DE2807880C2

DE2807880C2 - Temperaturregelvorrichtung für metallische Gießformen

Info

Publication number: DE2807880C2
Application number: DE19782807880
Authority: DE
Inventors: Jan Snina Jurko; Michal Dipl.-Ing. Kostura; Jan Pandula; Slavomir Dipl.-Ing. Smiga
Original assignee: Vihorlat Np Snina Cs
Current assignee: Vihorlat Np Snina Cs
Priority date: 1977-03-02
Filing date: 1978-02-24
Publication date: 1984-02-23
Also published as: DD136222A1; CS190096B1; DE2807880A1; CH627957A5

Description

Die Erfindung besteht darin, daß ein Speicher zur Speicherung latenter Wärme über eine Leitung eingangsseitig mit dem Sammelrohr und ausgangsseitig über ein Rohr mit dem Wärmetauscher verbunden ist, daß das Sammelrohr ein Dreiwegeventil und zwischen diesem und der Gießform einen Temperaturfühler aufweist, daß das Dreiwegeventil über eine Kurzschlußrohrleitung mit der Leitung verbunden ist, daß der Speicher einen Temperaturfühler im Speichermedium enthält und daß das Regelventil in der Kühlflüssigkeitszuführleitung des Wärmetauschers, sowie die Temperaturfühler und das Dreiwegeventil über Leitungen mit dem Steuergerät verbunden sind.

Die Erfindungsgemäße Temperaturregelvorrichtung, besonders von Gießformen hat eine Reihe von Vorteilen: Einer der Vorteile besteht in der Speicherung eines Teiles der aus der Gießform bei der Erstarrung des gegosssenen Materials abgeführten Wärme in einem Speicher zur Speicherung der latenten Wärme. Diese Wärme wird zur Erwärmung der Gießformen vor Beginn eines weiteren Arbeitszyklus verwendet. Dies ergibt eine Energieersparnis beim Vorwärmen der Gießform. Der größte Vorteil besteht jedoch darin, daß die im Speicher zur Speicherung der latenten Wärme angehäufte Wärmemenge während weiterer Zeitintervalle, z. B. während der Vormittag- oder Nachmittagarbeitsschicht für die Erwärmung der Gießform verwendet werden kann und zwar auch nach einer Zeitdauer, die um ein Mehrfaches die Zeit zwischen den einzelnen Arbeitszyklen überschreitet. Eine derartige lange Zeitdauer zwischen den einzelnen Zyklen tritt z. B. bei einem Zweischichtbetrieb auf, zwischen der Nachmittagsschicht und der folgenden Morgenschicht. Dies bedeutet, daß die Erwärmung der Gießform zu Beginn der Morgenschicht ohne Energieentnahme aus äußeren Quellen vorgenommen werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß der Speicher zur Speicherung der latenten Wärme in einer Zeit gespeist werden kann, in der die Energieentnahme vorteilhaft sind, z. B. durch Benutzung von Nachtstrom. Dann ist es nicht nötig, den Erwärmer während einer Energiespitze einzuschalten, die besonders zu Beginn der Morgenschicht auftritt.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Airsführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Temperaturregelvorrichtung für Gießformen aus Metall.

Die Gießform 10 aus Metall ist mit Kanälen 11 für den Durchgang eines wärmetragenden Mediums versehen. Diese sind an einem Ende an das Sammelrohr 12 und am anderen Ende an das Speiserohr 15 angeschlossen. Das Sammelrohr 12 mündet in den Eingang des Speichers 20 der latenten Wärme. Der Ausgang des Speichers 20 ist an das Verbindungsrohr 13 angeschlossen, das in den Eingang des Wärmetauschers 40 mündet. Der Ausgang dieses Wärmetauschers 40 ist mit dem Zufuhrrohr 14 verbunden, das zu der Pumpe 30 führt Die Pumpe 30 fördert das wärmeübertragende Medium in die Erwärmungsvorrichtung 50, die einen Heizkörper 51 aufweist. Die Erwärmungsvorrichtung 50 ist mit ihrem Ausgang an das Speiserohr 15 angeschlossen.

In dem Sammelrohr 12 ist ein Dreiwegeventil 16 angeordnet. Die Abzweigleitung des Dreiwegeventils 16 ist an eine Kurzschlußrohrleitung 17 zur Umgehung des Speichers 20 angeschlossen. Diese mündet in das Verbindungsrohr 13.

