Система регулирования температуры металлических литейных форм

 

-,:,;::.! )х! о

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1 1) 5377 52

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено02,07.75 (21) 2150672/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.12.76,Бюллетень № 45 (51) М. Кл."В 22 D 15/00

).т 05 3 23/00

Государственна)й комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.746.043 (088. 8) (45) Дата опубликования описания22.03.77 (72) Авторы изобретения

Б. Т. Фроленко, К. М. Кузнецов и Г. Г. Анохин (71) Заявитель (54) CVCTENA РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ М)ЕТАЛЛИЧЕСК|"Х

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Изобретение относится к литейному производству и может применяться при литье под давлением и под низким давлением, в кокиль, при центробежном литье, а также в других процессах с применением металлических формообразующих эдементов кристаплизаторов, штампов, пресс-форм для пластмасс, дпя резины, стержневь.х ящиков для изготовления стержней из смесей горячего твердения и др.).

Известны системы для регулирования температурь. литейных форм. Охлаждение обычно осуществляется жидким теплоносителем, циркупирующим через теплообменную полссть охлаждаемого объекта. Нагрев осуществляется электрическими нагревателя (13, газовыми горелками(2)или жидким теплоносителем((3 1, нагреваемым в баке и нагревающим объект при циркуляции через его теппообменную полость.

В этой системе имеются два бака с теплоносителем, один — для нагрева форм, другой — для охлаждения. С теплообменной полостью формы по мере надобности соединяется один из баков. 3а счет циркуляции теплоносителя осуществляется нагрев или охлаждение формы.

Недостатком этой системь является необходимость периодически пет:екз очать баки в контуре. Применение перекп)о)а)(ших золотников при рабочей тем:(ерату å теппо„ о носителя порядка 200-250 С связано с опасностью заклинивания подви.! нь х час-.ей золотника при их тепловом рас):иренин, воз)p можностью возникновения утечек теплоносителя вследствие его пониженной вязкости при указанной те((пературе, невозх;ожностью использования стандартнь.х резиновых уплотнений, так как они не рассчитань, 15 дпя работы при температурах порядка 20С250 С. Преодоление этих трудностей ведет к сложной и ненадежной конструкции золотников. Поэтому системы, не имеющие переключающих золотников, проще пс конструк20 ции и надежнее в работе.

Наиболее близким техническим ре )ением к предлагаемому изобретению явпяется установка для регулирования температурь! литейной формы при литье под давлением((4), имеющая шесть контуров циркуляции жид5377

3 кого теплоносителя, каждый из которых включает бак с залитым в него теплоносителем, Внутри бака смонтированы охладитель, нагреватель и насос, нагнетающий нагретый или охлажденный теплоноситель из бака по трубопроводу в теплообменную полость формы. Соединения трубопроводов для подачи теплоносителя в литейную форму и его возврата в бак выполнены с запорными клапанами, предотвращающими утечку 10 теплоносителя при отсоединении литейной формы. Работой нагревателей и охладителей в каждом контуре управляет датчик температуры. теплоносителя.

Такое конструктивное выполнение приво- 1Ь дит к необходимости нагрева или охлаждения всей массы теплоносителя, залитого в бак. Следствием этого является большая инерция системы регулирования температуры и ненадежное поддержание заданного интервала температур литейной формы.

Кроме того, такое устройство требует значительных затрат энергии на периодические подогревы и охлаждения большой

И массы теплоносителя в баке.

При отсоединении литейной формы ее теплообменная полость и трубопроводы заполнены теплоносителем. Это вызывает необходимость применения сложных по кон30 струкции запорных клапанов и не исключает возможности утечки теплоносителя через клапаны.

Пелью изобретения является повышение надежности и экономичности системы регупирования телшературы литейных форм.

Лля этого в предлагаемой системе регулирования температуры выполнен общий для всех контуров циркуляции жидкого теплоносителя бак, в каждом контуре нагреватель и охладитель смонтированы на трубопроводах, насос выполнен реверсивным, на всзвратнсм тру-бопроводе выполнен сливной бачок. Верхнее входное отверстие бачка соединено с теплообменной полостью литейной формы, нижнее - выходное — с всасываюшей полостью насоса, а промежуточное соединено с баком.

На чертеже схематически изображен один из контуров циркуляции жидкого теплоносителя в системе регулирования температуры литейных форм (другие контуры на чертеже не показаны).

В общем для всех контуров циркуляции баке 1 с залитым в него теплоносителем

2 смонтирован отдельный в каждом контуре насос 3, соединенный нагнетающим трубопроводом 4 с теплообменной полостью

5 литейной формы 6. На нагнетающем трубопроводе 4 смонтирован нагреватель 7.

52

Возвратным трубопроводом 8 теплообменная полость 5 литейной формы 6 соединена с верхним отверстием 9 сливного бачка

10. На возвратном трубопроводе 8 смонтирован охладитель 11. Нижнее отверстие

12 сливного бачка соединено трубопроводом

13 с всасывающей полостью насоса 3, а спивное отверстие 14 в боковой стенке сливного бачка 10 посредством трубопровода 15 соединено с баком 1. Всасывающая полость насоса 3 сообщена с теплон< сителем 2 в баке 1, например, патрубком

16, гидравлическое сопротивление которого заведомо больше гидравлического сопротивления трубопровода 13.

В литейной форме 6 и нагнетающем трубопроводе 4 смонтированы датчики температуры линейной формы и теплоносителя (на чертеже не показаны). Приборы управления работой нагревателя и охладителя также на чертеже не показаны.

Система регулирования температуры металлических литейных форм работает следующим образом.

