CS215332B1 - Zařízení pro odstředivé odlévání dutých těles s nesymetrickým průřezem - Google Patents

Description

Všeobecně je známo, že vyvážené odstředivé síly vyvolávají dynamickou nevyváženost, která závisí na rychlosti otáčení licí formy a na velikosti staticky nevyvážených hmot. Nevyváženost, která překračuje u konkrétního zařízení pro odstředivé lití přípustnou hodnotu, způsobuje provozní poruchy tohoto zařízení a vede ke zničení licí formy nebo zařízení samotného.

Protože rychlost otáčení licí formy je dána požadavky, které ijsou na odlévání kladeny, potom zmenšení velikostí dynamického nevyvážení nebo snížení stupně škodlivého působení na zařízení, když se v poslední době i někdy podařilo, tak jenom díky značnému zvětšení hmotnosti rotujících hmot zařízení nebo zvýšenou tuhostí jeho hřídele a dalších součástí zařízení, což je jak známo většinou nepřijatelné.

Známé pokusy o odlévání dutého tělesa s nesymetrickým průřezem jsou spojeny s použitím licí formy, která je určena k současné výrobě několika dutých těles.

Tato tělesa se při rotaci licí formy udržují navzájem v rovnováze tím, že jsou protilehle opačně umístěna v lící formě (viz například článek I, I. Nosoviče: „Pokus odlévání ocelové výztuže“ v sovětském časopise „Stavba lodí“, č. 4, z r. 1950).

Uskutečnění těchto snah je však spojeno se značnou spotřebou formovací a jáílrové- směsi a s nadměrnou spotřebou tekutého kovu, což je způsobeno složitou licí soustavou a potřebou nálitků. K odlévání velkých dutých těles jsou potřebné značně rozměrné licí formy a zařízení, což je hospodářsky neúčetně.

Podstatným úkolem vynálezu je vytvořit takové zařízení pro odstředivé odlévání dutých těles s nesymetrickým průřezem, které by umožnilo použít poměrně lehkou dělenou kovovou formu s poměrně tenkou vrstvou výstelky a určenou při každém odlití roztaveného kovu k výrobě jednoho dutého tělesa za podmínek rotace kovové formy kolem své podélné osy, která se v- podstatě shoduje s podélnou osou odlévaného dutého tělesa.

Tento úkol je možno řešit tehdy, jestliže se nevyváženost vyrovnává hned při svém vzniku na začátku odlévání roztaveného kovu do kovové formy, přičemž se počítá s nesymetrickým průřezem odlévaného dutého tělesa.

Tento úkol řeší a shora uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro odstředivé odlévání dutých těles s nesymetrickým průřezem, které sestává z výstelkou vyložené kovové formy, uspořádané na nosném tělese, které rotuje okolo osy shodné s podélnou osou kovové formy a je spojené s nosnou součástí závaží, přičemž vzdálenost od těžiště závaží k ose rotace kovové formy se mění a rychlost otáčení nosného tělesa kovové formy je neproměnlivá, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, .že závaží tvoří kapalinou naplněný válec, jehož píst je přichycen k tyči, připevněné k nosné součásti závaží.

Přitom je účelné vytvořené obě dutiny válce navzájem propojit a v dráze tohoto propojení umístit škrticí ventil, otevíraný ve chvíli odlévání roztaveného kovu do kovové formy. Otevřením škrticího ventilu kapalina začne přetékat z dutiny válce, která je blízko osy otáčeni kovové formy a samotný válec se začne posouvat podél tyče od osy otáčení, čímž se vyrovnává vznikající nevyváženost zařízení.

Zařízeni pro odstředivé odlévání dutých těles podle vynálezu 1,5 až 2,5krát zmenšuje spotřebu roztaveného kovu, vylučuje umístění jádra ve středu kovové licí formy, přibližně ,20násobně snižuje spotřebu formovacího a jádrového písku, rozsah prací na opracování odlitku se zmenšuje o asi 1 až l,5násobék tím, že se zmenšují přídavky na obrábění, odpadá odstraňování nálitků, vtoků a dalších čáistí licí soustavy, přičemž výkonnost zařízení se zvyšuje 2 až 3krát, podstatně se zmenšuje znečištěný odpad, zlepšují se hygienické podmínky práce a v maximální míře lze odlévání mechanizovat a automatizovat.

