Установка для охлаждения изделий

 

О П И С А Н И Е (998540

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Х АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Зая-влено 09. 10. 81 (21) 3345419/22-02 с присоединением заявки Ph— (5t)M. Кл.

С 21 О 1/62

Г4судафствеккмй квмктвт

СССР по аелам кзвбретеккй и втхрыткй (23) Приоритет—

Опубликовано 23. 02. 83. Бюллетень Мт 7 (53) УДК 721 ° 784. .87(088.8) Дата опубликования описания 23. 02.83 (72) Авторы изобретения

А. В. Мельникова, В. П. Колесников и В. М. Ш мрйй

1,.„

1 (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к термообработке металлов путем быстрого охлаждения и может быть использовано при проведении термообработки металлорежущего и измерительного инструмента . охлаждением ниже 0 С в ступенчатых рео 5 жимах 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 хладоносителя P 1).

Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности, поскольку инерционность процессов остается большой и поэтому оно не обеспечивает проведение ступенчатой обра- 20 ботки и управляемого термоциклирования. Недостатком этого устройства является также ограниченность нижнего предела температур, обусловленная температурой замерзания хладоносителя.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для охлаждения изделий, содержащая корпус с крышкой и горизонтальной перегородкой, разделяющей его на секции, змеевик, расположенный в нижней секции, источник хладагента, соединенный с ним трубопроводом, держатель иэделий, размещенный в верхней секции, перекачивающее устройство (2g.

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 в хладоносителе, что ограничивает нижний предел температур, обусловленный температурой замерзания хладоносителя.

Целью 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- . 1 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. )5

На фиг. 1 показана установка охлаждения, общий вид, разрез; на фиг. 2фрагмент камеры охлаждения с распределителем„ разрез.

Установка содержит теплоизолированlO ныи корпус 1, разделенный на верхнюю

2 и нижнюю 3 секции сплошной перегородкой 4, имеющей отверстие Q, 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

11, закрепленной в отверстии Сс перегородки 4 гайкой 12, и трубы 13, проходящей через втулку с возможностью вертикального перемещения в ней.

Втулка имеет первое отверстие Ь вы- 5 ше уровня заполнения жидким хладоносителем нижней секции, соединенное с источником жидкого хладагента, второе отверстие С на том же уровне, третье отверстие о на уровне нижней части верхней. секции. Труба также имеет отверстия 9, $, g, h, j и продольную прорезь К, длинна которой превышает толщину крышки верхней секции. Между четвертым и пятым отверстием труба ss перекрыта заглушкой 14, верхний конец трубы проходит через крышку 15 верхней секции, сообщается с атмосферой

40 ф и является рукояткой поворота трубы, а нижний конец ее открыт.

В определенных положениях труба фиксируется фиксатором 16. Для уплотнения трубы 13 во втулке ll имеются прокладки 17 и 18 и поджимная гайка

19.

В верхней части полости размещен держатель 20 обрабатываемых объектов, который выполнен в виде решетчатой корзины. Чаша 21 закреплена на участке трубы, находящемся в верхней секции.

Для измерения температуры в держателе, чаше и в нижней секции камеры установлены 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 эао„ мерзания -160 С и температурой кипения +28 C) 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 первое отверстие Р в трубе совпадает с первым отверстием Ь во втулке, для обеспечения выхода воздуха из нижней секции 3 в верхнюю 2 через пятое отверстие 1 в трубе, находящееся выше места крепления чаши к трубе, поскольку между четвертым отверстием h, находящимся на уровне наполнения чаши хладагентом и пятым 1 труба перекрыта заглушкой 14, и через четвертое отверстие .и в трубе и ее открытый верхний конец - в атмосферу. Все положения трубы 13 фиксируются фиксатором 16.

Охлаждаемые объекты помещают s 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, перемещенную в нижнее положение, трубу 13 поворачивают в положение, при котором тре"

998540

Затем охлаждение обрабатываемых объектов ведется путем, смешения хладоносителя, находящегося в чаше, с хладоносителем, охлажденным в нижней секции посредством холодильника. Для охлаждения хладоносителя, находящего1 ся в нижней секции, продолжается подача жидкого хладагента из источника

6 в холодильник 5 при перекрытом стенкой втулки 11 третьем отверстии в трубе с .Отработанные пары хладагента имеют воэможность выхода через первое отверстие 6 в трубе из нижней секции в верхнюю и в атмосферу.