Der Speicher 20 zur Speicherung der latenten Wärme besteht aus einem geschlossenen wärmeisolierten Behälter 21, in den ein Rohrsystem 23 für den Durchgang des wärmeübertragenden Mediums eingebaut ist. Der Behälter 21 ist mit einem Speichermedium 25 gefüllt, z.B. mit dem Salz AlCP. Innerhalb des Behälter 21 ist ein Temperaturfühler 22 eingebaut, der in dieses Speichermedium 25 eingetaucht ist. Der Speicher 20 zur Speicherung der latenten Wärme kann eine Wärmemenge von 10 000 bis 15 000 kcal aufnehmen. Der Wärmetauscher 40 besteht aus räumlich z. B. in Form einer Schlange angeordneten Rohren 41 für den Durchgang des wärmetragenden Mediums. In den Wärmetauscher 40 mündet ein Zuführrohr 44 und ein Abführrohr 43 für die Kühlflüssigkeit. In das Zuführrohr 44 ist ein Regelventil 42 geschaltet. In dem Sammelrohr 12 befindet sich zwischen der Metallgießform 10 und dem Dreiwegeventil 16 ein Temperaturfühler 61. Er ist durch die Leitung 62 zur Signalübertragung bezüglich der Temperatur des wärmeübertragenden Mediums mit dem Steuergerät 60 verbunden. Mit dem Steuergerät 60 steht durch die Leitung 63 das Dreiwegeventil 16 in Verbindung. Durch die Leitung 24 zur Signalübertragung bezüglich der Temperatur des Speichermediums 25, ist der Temperaturfühler 22 mit dem Steuergerät 60 verbunden. Mittels der Leitung 64 für die Betätigung des Steuergerätes 60 ist das Steuergerät 60 an das Regelventil 42 angeschlossen. Mit dem Steuergerät 60 ist ferner durch die Leitung 31 die Pumpe 30 und durch die Leitung 52 zur Betätigung des Heizkörpers 51 in der Erwärmungsvorrichtung 50 verbunden. Die Rohre. Rohrleitungen, Speicher, Kanäle und die Erwärmungsvorrichtung sind mit einem wärmeübertragenden Medium gefüllt.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Bei einer Wärmebelastung der Metallgießform 10 z. B. durch das geschmolzene Material wird das wärmeübertragende Medium das die Durchgangskanäle 11 durchfließt, erwärmt. Das wärmeübertragende Medium wird durch die Pumpe 30 in einem Kreislauf befördert. Die Drehzahl der Pumpe 30 wird durch das Steuergerät 60 in Abhängigkeit von der Temperatur des wärmeübertragenden Mediums geregelt. Die Temperatur wird durch den Temperaturfühler 61 gemessen. Bei erhöhter Strömung des wärmeübertragenden Mediums wird auch die Intensität der Wärmeabfuhr aus der Gießform 10 vergrößert. Das strömende wärmeübertragende Medium wird über das Dreiwegeventil 16 in den Speicher 20 der latenten Wärme geleitet, in dem ein Teil der Wärme abgegeben wird, die in das Speichermedium 25 übergeht. Eine weitere Wärmemenge wird im Wärmetauscher 40 abgegeben, den die Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der Öffnung des Regelventils 42 durchfließt. Das abgekühlte, wärmeübertragende Medium wird dann über die Pumpe 30 und die Erwärmungsvorrichtung 50 der Gießform 10 zugeführt. Der Heizkörper 51 der Erwärmungsvorrichtung 50 ist in diesem Falle ausgeschaltet. Für die Erwärmung der Gießform 10, z. B. zu Beginn der Arbeitsschicht, wird die im Speicher 20 angesammelte Wärme angewandt. Diese Wärme wurde im Speicher 20 zur Speicherung latenter Wärme auf die beschriebene Art während der vorhergehenden Arbeitsschicht gespeichert. Diese gespeicherte Wärme wird während dieser Arbeitsphase dem kühleren wärmeübertragenden Medium übergeben, das durch das Rohrsystem 23 im Speicher 20 strömt. Das wärmeübertragende Medium gelangt über den Wärmetauscher 40, der durch das geschlossene Regelventil 42 außer Tätigkeit gesetzt ist, über die

