Устройство для измерения температуры пресс-формы и способ его изготовления

 

1. Устройство для измерения температуры пресс-формы, содержащее корпус и обойму, выполненные из .материала пресс-формы, и термопару, изолированные термоэлектроды которой установлены ббз зазора в отверстии корпуса, отличающееся , что с целью повьшения эксплуатационной надежности, корпус вьтолнен с опорным элементом, расположенным в зоне горячего спая термопары, причем диаметр корпуса не менее чемв два раза превышает расстояние от горячего спая термопары до контактной поверхности корпуса. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что корпус выполнен с концентратором напряжения в виде кольцевой канавки, расположенной симметрично относительно оси отверстия корпуса. 3.Способ изготовления устройства для измерения температуры пресс-формы , по которому термоэлектроды термо (Л пары устанавливают в отверстии корпуса и затем корпус деформируют в осес вом направлении, отличающийс я тем, что на корпус воздействует со стрроны, противоположной опорному элементу, причем величину хода осевого деформирования определяют из соотношения L

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

WUH

РЕС1 1УБЛИК рц4 G 01 К 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3731297/24-10 (22) 06.03.84 (46) 30.12.85. Бюл. У 48 (71) Научно-исследовательский институт специапьных способов литья (72) Л.Е.Щиголь-Шенделис и А.А.Крейцер (53) 536.532(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 158114, кл. G 01 К 1/14, 1962.

Авторское свидетельство СССР

У 150268, кл. G О1 К 1/14, 1961.

Патент США В 3757206, кл. С 01 К 7/02, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 159310, кл. G 01 К 7/02, 1962. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРЕСС-ФОРМЫ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ. (57) 1. Устройство для измерения температуры пресс-формы, содержащее корпус и обойму, выполненные из .материала пресс-формы, и термопару, изолированные термоэлектроды которой установлены без зазора в отверстии корпуса, о т л и ч а ю щ е е с я ем, что с целью повышения эксплуата., „„SU„„3201689 A ционной надежности, корпус выполнен с опорным элементом, расположенным в зоне горячего сная термопары, причем диаметр корпуса не менее чем. в два раза превышает расстояние от горячего спая термопары до контактной поверхности корпуса.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что корпус выполнен с концентратором напряжения в виде кольцевой канавки, расположенной симметрично относительно оси отверстия корпуса.

3. Способ изготовления устройства а для .измерения температуры пресс-фор- g мы, по которому термоэлектроды термопары устанавливают в отверстии корпуса и затем корпус деформируют в осевом направлении, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на корпус воздействует

Ъю со стороны, противоположной опорному элементу, причем величину хода осевого деформирования определяют из соотношения

L =(1, 15 — 1,25)3, где 1 - величина хода осевой деформаd ции в

- диаметр отверстия корпуса.

4 1

Изобретение относится к термомет-. рии и может быть использовано в устройстве для измерения температуры пресс-формы.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства для измерения температуры пресс-формы.

Для достижения указанной цели в устройстве для измерения температуры пресс-формы, содержащем корпус и обойму, выполненные из материала .пресс-формы, и термопару, изолированные электроды которой установлены без зазора в отверстии корпуса, последний выполнен с опорным элементом, расположенным в зоне горячего спая термопары, причем диаметр корпуса не менее, чем в два раза превышает расстояние от горячего спая термопары до контактной поверхности корпуса, при этом корпус предпочтительно выполнять с концентратором напряжения в виде кольцевой канавки, расположенной симметрично относи. тельно оси отверстия корпуса.

Такое устройство изготавливается способом, согласно которому термоэлектроды термопары устанавливают в отверстии корпуса и затем корпус деформируют в осевом направлении, причем на-корпус воздействуют со стороны, противоположной опорному элементу, а величину хода осевого деформирования определяют из соотношения

L=(1 15-1,25)д, где L — величина хода осевой дефор-. мации;

d — - диаметр отверстия корпуса.

На фиг. 1 схематически изображе: но устройство для измерения температуры пресс-формы, общий вид; на фиг. 2 — плоскость установки горячего спая термолары, поперечное сечение; на фиг. 3 — то же, продольное сечение; на фиг. 4 — заготовка корпуса; на фиг. 5 - то же, вид сверху.

