает датчик 26 и устройство 27 с помощью управляющего органа отключает насос 31. При работе насос 31 по каналу 33 перекачивает жидкость в емкость 34, а по каналу 35 она поступает в емкость 36Таким образом организуется замкнутый автоматизированный цикл теплообмена металлойормыс жидкостью.На фиг, 2 показана работа системы в режиме газожидкостного теплообмена с литейной йормой. Клапан 3 открыт, клапан 4 закрыт. В полостях 8 и 9 циркулирует газожидкостная смесь,которая через каналы 10 и 11 поступает в трубки 12 и ее конец 13, распадаясь на газ и жидкость. По трубке 12 газ через клапан 15 удаляется в атмосферу, а жидкость по каналам 13, 22 и 23 попадает в емкость 24, где происходит окончательная сепарация жидкости от газа, Этот режим допускает как ручное, так и автоматическое регулирование подачи газа в теплообменные полости литейных йорм, На фиг. 2 также показана работа системы без устройств 24-34, например, при использовании в качестве жидкого теплоносителя воды из цеховой магистрали.На фиг3 показана работа системы в режиме газового теплообмена литейной формы. Клапан 4 открыт, клапан 3 блокирован, Сжатый газ, поступая из магистрали 57 по пневмогидроканалу 7, поднимает поплавок 17 (при этом отверстия 16 закрываются и связь корпуса 15 с атмосферой прекращается), далее через отверстие 18 в поплавке и трубку 12, пневмогидроканалы 10 и 11 поступает в полости 8 и 9 и ко - нец 13 трубки 12 на уровне 21, а в полостях 8 и 9 на уровне 20 устанавливается равенство давлений (.=Р ) сжатого газа и гидростатикидкческого давления столба жидкости ( ЬН 2+ ЬН= ЬН + Н 2 ), ак как поступаюшие порции газа проходят через жидкость, находящуюся в полостях 44 и 45, каналах 42 и 43 и емкости 36, и далее удаляются в атмосйеру через трубку 41, Конец 13 трубки 12 опущен ниже уровня 21 на высоту ЬНЗ до уровня 58, что не позволяет газу уходить в атмосйеру через емкость 14, которая сообщается с атмосйерой. Этот случай показан на фиг. 3 и Аиг.Если в конструкции высота аНЗ выполнена отрицательной, т.е, уровень 58 расположен выше уровня 21, как показано на йиг, 5, то движущийся газ выходит в атмосферу через жид кость емкости 14. В этом случае газ вытесняет жидкость в теплообменных полостях 8 и 9 не полностью, что может быть использовано для организации диййеренцируемого охлаждения (нагрева) газом и жидкостью верхних и нижних частей стенок 1 и 2 литейной форм. Такой режим охлаждения можно организовать и без выхода газа в атмосйеру (йиг. 6). В этих режимахциркуляция жидкости в системе приостанавливается, так как уровень жидкости 40 в емкости 36 достигает своего верхнего возможного положения, поплавок 39 всплывает и через рычаг 38 пробкой 37 перекрывает поступление жидкости из емкости 34. Емкость 34 рассчитывается таким образом, чтобы она не переполнилась при достижении в емкости 24 уровня жидкости 29, 1 О после чего насос 31 автоматическиотключается.Система может быть выполнена таким образом, чтобы между гидростатическим давлением жидкой теплообмен ной среды на дне теплообменных полостей 8 и 9, 44 и 45 литейной формымсР на уровне 20, гидростатическим и.Ждавлением в емкости 14 с жидкостью хСР, на уровне 58 конца перевернутой 20 Б-образной трубки 12 и давлением сжаГтого газа в канале 7 Р выполнялосьсодно из следующих соотношений:(фиг. 5) 25Р=РР (фиг, 6)д Р к тР,сПри чередовании теплообменных сред в системе регулирования температуры литейной формы исключены нагрев теплонесущей среды от дополнительных источников тепла и/или охлаждение охладителей в специальных устройствах.Формула изобретения351. Система регулирования температуры литейных форм, содержащая источники жидкого, газообразного и газожидкостного теплоносителей, подключенные к соответствующим контурам циркуляции, образованным пневмогидроканалами, теплообменными полостями литейных форм, датчики температуры литейных форм и теплоносителя,45 связанные с блоком управления, подключенным к исполнительным механизмам подачи жидкого, газообразного, газожидкостного теплоносителей, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности, экономичности и расширения диапазона регулирования, контуры циркуляции всех теплоносителей соединены между собой теплообменными полостями литейных форм и пневмогидроканалами посредством промежуточных емкостей в систему сообщающихся между собой сосудов,2. Система регулирования по п, 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она содержит 1-образную трубку, один конец которой размещен в первой промежуточной емкости с зазором относительно ее дна, и снабжена боковыми ответвлениями, выполненными в верхней части 0-образной трубки и соединенными с теплообменными полостями литейных форм в их верхней части, другой конец 1-образной трубки соединен через запорный клапан с контуром для подачи газообразного теплоносителя, причем запорный клапан выполнен в виде установленного в корпусе с зазором поплавка с выполненным в нем центральным отверстием, а в верхней части корпуса запорного клапана выпогнены отверстия, связанные с атмосферой, первая промежуточная емкость подключена в контур циркуляции жидкого теплоносителя через вторую и третью промежуточные емкости с промежуточными теплообменными полостями литейных форм, причем гидростатическое давление Р жидкого теплоносителя на дне теплообменных полостей литейных форм и гидростатическое давление Р в сосуде с жидким теплоК ТР.носителем на уровне конца Б-образной трубки, размещенного в сосуде, давлесние Рс газообразного теплоносителя в системе и атмосферное давление Р связаны одним из следующих соотготношений:Р" ) Р РР Рл Ч с к.т Р схс Рхг РГ р Р1 гПО 7 О фыр Слиган Техред В.Кад едакт Корректор С. Шекмар а одписное Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужг ул. Проектная, 4 666/41 ВНИИПИ Г по дел 113035, Мо