Další výhody zařízení pro odstředivé odléváni dutých těles podle vynálezu jsou dále podrobně popsány na příkladech provedení s odkazy na výkresy, na nichž obr. 1 znázorňuje zařízení pro odstředivé odlévání dutého tělesa v axonometrlckém průmětu s částečnými výřezy, na obr. 2 je půdorys příčného řezu kovové formy a otočného ústrojí ve chvíli odlévání roztaveného kovu do kovové formy, na obr. 3 je totéž po zaplnění dutiny kovové formy roztaveným kovem, na obr. 4 je totéž Ve chvíli ukončeni odlévání roztaveného kovu, a na obr. 5 je zařízení s pohyblivým závažím ve tvaru hydraulického válce podle vynálezu v podélném řezu.

Zařízení tvoři pevný dutý podstavec 1 s okrajem 2 v dolní části, který má otvory 3, přičemž je však znázorněn pouze jeden otvor 3, pro upevnění dutého podstavce 1 na neznázorněném základu pomocí neznázorněných šroubů. V pevném dutém podstavci 1 je uložen svisle uspořádaný hřídel 4 pomoci dvou nosných válečkových ložisek 5 a jednoho osového ložiska 6. Na horním konci 7 hřídele 4 je neznázorněným podélným klínem pevně uchycen kotouč 8. Ve středové části kotouče 8 zespodu je hlava 9 kotouče, upravevená k lisovanému spojení s horním koncem 7 hřídele 4 a nahoře na kotouči 8 jsou diametrálně protilehle umístěny nosné součásti 10 s průřezem tvaru U. Nosné součásti 10 jsou pevně svarem spojeny s kotoučem 8. Uprostřed kotouče 8 nahoře je vytvořen výstupek 11, který spolu s nosnými součástmi 10 je určen ke středění kovové formy 12, svisle uložené na kotouči 8. Kovová forma 12 sestává ze dvou polovin 12a, 12b, přičemž druhá polovina 12b kovové formy 12 má prohloubení 13, jehož tvar je dán nesymetrickým tvarem odlévaného dutého tělesa, například těla nápravového ložiska pro železniční vozidla. Pro středění kovové formy 12 v nosných součástech 10 má kovová forma 12 po výšce výstupky 14 a 15, a to příslušně v prvé polovině 12a a v druhé polovině 12b.

Na dolní konec 16 hřídele 4 je nalisována řemenice 17, která je s ním navíc spojena neznázorněným podélným klínem. Na konzole 18, která je na pevném dutém podstavci 1, je pevně uchycen přírubou 20 a neznázorněnými šrouby svisle umístěný elektromotor 19 na stejnosměrný proud. Na hřídel 21, elektromotoru 19 je nalisována druhá řemenice 22, která je s ním navíc spojena neznázorněným podélným klínem. Řemenice 17, 22 jsou spojeny řemeny 23, čímž se otáčení hřídele 21 elektromotoru 19 přenáší na svisle uložený hřídel 4, nesoucí kotouč 8, který představuje otočné nosné těleso kovové formy 12 na něm uložené.

Odstředivé uzávěry 24, 25, namontované na nosných součástech 10, jsou určeny pro vzájemné sevření polovin 12a, 12b při rotaci kotouče 8. Každý odstředivý uzávěr 24, 25 má šikmo uloženou dvouramennou páku 26, 27, namontované v okách 28, která jsou v horních částech nosných součástí 10, prostřednictvím čepů 29. Přitom horní konec 30 každé dvouramenné páky 26, 27 je umístěn v okně 31, vytvořeném v každé nosné součásti 10 a opírá se o stěnu poloviny 12a, 12b kovové formy 12.

Dolní konec dvouramenné páky 27 představuje tyč, v půdorysu radiálně uspořádanou vzhledem k ose 00 otáčení kotouče 8, která nese pevně uchycené nebo dohromady s ní vytvořené kovové těleso závaží 32 a dolní konec dvouramenné páky 26 nese volně na něm nasazené posuvné kovové těleso závaží 33.

