Способ терморегулирования пресс-формы литьевой машины и устройство для его осуществления



Способ терморегулирования пресс-формы литьевой машины и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2403125:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") (RU)

Изобретение относится к терморегулированию пресс-формы литьевой машины. Способ терморегулирования пресс-формы литьевой машины заключается в нагреве пресс-формы перед впрыском в нее расплава и последующем охлаждении пресс-формы с деталью до температуры извлечения детали из формы. Расплавом является термопласт. Нагрев пресс-формы перед впрыском в нее расплава термопласта осуществляют до температуры расплава. Пресс-форму нагревают путем подачи в нее теплоносителя из резервуара с высокой температурой теплоносителя. В процессе охлаждения пресс-формы с деталью температуру пресс-формы регулируют путем подачи в нее охладителя с регулируемой температурой, получаемой путем смешения теплоносителя, подаваемого из резервуара с высокой температурой теплоносителя, с теплоносителем, подаваемым из резервуара с низкой температурой теплоносителя. Устройство содержит нагреватель теплоносителя, теплообменник для охлаждения теплоносителя, насос с двигателем для подачи теплоносителя в пресс-форму, датчики температуры теплоносителя, блок управления, резервуар высокой температуры теплоносителя с находящимся в нем нагревателем, резервуар низкой температуры теплоносителя с находящимся в нем теплообменником, трехходовой клапан, соединяющий выходной патрубок пресс-формы с входными патрубками резервуаров с теплоносителем, и трехходовой клапан, соединяющий выходные патрубки резервуаров с теплоносителем с входным патрубком насоса. Техническим результатом является повышение производительности и снижение энергоемкости процесса изготовления деталей из термопластов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Данные изобретения относятся к теплообменным устройствам, в частности к терморегуляторам (термостатам) пресс-форм литьевых машин, и предназначены для регулирования температуры пресс-формы в течение цикла изготовления детали из термопласта.

Известен способ одновременной подачи холодной и горячей воды потребителю, основанный на использовании хладагента, сжимаемого компрессором и отдающего тепло в теплообменнике горячей воды и воздушном теплообменнике, расширяемого и охлаждаемого в ресивере и поглощающего тепло в теплообменнике холодной воды. Способ реализуется в устройстве, содержащем компрессор, теплообменник горячей воды, теплообменник холодной воды, воздушный теплообменник, ресивер, расширительные клапаны, трехходовые клапаны, блок управления (патент ЕР 1624262 А1, МПК F25B 41/04, 2006 г.).

Основным недостатком данного способа является неэффективность теплообмена нагретого компрессором хладагента в резервуаре горячей воды при высокой ее температуре.

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому способу является способ терморегулирования пресс-формы литьевой машины, заключающийся в нагреве пресс-формы перед впрыском в нее расплава и последующем охлаждении пресс-формы с деталью до температуры извлечения детали из формы (см. а.с. SU 691240 A, B22D 15/00, 1979, 4 стр.)

Известен также способ терморегулирования пресс-формы, основанный на ее нагреве или охлаждении термостатирующей жидкостью, подаваемой в пресс-форму из резервуара с регулируемой температурой жидкости. Способ реализуется в устройстве, являющемся ближайшим аналогом предлагаемого технического решения, включающем резервуар с термостатирующей жидкостью, содержащий электронагреватель и теплообменник, подключенный к трассе хладагента, насос, датчик температуры термостатирующей жидкости, клапан на трассе хладагента, блок управления (Промышленное холодильное оборудование. Каталог. ООО «Вактех-Холод». 2007).

Недостатками данных способов и устройства являются повышенные энергозатраты при терморегулировании пресс-формы, связанные с необходимостью периодического охлаждения и нагревания всей массы термостатирующей жидкости и, как следствие, увеличение времени цикла изготовления детали.

Задачей заявляемых решений является уменьшение энергетических затрат при терморегулировании пресс-формы и сокращение времени цикла изготовления детали.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретений, заключается в повышении производительности и снижении энергоемкости процесса изготовления деталей из термопластов.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в предлагаемом способе терморегулирования пресс-формы литьевой машины, заключающемся в нагреве пресс-формы перед впрыском в нее расплава и последующем охлаждении пресс-формы с деталью до температуры извлечения детали из формы, расплавом является термопласт, нагрев пресс-формы перед впрыском в нее расплава термопласта осуществляют до температуры расплава, пресс-форму нагревают путем подачи в нее теплоносителя из резервуара с высокой температурой теплоносителя, а в процессе охлаждения пресс-формы с деталью температуру пресс-формы регулируют путем подачи в нее охладителя с регулируемой температурой, получаемой путем смешения теплоносителя, подаваемого из резервуара с высокой температурой теплоносителя, с теплоносителем, подаваемым из резервуара с низкой температурой теплоносителя.