Pumpe 30 und die Erwärmungsvorrichtung 50, die gleichfalls außer Tätigkeit ist, in die Durchgangskanäle 11, wo die Wärme an die kühlere Gießform 10 übergeben wird. Falls die im Speicher 20 gespeicherte Wärmemenge ungenügend groß ist, schaltet das Steuergerät 60 den Heizkörper 51 der Erwärmungsvorrichtung 50 ein und stellt gleichzeitig das Dreiwegeventil 16 um. so daß das wärmeübertragende Medium durch die Kurzschlußleitung 17 strömt. So wird der Speicher 20 der latenten Wärme außer Tätigkeit gesetzt. Die Drehzahl der Pumpe 30, das Ein- und Abschalten des Heizkörpers 51 in der Erwärmungsvorrichtung 50, die Lage des Dreiwegeventils 16 und das Öffnen des Regelventils 42 werden durch das Steuergerät 60 gesteuert Dies erfolgt auf Grund der Messungen der Temperatur des wärmeübertragenden Mediums. Diese Messungen werden mittels des Temperaturfühlers 61 in dem Sammelrohr 12 und mittels des Temperaturfühlers 22 der Temperatur des Speichermediums 25 durchgeführt Das Steuergerät 60 wertet ständig die Angaben über die Temperatur des wärmetragenden Mediums und die Temperatur des Speichermediums 25 aus. Nach dem Erreichen einer voreingestellten Temperatur des wärmeübertragenden Mediums, die der Temperatur der Gießform 10 proportional ist schaltet das Steuergerät 60 den Heizkörper 51 ab und schaltet das Dreiwegeventil 16 in eine Lage, bei der das wärmeübertragende Medium den Speicher 20 zur Speicherung der latenten Wärme durchströmt Bei einem ausgeglichenen Arbeitsregime wird die Temperatur der Gießform 10 durch das öffnen des Regelventils 42, bei dem Kühlflüssigkeit in

ίο den Wärmetauscher 40 strömt, und die Drehgeschwindigkeit der Pumpe 30 geregelt So wird eine konstante Temperatur des wärmeübertragenden Mediums aufrecht erhalten, das aus den Durchgangskanälen 11 der Gießform 10 herausströmt

Die erfindungsgemäße Temperaturregelvorrichtung kann mit Vorzug bei der automatischen Temperaturregelung von Gießformen, vorzugsweise aus Metall, für alle Arten von Metallguß, Plasten und anderer Materialien Anwendung finden. Die Vorrichtung kann auch zur automatischen Regelung der Temperatur von Werkstücken, die einer Temperaturbelastung ausgesetzt sind, angewandt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

t 2

Patentanspruch: Mehrzahl der heute bekannten Einrichtungen wird die

Wärme, die dem Schmelzofen zum Schmelzen des

Temperaturregelvorrichtung für metallische Materials zugeführt wird und die freigegebene Wärme Gießformen mit einem geschlossenen Kreislauf für während des Erstarrens des Gußstückes nicht ausgeein wärmeübertragendes Medium, mit Kanälen in 5 nutzt Dabei werden 60 bis 80% dieser Wärme, die für der Gieform, die einerseits an ein Sammelrohr, das Schmelzen des Materials bestimmt ist, ohne andererseits an eine Speiseleitung angeschlossen Wirkung als Abfallwärme abgeführt sind, wobei der Gießform eingangsseitig in Reihe Dies ist ein großer Nachteil, denn für das Schmelzen

eine Erwärmungsvorrichtung mit Heizkörper, eine des Materials wird eine große wertvolle Energiemenge, Pumpe und ein Wärmetauscher mit Zufuhr- und io meist in Form von Elektrizität oder Gas verbraucht Ein Abführrohren einer Kühlflüssigkeit vorgeschaltet weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen ist der sind, mit einem Steuergerät und dazugehöriger Umstand, daß zur Erwärmung der Gießform vor Steuerleitung zur Betätigung der Erwärmungsvor- Gußbeginn eine große Menge wertvoller Energie richtung, der Pumpe und eines Regelventils in dem benötigt wird. Der Gußbeginn fällt gewöhnlich mit dem Kühlflüssigkeitszuführrohr des Wärmetauschers, 15 Schichtbeginn zusammen, so daß zu Beginn der dadurchgekennzeichnet, Morgenschicht eine Spitze im Energieverbrauch auf-

daß ein Speicher (20) zur Speicherung latenter tritt Diese Spitze schließt in manchen Fällen die Wärme über eine Leitung eingangsseitig mit dem Möglichkeit der Gießformerwärmung aus. Dies verur-Sammelrohr (12) und ausgangsseitig über ein Rohr sacht jedoch eine kürzere Lebensdauer der Form und (13) mit dem Wärmetauscher (40) verbunden ist ²⁰ eine Verschlechterung der Gußstückqualität daß das Sammelrohr (12) ein Dreiwegeventil (16) Die Abkühlung der Gießform wird bei den heute

und zwischen diesem und der Gießform (10) einen bekannten Einrichtungen so vorgenommen, daß eine Temperaturfühler (61) aufweist, Vergrößerung der Intensität des Abkühlens von der

daß das Dreiwegeventil (16) über eine Kurzschluß- Vergrößerung des Wärmegefälles in der Gießform rohrleitung (17) mit der Leitung (13) verbunden ist ²⁵ abhängt Eine erhöhte Intensität des Abkühlens wird daß der Speicher (20) einen Temperaturfühler (22) durch eine intensivere Strömung des wärmetragenden im Speichermedium (25) enthält, Mediums erreicht Dabei erfolgt jedoch ein großer

