CN105108057A - 一种风车型砂冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种属于铸造工业领域的型砂冷却装置，对现有型砂冷却过程中冷却效率低，冷却后的型砂不够干燥的问题做出了改善。具体包括用来储存回收的型砂的装料斗，穿插在装料斗侧壁上的若干横向中空管，安装在装料斗上部侧壁的风车。中空管中灌注冷却液，从砂盒中取出并经过筛选的高温型砂倒入装料斗中后落在风车的叶片上，带动风车转动对型砂进行风冷并减缓型砂下落的速度，落下的型砂与中空管内的冷却液进行热交换达到降低型砂温度的目的，横向设置中空管使装料斗中心部分的型砂可以与外围的型砂同时降温，使型砂能够均匀降温，使冷却效率更高，冷却效果更好。

Description

一种风车型砂冷却装置

技术领域

本发明涉及铸造工业领域，具体涉及一种风车型砂冷却装置。

背景技术

在铸造加工领域，消失模铸造技术作为一种先进的铸件成型方法，近年来在世界上得到了迅速的发展，尤其是在汽车制造行业中，可广泛用于生产有色及黑色金属动力系统的零件，如汽缸体、汽缸盖、曲轴、变速箱、进气管、排气管及刹车毂等铸件。消失模铸造是采用泡沫塑料模和干砂造型，金属液浇注后通过铸型冷却凝固成铸件。在此过程中，金属液大部分热量将传递于砂型上，使得砂子的温度升高，特别是与铸件接触的局部砂温甚至可高达几百度。实际生产中，消失模铸造生产中型砂可反复重新使用，以降低零部件加工工艺成本，但如果回用的砂子温度得不到有效控制，采用高温型砂造型就会造成泡沫模型损坏，因此消失模铸造在大规模连续生产中，型砂的冷却显得尤为重要。目前，现有的型砂冷却大多采用水冷和风冷配合的方式，先在使用后带有高温的型砂上喷洒水雾降低型砂的温度，然后通过风机等装置提供风吹过型砂来使型砂降温。虽然这种冷却方式可以有效地降低表面层的型砂的温度，但是位于中间部分的型砂的冷却效果并不理想，冷却效率低，而且冷却后的型砂含有较大的水分，在反复使用过程中会使铸件表面在铸造过程中与水分接触而发生氧化或者产生气泡，降低了铸件的质量。

中国专利CN201231301Y公开了一种型砂冷却装置，包括进料砂斗、冷却部及砂箱，所述冷却部包括一腔体及设于腔体内之若干竖直排列的中空管，各中空管内腔或各中空管之间的间隙构成型砂的流动通道，其上设有可与进料砂斗连通的进砂口及可与砂箱连通之出砂口；与上述流动通道邻接的各中空管之间的间隙或各中空管内腔构成可与冷却源连接之冷却通道；在砂箱和冷却部之间，还设有一可控制出砂口启闭之砂温调节器。使型砂换热时分散成很多向下的分支，且可很顺利地自动下落，避免了型砂堵塞时形成的热交换死角而造成的冷却失效现象，提高了热交换效率。但是这种冷却装置在使用时高温型砂直接倾倒在中空管上，对中空管产生较大的持续的冲击，长久使用后容易使中空管上侧管壁变薄甚至穿孔导致冷却液外泄，导致型砂无法保持干燥，影响铸造质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可缓冲型砂下落的冷却效率高且使型砂保持干燥的型砂冷却装置。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：一种风车型砂冷却装置，包括装料斗，冷源，储水箱，所述装料斗的上端设有进料口，装料斗的下端设有出料口，所述装料斗为矩形箱，装料斗的底部倾斜设置，所述出料口位于装料斗下部低端的一侧；在装料斗的侧壁上穿插有多层水平方向设置的中空管，每层分布有若干中空管，中空管之间有间隙；所述中空管的两端伸出到装料斗外，中空管的一端与冷源相连，另一端与储水箱相连。还包括固定在装料斗上部一侧壁上的支架，所述支架有两个，支架之间固定有风车，所述风车包括两端分别固接在支架上的转轴和转轴上环向均匀分布的矩形叶片板，所述矩形叶片板位于装料斗进料口的下方；所述支架与侧壁之间固接有斜向的支撑杆。

本方案的原理：操作时，将经过筛选后的高温型砂倒入装料斗内储存，型砂落在风车的叶片板上，在型砂的重力作用和冲击作用下使风车转动，风车转动使装料斗内的空气流动对型砂进行风冷，同时风车对下落的型砂进行阻挡。型砂下落填满中空管之间的间隙与中空管的外壁充分接触，然后通过冷源向中空管中充入冷却液，冷却液通过中空管与型砂进行热交换使风冷后的型砂温度进一步降低，经过热交换后的冷却液从中空管的另一端流出，持续向中空管内充入冷却液使型砂持续降温直至中空管中流出的冷却液的温度达到所需要的温度。