При охлаждении пресс-формы с деталью мощность теплоотвода оценивается выражением

где α - безразмерный коэффициент теплопередачи, который для заданной конструкции формы и режима течения теплоносителя в ней (ламинарный или турбулентный) предполагается постоянной величиной, Тф - средняя температура пресс-формы [градус Цельсия], <Ттн> - средняя температура теплоносителя [градус Цельсия], Стн - удельная теплоемкость теплоносителя [Дж/(кг·градус Цельсия)], Qтн - расход теплоносителя [кг/с].

Разность температуры теплоносителя на входе Твход и выходе Твыход из пресс-формы при ее охлаждении по технологическим требованиям не должна превышать заданного значения ΔTтн=Tвход-Tвыход, следовательно, мощность теплоотвода должна удовлетворять соотношению

Средняя температура теплоносителя оценивается выражением <Ттн>=(Твходвыход)/2=Твход-ΔТтн/2. Подставляя в (1) выражение для <Ттн> и приравнивая выражения (1) и (2), получим условие термостатирования пресс-формы при ее охлаждении

Условие (3) означает, что на стадии охлаждения пресс-формы с деталью при любом расходе теплоносителя для получения постоянной заданной разности температуры теплоносителя на входе и выходе из пресс-формы ΔТтн необходимо поддерживать постоянную разность температур пресс-формы и теплоносителя на входе в нее Тфвход.

Очевидно, что охлаждение пресс-формы с деталью происходит тем быстрее, чем больше расход теплоносителя Qтн. Сокращение времени охлаждения повышает производительность производственного процесса. Поэтому расход охладителя должен быть максимальным. Температура теплоносителя на входе в пресс-форму регулируется порционной его подачей из резервуаров с высокой и низкой температурой теплоносителя согласно соотношению

где нижний индекс «гор» относится к резервуару с высокой температурой теплоносителя, а индекс «хол» - к резервуару с низкой температурой теплоносителя.

Решение поставленной задачи и технический результат также достигаются тем, что устройство для терморегулирования пресс-формы литьевой машины, содержащее нагреватель теплоносителя, теплообменник для охлаждения теплоносителя, насос с двигателем для подачи теплоносителя в пресс-форму, датчики температуры теплоносителя и блок управления, дополнительно содержит резервуар высокой температуры теплоносителя с находящимся в нем нагревателем, резервуар низкой температуры теплоносителя с находящимся в нем теплообменником, трехходовой клапан, соединяющий выходной патрубок пресс-формы с входными патрубками резервуаров с теплоносителем, трехходовой клапан, соединяющий выходные патрубки резервуаров с теплоносителем с входным патрубком насоса.

На чертеже приведена схема устройства, поясняющая техническую сущность заявляемых изобретений.

Способ терморегулирования пресс-формы литьевой машины реализуется с помощью устройства, содержащего резервуар 1 с теплоносителем высокой температуры с находящимся в нем нагревателем 2, резервуар 3 с теплоносителем низкой температуры с находящимся в нем теплообменником 4, трехходовой клапан 5, соединяющий выходной патрубок пресс-формы с входными патрубками резервуаров 1 и 3, трехходовой клапан 6, соединяющий выходные патрубки резервуаров 1 и 3 с входным патрубком насоса 7 с двигателем, датчик температуры 8 теплоносителя на входе в пресс-форму, трассу 9 перелива теплоносителя, соединяющую резервуары 1 и 3, датчики температуры 10 и 11 теплоносителя в резервуарах 1 и 3, клапан 12 подачи охладителя в теплообменник 4, блок управления 13, управляющий двигателем насоса 7, трехходовыми клапанами 5 и 6 (линии А' и А управления, соответственно), нагревателем 2 (линия В управления), клапаном 12 подачи охладителя (линия С управления). Датчики температуры 8, 10, 11 теплоносителя и датчик температуры пресс-формы подключены к блоку управления 13.

Устройство работает следующим образом.