und daß das Regelventil (42) in der Kühlflüssigkeits- Kühlwasserverbrauch, wobei das Wasser direkt als zuführleitung (44) des Wärmetauschers (40), sowie wärmetragendes Medium benutzt wird oder einen die Temperaturfühler (22,61) und das Dreiwegeven- 30 Kühler durchfließt in dem ein spezielles wärmetragentil (16) über Leitungen (24, 62, 63, 64) mit dem des Medium abgekühlt wird. Dieses kann flüssig oder Steuergerät (60) verbunden sind. dampfflüsig sein.

Ein großer Verbrauch an Kühlwasser ist ein anderer

Nachteil der heute bekannten Einrichtungen, auch in

³⁵ energetischer Hinsicht Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, daß infolge eines größeren Wärmegefälles in

Die Erfindung betrifft eine Temperaturregelvorrich- der Gießform größere Spannungen auftreten, tung für metallische Gießformen mit einem geschlosse- Es sind auch Mittel und ihre Anordnungen bekannt

nen Kreislauf für ein wärmeübertragendes Medium, mit die eine Wärmeabnahme von der Gießform nach ihrem Kanälen in der Gießform, die einerseits an ein ⁴⁰ Anfüllen mit geschmolzenem Material ermöglichen, Sammelrohr, andererseits an eine Speiseleitung ange- wobei diese abgenommene und vorläufig erhaltene schlossen sind, wobei der Gießform eingangsseitig in Wärme in eine Gießform vor ihrem Anfüllen mit einer Reihe eine Erwärmungsvorrichtung mit Heizkörper, weiteren Dosis geschmolzenen Materials geleitet wird, eine Pumpe und ein Wärmetauscher mit Zufuhr- und Das Ergebnis der angeführten Ausführungen, die als Abführrohren einer Kühlflüssigkeit vorgeschaltet sind, ⁴⁵ vermittelnden Faktor z. B. Silumin verwenden, ist ein mit einem Steuergerät und dazugehöriger Steuerleitung Ausgleich der Wärmespitzen während der einzelnen zur Betätigung der Erwärmungsvorrichtung, der Pumpe aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen. Als Arbeitszyklus und eines Regelventils in dem Kühlflüssigkeitszufuhr- ist die Summe der Arbeitsoperationen gemeint, die für rohr des Wärmetauschers. die Fertigung eines Gußstückes nötig sind.

Für den Metallguß werden oftmals Metallgießformen ⁵⁰ Der Ausgleich der angeführten Energiespitzen angewandt Die Gießform soll vor Beginn des Gusses bedeutet zwar einen Beitrag zur Energieeinsparung, das eine geeignete Temperatur haben. Eine richtige Ergebnis ist jedoch nicht eine wesentliche Vergröße-Erwärmung der Gießform, besonders ihres Hohlraumes rung der Lebensdauer der Gießform. Der Hauptnachteil vor Gußbeginn, hat einen wesentlichen Einfluß einer- dieser Ausführungen besteht darin, daß eine Speicheseits auf die Lebensdauer der Gießform, andererseits ⁵⁵ rung der aus der Gießform entnommenen Wärme auf die Qualität des Gußstückes. In der Gießform während der Unterbrechungsdauer zwischen den entstehen nach dem Gießen innere Spannungen. Dies ist einzelnen Arbeitszyklen nicht möglich ist Keine der eine Folge der mechanischen Beanspruchung und heute bekannten Einrichtungen ermöglicht die Anwenbesonders der Wärmebeanspruchung. Die Gießform dung der der Gießform entnommenen und gespeichermuß vor Gußbeginn auf eine Temperatur erwärmt ⁶⁰ ten Wärme am Ende der Nachmittagarbeitsschicht für werden, so daß sich die Innenspannung des Materials im die Erwärmung der Gießform am folgenden Tage zu Bereich der elastischen Deformation bewegt Nach Beginn der Morgenarbeitsschicht vollzogenem Guß muß die Gießform abgekühlt werden, Die angeführten Nachteile werden durch die erfinum soviel Wärme abzuführen, daß das geschmolzene dungsgemäße Einrichtung zur Temperaturregelung von Material zu einem festen Gußstück erstarrt ⁶⁵ Werkstücken, insbesondere von Gießformen, wesent-

Bekannte Einrichtungen zur Temperaturregelung der lieh herabgesetzt Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Gießformen enthalten Mittel zur Erwärmung der nach dem Guß anfallende' Wärme über lange Zeit zu Gießform und auch Mittel für deren Abkühlung. Bei der speichern und dann zu nutzen.