Устройство содержит корпус 1, обойму 2, термоэлектроды 3 в термостойкой электроизоляции 4. Параллельно контактной поверхности 5 выполнена щель 6, в центре которой без зазоров расположен горячий спай 7, опи рающийся на опорный элемент 8, размещенный со стороны, противоположной контактной поверхности 5.

Симметрично оси 9 щели 6 по контуру корпуса 1 размещена канавка 10, 201689 2 а на наружной поверхности 11 корпуса 1 выполнены пазы 12, в которых размещены электроды 3. Обойма 2 снаб жена фланцем 13, взаимодействующим с торцом 14 отверстия 15 для уста-: новки устройства в рабочую плиту 16 пресс-формы 17. В рабочей плите 16 пресс-формы 17 перпендикулярно 4ормообраэующей поверхности 18 выполнено сквозное отверстие 19, в которое по плотной посадке устанавливается устройство так, что при упоре фланца 13 обоймы 2 в торец 14 отверстия 15 контактная поверхность 5 корпуса располагается эаподлицо с формообразующей поверхностью 18 рабочей плиты 16.

Электроизоляция 4 термоэлектродов 3 имеется на всем их протяжении, 5

1О

f5 кроме зоны горячего сная 7, составляющей один-два диаметра термоэлект20 родов 3, и может быть выполнена на разных участках в виде фарфоровых трубок, термостойкого лака, окисных плен и т.л.

Для поддержания заданного уровня температуры рабочие плиты пресс-формы литья под давлением снабжаются

25 охлаждением, выполняемым в диде ка30 налов по которым циркулирует охлаж дающая жидкость. В месте установки устройства также каналы выполнить невозможно, и температура в зоне горячего спая выше, чем на соответствующей глубине в пресс-форме.

Для повышения точности показаний устройства за счет обеспечения соответствия с температурой охлаждаемой пресс-формы корпус 1 устройства снабжен охладителем, представляющим собой тепловую трубу 24, Горячую зону 25 тепловой трубы 24 располагают в опорной части 26 корпуса, а холодная зона (не показана) располагается в свободном пространстве пресс-формы, куда отводится избыточное тепло от корпуса 1 устройства.

Описываемое устройство работает следующим образом.

При заливке расплава в пресс-фор-, 0 му 17 тепловой поток от расплава распространяется перпендикулярно ее формообразующей поверхности 18 вглубь тела пресс-формы 17 в соответствии с теплопроводностью ее материала. ээ Контактная поверхность 5 корпуса в месте его установки также является частью формообразующей поверхности 18. Поэтому при попадании расплава ры с применением быстродействующих аналого-цифровых преобразователей и записью на ЭВМ, составляющее

0,1 мс. Дополнительный эффект состоит в том, что из-за большей разностй температур в направлении, перпендикулярном поверхности 5, именно в этом направлении преимущественно ориентирован тепловой поток иэ зо-"ны 22. Поэтому запаздывание его увеличивается, и величина потока, который доходит до точки 8, уменьшается.

Для получения опорного элемента горячего спая, плотного двустороннего контакта горячего спая 7 с корпу.сом 1 применяется способ изготовления описываемого устройства, по которому корпус деформируют в осевом направлении со стороны, противоположной опорному элементу в зоне установки горячего спая, причем величину хода осевого деформирования определяют иэ соотношения — {1,15 — 1,25)d, где L — - величина хода деформирования;

d — диаметр отверстия корпуса под установку горячего спая.

Выбор величины хода осевого деформирования корпуса,l обосновывается следующим образом.

При сжатии корпуса 1 с установленным в отверстии 2, горячим спаем 7 на величину, равную диаметру отверстия 20, приходят в соприкосновение противоположные стенки отверстия 20, причем горячий спай 7 оказывается при этом вдавленным в тело корпуса 1 и обжатым материалом корпуса 1 по всему их перимет-. ру. При этом деформации подвергаются шейки 23 корпуса 1. При снятии деформирующей нагрузки за счет восстановления упругой части деформации шеек 23 происходит раскрытие щели 6, и между корпусом и горячим спаем образуется зазор, ухудшающий тепловой контакт. Для предотвращения раскрытия щели 6 ход деформирования корпуса 1 увеличивается на 1525Х от первоначального диаметра отверстия 20. Нижний предел (15Х) обеспечивает десятикратное превышение величины упругого последствия, достаточное для надежной работы устройства (проверка в течение более

1000 циклов не выявила отказов).