Включение системы в работу осуществляется запуском насоса 3 и одновременным с ним включением приборов, которые по сигналам дитчиков температуры литейной формы и теплоносителя управляют работой нагревателя 7 и охладителя 11. Насосом

3 теплоноситель 2 из бака 1 всасывается через патрубок 16 и нагнетается по трубопроводу 4 в теплообменную полость 5 литейной формы 6, откуда по трубопроводу 8 поступает в сливной бачок 10. Теплоноситель из бачка через нижнее отверстие 12 поступает в трубопровод 13. При этом уровень теплоносителя в трубопроводе 13 становится выше, чем в баке 1. В результате этого дальнейшее поступление теплоносителя во всасывающую полость насоса из бака через патрубок 16 прекращается, а происходит по трубопроводу 13 из сливного бачка 10. Таким обра.— зом, после заполнения трубопроводов 4, 8, 13 и теплообменной полости 5 литейной формы 6 теплоносителем начинается его цир» куляция по замкнутому контуру, причем теплоноситель, находящийся в баке 1, в циркуляции не участвует.

В начале работы теплоноситель и литейная форма холодные, поэтому от датчиков температуры поступает команда на включение нагревателя 7, который нагревает проходящий по трубопроводу 4 теплоноситель. циркулируя в контуре, теплоноситель подогревается нагревателем 7, а проходя через теплообменную полость 5 литейной формы6, отдает ей тепло и тем самым нагревает ли537752 тейную форму 6. Если теплоноситель, циркулирующий в контуре, достиг максимально допустимой температуры, по команде датчика температуры теплоносителя нагреватель 7 отключается на период, пока температура теплоносителя не опустится ниже установленного предела. Нагрев литейной формы

6 при этом продолжается, так как ее тем пература ниже, чем температура теплоносителя. Когда температура литейной фор- )О мы 6 достигнет нижнего предела, установленного на приборе управления интервала рабочих температур, выключается нагреватель

7. Б дальнейшем, если в литейную форму

6 не заливается сплав, ее температура И поддерживается постоянной на достигнутом уровне за счет периодических включений нагревателя 7 и компенсации тепла литейной формой 6 вследствие естественного охлаждения.

М

При заливке сплава в литейную форму 6 она нагревается за счет тепла, отдаваемого охлаждающимся сплавом. Когда температура литейной формы 6 достигнет верхнего предела заданного интервала рабочих температур, по команде датчика температуры литейной формы включается подача охлаждающего агента, например воды, в охладитель 1 1. Охлажденный теплоноситель, циркулируя по контуру и через теплообменную полость литейной формы, охлаждает ее.

Когда температура литейной формы 6 понизится и окажется в установленном рабочем интервале, охладитель отключается, а вода, оказавшаяся в этот момент в охладителе, сливается из него самотеком.

Изменения объема теплоносителя, циркулирующего в контуре, вследствие его теплового расширения или потерь за счет утечек компенсируются теплоносителем 2

40 в баке 1 за счет перетекания теплоносителя в бак или из бака в контур по патрубку 16.

Перед отсоединением литейной формы теплоноситель из контура циркуляции перекачивают в бак 1. Для этого насос 3 включают на реверс. Теплоноситель, на.— ходящийся в трубопроводе 4, теплообмен- щ ной полости 5 литейной формы 6 и в трубопроводе 8, частично перекачивается по трубопроводу 13 в сливной бачок 10, откуда по трубопроводу 15 он переливается в бак l. Другая часть теплоносителя по- ОО падает в бак 1 по патрубку 1 6, Через верхнее отверстие 9 в сливногл бачке 10 в трубопровод 8, а затем в теплообменную полость 5 литейной формы 6 и трубопровод 4 входит воздух. 6О

Такое конструктивное выполнение системы регулирования температуры литейных форм позволяет нагревать или охлаждать небольшой по сравнению с количеством теплоносителя в баке объем теплоносителя, циркулирующего в контуре. Это снижает энергозатраты на периодические нагревы и охлаждения теплоносителя, уменьшает тепловую инерцию системы и повышает надежность регулирования температуры литейной формы в заданном интервале.

Отсоединение литейной формы от системы после удаления теплоносителя из теплообменной полости литейной формы и из трубопроводов системы исключает возможность утечек теплоносителя при выполнении этой операции. Кроме того, прл этом отпадает необходимость в применении соединений с запорными клапанами.

Ф ормула изобретения

Система регулирования температуры металлических литейных форм, содержащая контуры циркуляции жидкого теплоносителя с нагревателями и охладителями, состоящие из нагнетающего и возвратного трубопроводов, соединенных с теплообменной полостью литейной формы, и смонтированного в баке с теплоносителем насоса, всасывающая полость которого соединена с теплоносителем в баке, .о т л и ч а ю ш а я— с я тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, B каждом контуре циркуляции на возвратном трубопроводе установлен сливной бачок, верхнее входное отверстие которого соединено с теплообменной полостью литейной формы, нижнее выходное — с всасывающей полостью насоса, а промежуточное отверстие связано с баком, выполненным общим для всех контуровциркуляции, при этом насосы каждого циркулирующего контура выполнены реверсивными, а негреватели и охладители смонтированы на трубопроводах .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции ¹ 214-5600, В 22

D 27/00, 1 97 О г.

2. Статья Я. И. Бергман и др. "Устройства подогрева форм литья под давлением" в журнале "Литейное производство", 1975, № 1, стр. 7.

3. Патент Франции ¹ 2211309, В 22

D 27/ОО, 1973 г.

4. Статья В. П. Курочкина и др. "Автоматическое регулирование температурного режима формы при литье под давлением" в журнале "Литейное производство", 1974 r., ¹12,,стр. 30- прототип.

537752

Составитель Г. Кибовский

Редактор Е. Братчикова Техред А. Богдан Корректор Б. 10rac

Заказ 5607/5 Тираж 1003 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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