При показании на измерительном пульте 25 температуры; замеряемой термопарой 24, близкой к температуре тье отверстие в трубе перекрыто стенкой втулки 11. Жидкий хладагентаэот, имеющий температуру кипения

- 196ОС, из источника 6, которым является сосуд Дьюара, через трубопровод 5

7 с вентилем 8 посредством сжатого воздуха, подаваемого в сосуд, поступает в холодильник 5, размещенный в нижней секции 3 и имеющий открытый выход в нее, гле жидкий хладагент благодаря контакту с более теплой средой — хладоносителем, которым предварительно залита нижняя секция, проходя до выхода из холодильника, превращается в пар, который через имеющийся в холодильнике открытый выход попадает в пространство над хладоносителем, ограниченное перегородкой 4, собирается там и осуществляет выдавливание хладоносителя из нижней to секции в чашу, находящуюся в нижнем положении, через открытый нижний конец трубы и пятое отверстие 1 в трубе.

При этом уровень хладоносителя в нижней секции понйжается. Наполнение чаши прекращается при достижении уровня первого отверстия в трубе, находящегося на уровне выхода трубопровода от источника хладагента в верхнем ю положении чаши, поскольку пары хладагента при этом получают выход из пространства над хладоносителем через первое отверстие 6 в трубу и в атмосферу через пятое отверстие .. 35

Таким образом, чаша наполняется хладоносителем, имеющим температуру окружающей среды, который при подьеме чаши в верхнее положение становится средой для начальной стадии ip термообработки обьектов. замерзания хладоносителя, чаша поднимается в верхнее положение при помощи рукоятки и первое отверстие 0 в трубе ставится в положение, при котором оно перекрыто стенкой втулки. Производится подача хладоносителя, охлажденного посредством хладагента, в чашу и охлаждение объектов путем смешения хладоносителя, находящегося в чаше, с хладоносителем, поступающим из нижней секции. Избыток хладоносителя переливается через край чаши 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 чаше, контролируемой при помощи термопары 23, и изменениемрасхода хладагента, выдавливающего соответствующее количество хладоносителя в чашу, поворотом вентиля 8 .На трубопроводе 7.

Дальнейшее охлаждение объектов возможно, эа счет непосредственной подачи в чашу хладагента, для чего чаша

21 ставится в среднее положение дляпроиэведения слива хладоносителя, а затем в нижнее - для наполнения ее хладагентом.

В среднем положении чаши 21 второе отверстие в трубе находится на уровне выхода трубопровода от источника хладагента, и трубу поворачивают в положение, при котором это отверстие совпадает с первым отверстием во втулке 11, находящимся выше уровня заполнения нижней секции хладоносителем. При этом пар хладагента,. прошедший через слой хладоносителя

1 в полость над ним, уходит через образующийся канал трубьi 13 в атмосферу,что позволяет .понизить давление в нижней секции и произвести слив хла» доносителя из чаши в нижнюю секцию, а третье отверстие О в трубе 13 совпадает с третьим отверстием с во втулке 11, что позволит произвести слив хладоносителя из верхней секции в. нижнюю.

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 изделий,,размещенный в верхней секции, и перекачивающее устройство, отличающаяся 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.

? 9985

В нижнем положении чаши 21 третье отверстие в трубе ф, находящееся на уровне выхода трубопровода, совмещают с трубопроводом. Производится наполнение чаши 2 1 жидким хладагентом через третье отверстие с в трубе и пятое 4 .

Наполнение чаши 2 1 прекращается путем отключения подачи хладагента из источника 6 вентилем 8 при достиже- 0 нии жидким хладагентом четвертого отверстия % в трубе, находящегося на уровне наполнения чаши 21, о чем сигнализирует. избыток пара, выходящего в атмосферу из открытого верхнего кон-i5 ца трубы. Объекты охлаждаются в парах хладагента при нижнем положении чаши 21. При достижении объектами за данной температуры чаша 2 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- 25 агенте первое отверстие E в трубе 13 ставится s положение, при котором оно перекрыто стенкой втулки 11. При этом находящаяся в трубе 13 продольная прорезь с, длина которой превышает тол - зв щину крышки 15, 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 погру-4> жают 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 инерционностью процессов теплообмена.

Таким образом, использование в изобретении распределителя описанной конструкции позволяет проводить термообработку охлаждением объектов ниже О С в хладоносителе, в хладагенте и его парах "ступенчатыми" режимами охлаждения с многократными перепадами скоростей охлаждения, иэотермическими выдержками, термоциклированием в разных температурных диапазонах и проведением "термических ударов" холодом, т.е. осуществлять обработку охлаждением ниже О С по любой заданой зависимости температуры обрабатываемых объектов от времени, тем самым расширив функциональные возможности установки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 685882, кл. F 25 0 3/10, 1980.

2. Авторское свидетельство ГССР

У 210890, кл. С 21 D 1/63, 1968.

998540

Ю атмосргру

Составитель В. Марковский

Редактор О. Половка Техред К,Мыцьо

Корректор И. Ватрушкина

Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1077/46

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