После извлечения готовой детали из пресс-формы и закрытия пресс-формы начинается цикл изготовления новой детали. Блок управления 13 синхронно открывает трехходовые клапаны 5 и 6 так, что теплоноситель поступает в пресс-форму только из резервуара 1 высокой температуры и возвращается в этот же резервуар. Включается двигатель насоса 7. После нагрева пресс-формы до требуемой температуры блок управления 13 выключает двигатель насоса 7 и закрывает трехходовые клапаны 5 и 6. После заполнения пресс-формы расплавом термопласта начинается процесс охлаждения пресс-формы. Блок управления 13 синхронно открывает трехходовые клапаны 5 и 6, обеспечивая проток теплоносителя через резервуар 1 высокой температуры, и включает двигатель насоса 7. В дальнейшем блок управления 13 по данным датчиков температуры пресс-формы и датчика температуры 8 теплоносителя на входе в пресс-форму синхронно управляет трехходовыми клапанами 5 и 6, обеспечивая соотношение расходов теплоносителя Qхол/Qгор, при котором сохраняется постоянная разность температур пресс-формы и теплоносителя на входе в нее Тфвход. По мере уменьшения температуры пресс-формы расход теплоносителя из резервуара 1 высокой температуры будет уменьшаться, а из резервуара низкой 3 температуры - возрастать. Так как невозможно обеспечить точную синхронизацию трехходовых клапанов 5 и 6, объем теплоносителя в резервуарах 1 и 3 на стадии охлаждения пресс-формы может меняться. Трасса 9 обеспечивает возможность перетекания теплоносителя между резервуарами 1 и 3. В течение цикла блок управления 13 включает нагреватель 2, если температура теплоносителя в резервуаре 1 высокой температуры достигает заданного минимального значения, и выключает нагреватель 2, когда температура теплоносителя в резервуаре 1 достигает заданного максимального значения. В течение цикла блок управления 13 открывает клапан 12 подачи охладителя в теплообменник 4, если температура теплоносителя в резервуаре 3 низкой температуры достигает заданного максимального значения, и закрывает клапан 12 подачи охладителя, когда температура теплоносителя в резервуаре 3 достигает заданного минимального значения.

При достижении минимальной заданной температуры пресс-формы блок управления 13 выключает двигатель насоса 7 и закрывает трехходовые клапаны 5 и 6. Деталь извлекается из пресс-формы, и начинается следующий цикл.

Предлагаемые изобретения позволяют существенно сократить затраты электроэнергии и временной цикл изготовления изделия.

1. Способ терморегулирования пресс-формы литьевой машины, заключающийся в нагреве пресс-формы перед впрыском в нее расплава и последующем охлаждении пресс-формы с деталью до температуры извлечения детали из формы, отличающийся тем, что расплавом является термопласт, нагрев пресс-формы перед впрыском в нее расплава термопласта осуществляют до температуры расплава, пресс-форму нагревают путем подачи в нее теплоносителя из резервуара с высокой температурой теплоносителя, а в процессе охлаждения пресс-формы с деталью температуру пресс-формы регулируют путем подачи в нее охладителя с регулируемой температурой, получаемой путем смешения теплоносителя, подаваемого из резервуара с высокой температурой теплоносителя, с теплоносителем, подаваемым из резервуара с низкой температурой теплоносителя.

2. Устройство для терморегулирования пресс-формы литьевой машины, содержащее нагреватель теплоносителя, теплообменник для охлаждения теплоносителя, насос с двигателем для подачи теплоносителя в пресс-форму, датчики температуры теплоносителя и блок управления, отличающееся тем, что оно содержит резервуар высокой температуры теплоносителя с находящимся в нем нагревателем, резервуар низкой температуры теплоносителя с находящимся в нем теплообменником, трехходовой клапан, соединяющий выходной патрубок пресс-формы с входными патрубками резервуаров с теплоносителем, трехходовой клапан, соединяющий выходные патрубки резервуаров с теплоносителем с входным патрубком насоса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении, например, турбинных лопаток, проставок, створок, деталей сопловых аппаратов и т.д., современных ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при получении отливок, например, деталей горячего тракта ГТД, включая турбинные лопатки, створки.

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при литье монокристаллических лопаток, имеющих замковые бандажные полки с лабиринтными гребешками, преимущественно крупногабаритных лопаток ГТУ.

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к металлургии и может найти применение в авиационной промышленности, энергетике и других отраслях промышленности, связанных с газотурбостроением.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения лопаток турбин из никелевых жаропрочных сплавов. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению литых заготовок на никелевой основе с равноосной или монокристаллической структурой. .

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления монокристальных отливок из сплавов на никелевой, кобальтовой и интерметаллидной основе.
Изобретение относится к металлургии стали. .

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами, а более конкретно к устройствам, регулирующим расход охлаждающей воды на машинах непрерывной разливки металла.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам охлаждения слябов на машинах непрерывной разливки заготовок криволинейного типа. .

Изобретение относится к непрерывной отливке металлов, в частности стали. .

Изобретение относится к оптическим методам контроля технологических параметров установки непрерывной разливки стали (УНРС). .

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления заготовки из металла посредством установки непрерывной разливки, которая содержит по меньшей мере одно охлаждающее устройство для охлаждения заготовки, причем охлаждающему устройству придана по меньшей мере одна редукционная клеть для обжатия заготовки по толщине, причем заготовка при обжатии по толщине имеет отвердевшую оболочку и жидкую осевую зону.

Изобретение относится к технологии непрерывной разливки металла. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам охлаждения слябов на машинах непрерывной разливки заготовок. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам охлаждения слябов на машинах непрерывной разливки заготовок криволинейного типа. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии получения слитков на установках непрерывной разливки металла. .

Изобретение относится к металлургии
Наверх