本方案的优点是：在装料斗上部的侧壁设置风车利用型砂对风车叶片板的冲击带动风车转动对下落的型砂进行风冷，同时减缓型砂下落的速度，减小型砂对中空管的冲击，使中空管的使用寿命更长。其中采用矩形的叶片板，使叶片板与型砂和空气的接触面积更大，转动过程中形成的风更大，对型砂的冷却效果更好。水平设置的中空管可使装料斗中间和外围的型砂都能与中空管进行热交换，使得型砂能够均匀降温，提高了冷却效率。本方案中型砂并没有与水分接触，经过降温后的型砂在装料斗中保持干燥状态可直接用于下一次的铸造。

优选方案一，作为基础方案的一种改进。所述中空管为U形管，U形管的弯折部分位于装料斗的外侧。采用上述设置冷却液进入中空管与型砂进行一次热交换后在U形管的弯折部分与外界进行热交换散去一部分热量，然后再次进入装料斗与型砂进行第二次的热交换。这样使冷却液在中空管内的时间更长，使得型砂与冷却液可进行两次热交换，使得热交换更加充分，进一步提高了冷却效率。

优选方案二，作为基础方案的一种改进，所述冷却液是温度在30摄氏度以下的水。30摄氏度以下的水是最方便取用的使得成本低，而且水的比热容能达到4200J/(Kg.℃)可以大量吸收型砂中的热能，进一步提高了冷却效率。

优选方案三，作为基础方案或优选方案一或优选方案二的一种改进，所述中空管由铝制成。同样的条件下铝的热导率仅次于银和铜，而且铝是常用的工业材料，相比与其它材料铝的性价比更好，大大降低了成本。

附图说明

图1是本发明的实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例1，如附图1所示：一种风车型砂冷却装置，包括装料斗1，冷源3，储水箱。所述装料斗1的上端设有进料口5，装料斗1的下端设有出料口7，所述装料斗1为矩形箱；在装料斗1的侧壁上穿插有多层水平方向设置的中空管2，所述中空管2由铝制成。每层分布有若干中空管2，中空管2之间有间隙；所述中空管2的两端伸出到装料斗1外；所述中空管2的一端与冷源3相连，另一端与储水箱相连。所述中空管2为U形管，U形管的弯折部分位于装料斗1的外侧。还包括固定在装料斗1上部一侧壁上的支架，所述支架有两个，支架之间固定有转轴，所述转轴上环向均匀分布有矩形叶片板，所述矩形叶片板位于进料口7的下方；所述支架与侧壁之间固接有斜向的支撑杆。所述矩形叶片板与转轴构成风车4。

本实施例中，操作时，将经过筛选后的高温型砂6通过输送带8倒入装料斗1内储存，高温型砂6从进料口5进入装料斗1落在风车4的叶片板上，由于型砂6向下的冲击使风车4转动，风车4使装料斗1内的空气流动对型砂6进行风冷，同时减缓型砂6下落的速度，使型砂6对中空管2的冲击力减小，保证了中空管2的使用寿命。下落的型砂6填满中空管2之间的间隙与中空管2的外壁充分接触，然后通过冷源3向中空管2中充入水。水通过中空管2与型砂6进行第一次热交换使型砂6的温度降低，经过热交换后的水在U形管的弯折部分与外界进行热交换散去一部分热量，然后再次进入装料斗1与型砂6进行第二次的热交换，然后从中空管2的另一端流出。持续向中空管2内充入水使型砂6持续降温直至型砂6冷却。这样使水在中空管2内的时间更长，使得型砂6与水可进行两次热交换，使得热交换更加充分，进一步提高了冷却效率。冷却后的型砂6可以通过出料口7取出直接用于下一次的铸造。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种风车型砂冷却装置，包括装料斗，冷源，储水箱，所述装料斗的上端设有进料口，装料斗的下端设有出料口，所述装料斗为矩形箱，装料斗的底部倾斜设置，所述出料口位于装料斗下部低端的一侧；其特征在于，在装料斗的侧壁上穿插有多层水平方向设置的中空管，每层分布有若干中空管，中空管之间有间隙；所述中空管的两端伸出到装料斗外，中空管的一端与冷源相连，另一端与储水箱相连；还包括固定在装料斗上部一侧壁上的支架，所述支架有两个，支架之间固定有风车，所述风车包括两端分别固接在支架上的转轴和转轴上环向均匀分布的矩形叶片板，所述矩形叶片板位于装料斗进料口的下方；所述支架与侧壁之间固接有斜向的支撑杆。

2.根据权利要求1所述的风车型砂冷却装置，其特征在于，所述中空管为U形管，U形管的弯折部分位于装料斗的外侧。

3.根据权利要求1所述的风车型砂冷却装置，其特征在于，所述冷却液是温度在30摄氏度以下的水。

4.根据权利要求1至3任一所述的风车型砂冷却装置，其特征在于，所述中空管由铝制成。