Kovová tělesa závaží 32 a 33 se při otáčení kotouče 8 .působením odstředivých sil rozbíhají, čímž se dvouramenné páky 26, 27 otáčejí na čepech 29 a snaží se zaujmout vodorovnou polohu. Horní konce 30 dvouramenných pák 26, 27 příslušně působí na poloviny 12a, 12b kovové formy 12 a navzájem je svírají, čímž se dosahuje spojení dělené kovové formy 12 při rotaci kotouče 8. Spolehlivé utěsnění styku mezi polovinami 12a, 12b kovové formy 12 se zajišťuje poměrně velkými po výšce kovové formy 12 uspořádanými výčnělky 34, které se dotýkají v rovině kolmé k rovině, která prochází osou 00, otáčení kovové fontny 12, shodnou s podélnou osou.této kovové formy 12 a těžištěm kovových těles závaží 3.?, 33. Prohloubení 13 v kovové formě 12 je umístěno diametrálně protilehle vůči posuvnému kovovému tělesu závaží 33.

Posuvné kovově těleso závaží 33 se udržuje v předem dané vzdálenosti od dolního konce dvouramenné páky 26 pružinou 35, která se jedním koncem opírá o toto kovové těleso závaží 33 a druhým koncem se opírá o zesílení 36, vytvořené na dolním konci dvouramenné páky.

Uvnitř polovin 12a, 12b kovové formy 12 je výstelka 37, kterou tvoří slabá vrstva suchého, tepelně izolačního materiálu, vytvořeného ze směsi jemného křemičitého písku a prášku termoreaktivní bakelitové pryskyřice. Tato směs se při výrobě výstelky 37 zasypává do na výkresu neznázorněného zásobníku se vzduchotěsně uzavíratelným víkem a opatřeného nátrubky a na výkrese neznázorněnou soustavou přívodu stlačeného vzduchu. Pod zásobníkem jsou umístěny modelové desky, na výkresu neznázorněné a neznázorněnými půlmodely, k nimž se připojují postupně příslušné dvě poloviny 12a, 12b kovové formy 12. Ve výstupcích 14, 15 těchto polovin 12a, 12b kovové formy jsou vytvořeny neznázorněné průchozí otvory, k nimž se připojují nátrubky zásobníku.

Půlmodely a příslušné poloviny 12a, 12b kovové formy 12 se ohřívají na teplotu v rozmezí 220 až 250 °C a do zásobníku se přivádí stlačený vzduch, čímž v zásobníku obsažená směs pod tlakem postupuje do mezery mezi vnitřním povrchem každé poloviny 12a, 12b kovové formy a vnějším povrchem modelu. Po výdrži modelu s polovinami 12a, 12b kovové formy na této teplotě se během 12 až 20 s na polovinách kovové formy vytvoří vrstva slinuté směsi. Potom se poloviny kovové formy sejmou z modelu a zahřejí se na teplotu v rozmezí 350 až 370 °C pro konečné vytvrzení výstelky 37 kovové formy 12.

Stejně úspěšně lze pro vytvoření výstelky 37 použít i jiné termoreaktivní pryskyřice nebo formovací směsi vytvrzované zastudena, směsi s vodním sklem vytvrzované kysličníkem uhličitým apod. Postupy jejich použití a vytvrzování výstelky se příslušně liší od shora popsaných postupů.

Po uložení polovin 12a, 12b kovové formy na kotouč 8, čemuž pomáhá středící vyhloubení 3B v každé polovině kovové formy, se zapne elektromotor 19 a kotouč 8 se uvede do rotace prostřednictvím řemenice 22, řemenů 23, řemenice 17 a svisle uloženého hřídele 4. Kovová tělesa závaží 32, 33 odstředivých uzávěrů se při rotaci rozestoupí a sevře poloviny 12a, 12b kovové formy 12. Hmotnost rotujících částí zařízení zachycuje osové válečkové ložisko 6 a hřídel 4 ve svislé-poloze udržují nosná válečkové ložiska

5.

Ke kovové formě 12 se přisune neznázorněná licí pánev a odlévá se roztavený kov licím otvorem v kovové formě 12, který vytvářejí půlválcová vybrání v polovinách 12a, 12b kovové formy.