Превышение верхнего предела (25Х) ., приводит к перерезке, разрыву термо"

3 1201689 4 на контактную поверхность 5 тепловой поток также распространяется перпендикулярно ей вглубь датчика. При этом в месте расположения горячего спая 7 термоэлектродов 3, как перед горячим спаем 7, так и за ним, находится материал, имеющий ту же теплопроводность, что и материал прессформы 17. Установка горячего спая 7 плотно, беэ зазоров устраняет сопро- lp тивление тепловому потоку. Поэтому температурное. поле в устройстве идентично температурному полю в объеме пресс-,формы 17, и данные по температуре, полученные с помощью описываемого устройства точно соответствуют температуре в теле пресс-формы °

Так как устройство представляет собой сплошное жесткое тело и не имеет полостей, за счет которых мо- . жет деформироваться, усилие, передаваемое от расплава, просто передается через стенку корпуса и воспринимается опорными деталями прессформы. Обеспечивается длительная надежная работа устройства.

Искажающее влияние на температурное поле установочного зазора между обоймой 2 и отверстием 19 пресс-фор30 мы 17 и пазов 12 устраняется путем выбора размеров корпуса 1 из соотношения Б) 2,0A (фиг.4). Выбор размеров корпуса по приведенному соотношению обосновывается следующими соображениями. Прогрев идет от поверхности 5 вглубь тела пресс-формы.

Установочный зазор создает вокруг датчика ухудшенные условия теплоотвода вглубь тела. Из-эа этого температура датчика в зоне 22 становится выше температуры поверхности на оси датчика. Зона повышенной температуры становится источником нового потока, накладывающегося на основной, идущий перпендикулярно поверхности 5. Для устранения погрешности, вызываемой этим дополнительным потоком, необходимо, чтобы момент его прихода в точку расположения горячего спая 7 наступил позднее момента прихода основного потока на величину времени измерения. Предлагаемое соотношение размеров корпуса создает минимальное увеличение пути дополнительного потока примерно на 40Х.

Эта разница длины пути обеспечивает запаздывание дополнительного потока, достаточное для измерения температу.

% 1 электродов в местах выхода их из . отверстия 20.

При осевом деформировании для обеспечения надежного обжатия материалом корпуса 1 горячего спая 7 корпус 1 снабжают концентратором напряжений, расположенным симметрично оси отверстия для установки горячего спая и выполненным, например, в виде кольцевой канавки.

Пример. Известными способами изготавливают обойму 2, корпус 1 и соединенные в месте горячего спая 7 термоэлектроды 3.

В предлагаемом датчике горячий спай 7 образуют до его установки в корпус 1 датчика непосредственным соединением термоэлектродов, например точечной контактной сваркой. При этом инерционность зависит не от наконечника, а только от сечения применяемых термоэлектродов. В заготовке корпуса 1 выполняют диаметральное отверстие 20 для расположения в нем горячего спая 7, кольцевую канавку 10, расположенную симметрично оси отверстия 20 и превышающую его по ширине, и пазы 12 на наружной поверхности 21, причем обой201689 б ма 2 выполняется сопрягающейся с корпусом 1 по скользящей пли более плотной посадке по диаметру и короче по длине. Затем горячий спай 7 располагают в отверстии 20, изолированные термоэлектроды 3 укладывают в пазы 12 корпуса 1, помещают корпус 1 в обойму 2, совмещают торцы 21 и 22 корпуса 1 и обоймы 2 и деформируют

1р корпус 1 в осевом направлении. При этом должно быть приложено усилие, достаточное для пластического деформирования шейки 23 корпуса 1 и плотного соприкосновения противоположных

15 сторон 8 отверстия 20 с горячим спаем 7 и между собой.

Кольцевая канавка 10 и зазоры в пазах 12, в которые уложены термоэлектроды 3 в изоляции 4, после алас2б тического деформирования заполняют термостойкой пастой.

Датчик может быть снабжен несколькими горячими спаями 7, расположенными на различном расстоянии от конг5 тактной поверхности 5, причем размеры корпуса 1 выбирают по наиболее удаленной щели 6, а ход деформирования выбирают как сумму ходов в зависимости от числа щелей 6 в датчике.

1201689

23

Фиг. Ф

Составитель В.Копаев

Редактор Н.Швыдкая Техред Т.Дубичнак Корректор В.Бутяга

- Заказ 7995/42 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ЮЮ М в

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4