První dávka tekutého kovu dopadá na dno kovové formy 12 a působením odstředivých Sil ihned začíná zaplňovat prohloubení 13 v polovině 12b kovové formy. Vzniká postupně narůsstající nevyvážení, které je potřebné ihned vyrovnat. Proto od chvíle odlévání roztaveného kovu do kovové formy 12 se postupně zvyšuje rychlost otáčení hřídele 21 elektromotoru 19 na .stejnosměrný proud pomocí neznázorněného reostatu. Pružina 35, umístěná na dolním konci dvouramenné .páky 26 a vypočítaná na stlačení předem stanovenou rychlostí otáčení kotouče 8, se po dosažení této rychlosti, která spadá do začátku odlévání roztaveného kovu, stlačuje posuvným kovovým tělesem závaží 33, které se oddaluje od osy 00 otáčení podél dolního ramene dvouramenné páky 26. Při pohybu posuvného kovového tělesa závaží 33 se děje toto: vzdálenost L min., podle obr. 2, mezi posuvným závažím 33 a osou 00 otáčení se zvětšuje a ve chvíli úplného zaplnění prohloubení 13 v polovině 12b kovové forimy dosahuje největší hodnoty I max., obr. 3. V této chvíli odlévání roztaveného kovu je nevyvážení největší, a proto posuvné kovové těleso závaží 33, které je vyrovnává, je nejvíce vzdáleno od osy 00 otáčení. Dále až do chvíle ukončení odlévání roztaveného kovu 39 do kovové formy 12, podle obr. 4, a dále do chvíle snížení rychlosti otáčení kotouče 8 po ztuhnutí kovu neznázorněného odlitého dutého tělesa, se tato vzdálenost 1 max. nemění.

Když se tekutý kov odlévá za stálé rychlosti otáčení kotouče 8, tj. když nelze využít účinku změny velikosti odstředivé síly k pohybu posuvného kovového tělesa závaží 33 na stranu vzdálenou od osy OD otáčení, je výhodné vyrovnání nevyváženosti dosáhnout řešením podle vynálezu, kdy radiálně vůči ose 00 otáčení kotouče 8 uložená tyč 45 je pevně spojená s nosnou součástí 10a, obr. 5, a nese píst 46, který je vzhledem k tyči 45 nepohyblivý. Píst 46 je uložen uvnitř posuvného kovového tělesa závaží, které tvoří dutý válec 33b naplněný kapalinou.

Obě dutiny 47, 48 válce 33b jsou navzájem spojeny obtokovým potrubím 49, které má škrticí ventil 50, .řízený elektromagnetem 51 namontovaným na kotouči 8. Elektrický proud se k elektromagnetu 51 přivádí přes svorky 52.

Přitom stupeň otevření škrticího ventilu 50 řídí rychlost průtoku kapaliny a dutiny 48, umístěné blízko osy 00 otáčení, vlivem odstředivých sil, které působí jak na posuvný kovový válec 33b, tak i na kapalinu,, kterou je naplněn. Vlivem odstředivých sil a ,v důsledku průtoku kapaliny obtokovým potrubím 49 se. posuvný kovový válec 33b přemisťuje podél tyče 45, na stranu vzdálenou od osy 90 otáčení, a tím se vyrovnává vznikající nevyváženost.

K vrácení posuvného kovového válce 33b do výchozí polohy je určena pružina 53 umístěná v dutině 48 válce, která se opírá jedním koncem o stěnu dutého válce 33b a druhým koncem o píst 48. Pružina 53, stlačená v důsledku přemístění posuvného kovového válce 33b na stranu od osy 00 otáčení, se po zastavení kotouče 8 srovnává a přesouvá posuvný kovový válec 33b k ose 00 otáčení do výchozí polohy.

Při hromadné výrobě dutých kovových těles s nesymetrickým průřezem je možné současně použít několik zařízení podle vynálezu, která mohou být ustavena na karuselovém stroji.

Claims (1)

1. Zařízení pro odstředivé odlévání dutých těless nesymetrickým průřezem, které sestává z výstelkou vyložené kovové formy, uspořádané na nosném tělese, které rotuje okolo osy shodné s podélnou osou kovové formy a je spojené s nosnou součástí závaží, přičemž vzdálenost od těžiště závaží k .ose rotace kovové formy se mění a rychlost otáčení nosného tělesa kovové formy je neproměnlivá, vyznačená tím, že závaží tvoří kapalinou naplněný válec (33bj, jehož píst (46) je přichycen k tyči (45) připevněné k nosné součásti (10a) závaží.