PL175214B1 - Sposób wytwarzania stałych odlewów z zasadniczo ciekłego, reaktywnego medium oraz urządzenie do wytwarzania stałych odlewów z zasadniczo ciekłego, reaktywnego medium - Google Patents

Abstract

1. Sposób w ytw arzania stalych odlewów z zasadniczo d e - kiego, reaktywnego m edium , stanow iacego m aterial odlewniczy, który powyzej swej tem peratu ry zelow ania reaguje tworzac m a- terial staly, w którym doprow adza sie m aterial odlewniczy ze zbiornika zasilajacego do form y odlewniczej, przy czy m stosuje sie tem perature m aterialu odlewniczego w zbiorniku zasila- jacym w ynoszaca znacznie ponizej j ego tem p eratu ry zelowania oraz tem perature formy odlewniczej w ynoszaca powyzej tem pe- ra tu ry zelowania m aterialu odlewniczego, znamienny tym, ze m aterial odlewniczy podgrzew a sie, zasadniczo bezposrednio przed wprowadzeniem go do formy odlewniczej, do tem peratury w poblizu, ale ponizej tem peratu ry zelow ania m aterialu odle- wniczego, tak, ze je s t o n j eszcze w sta n ie odpow iednim do w prow adzenia do formy odlewniczej. 5. Urzadzenie do wytw arzania stalych odlewów z zasadniczo cieklego, reaktywnego m edium , stanowiacego m aterial odlewni- czy, który po osiagnieciu swej tem peratury zelowania reaguje tworzac m aterial staly, wyposazone w zbiornik zasilajacy sluzacy do dostarczania m aterialu odlewniczego, w którym tem peratura tego m aterialu wynosi ponizej j ego tem peratury zelowania, oraz w srodki do doprowadzania m aterialu odlewniczego do formy odlew- niczej, której tem peratura wynosi powyzej tem peratury zelowania m aterialu odlewniczego, znamienne tym, ze bezposrednio przed form a odlewnicza (5) znajduje sie piec (4) do podgrzewania m ate- rialu odlewniczego, w którym to piecu (4) m ikrofalowe zespoly grzejne (44; 143, 144, 145) s a oddzielone od siebie za pomoca m em brany odsprzegajacej (45; 146), umieszczonej w kanale (40; 140) i usytuowanej pomiedzy dwoma sasiednim i zespolami grzej- nym i (44; 143, 144, 145) lub radiatoram i (44a, 44b: 147) w przyblizeniu pod katam i prostym i do kierunku przeplywu, nato- m iast ru ra (43; 141, 142) przez która przeplywa m edium . Jest przeprowadzona przez przejscie w m em branie odsprzegajacej (45; 146), dzieki czemu ta m em brana (45; 146) stanow i równiez podparcie dla rury (43; 141, 142). F ig . 1 PL PL PL

Description

Przzdmiotzm wynalazku jzst sposób wytwarzania stałych odlzwów z zasadniczo cizkłzgo, rzaktywnzgo mzdium oraz urząazzniz do wytwarzania stałych odlzwów z zasadniczo cizkSzgo, reaktyw^go mzdium.

Wytwarzaniz stałych odlzwów stolowang jzst obzcniz do bardzo wizlu różnych czlów. W lzczzgólności wytwarzanz są równizż takiz odlzwy, którz jako swą część zawizrają pzwną część składową lub jakąś inną bryłę, która została odlana wzwnątrz odlzwu. Dzizdziną, w którzj drzczdura taka jzst bardzo często stosowana, jzst wytwarzaniz zlzmzntów zlzktrycznych, w których zamkniętz są hzrmztyczniz dzwnz składniki lub bryły, np. dla ich ochrony przzd wdSywzm środowiska lub w czlu odizolowania.

Takiz sposoby wytwarzania stałych odlzwów z cizkłych reaktywnych mgdiów stanowiących matzrilS odlzwniczy są znanz przykładowo z DE-A-20 28 873. Wzdług opisa^go tam sposobu zastosowanym m4tzri4łzm odlzwniczym jzst silniz reaktywny matzriaS z żywicy zpoksedowzj, który charaktzryzujz się zwłaszcza tym, żz kizdy jzst drzzkroczon4 jzgo tzmdgratura ezlowlnia, następ^z reakcja, w którzj uwalniana jzst znzrgia cizplna, a ta cizplna uwalniana podczas rzakcji zapzwnia, żz reakcja, raz rozpoczęta, drzzbizg4 dalzj samoczynniz, a matzriał odlzwnicze przzchodzi w stan stały. Aby wytworzyć odlzw, matzriał odlzwniczy wprowadza się do formy odlzwniczzj, którzj wzwnętrzna ścinka została nagrzana do tzmdzrature doweżzj tzmdzrature żzlow4nia matzriału odlzwniczzgo. MatzriaS odlzwniczy wprowadza się w formę od dołu. W odzracji tzj matzriał odlzwniczy doprowadzany jzst przy tzmdzr4turzz, która lzży wyraźniz doniegj tzmpzratury ezlowlnia, tak żz reakcja w żadnych okolicznościach niz rozpoczniz się przzd wdrow4dzznizm matzriału odlzwniczzgo do formy.

Chociaż powyższy sposób okazał się bardzo dobry, możliwz są jzszczz dzwng ulzdlzzni4. Przykładowo czas trwania cyklu, to znaczy czas, w którym forma jzst zajęta w czlu wytworzznia jzanzgo odlzwu, jzst stosunkowo długi, donigwae tzmpzratura matzriału odlzwniczzgo lzży wyraźniz poniżzj tzmpzratury ezlowania, kizdy tzn matzriał odlzwniczy jzst wprowadzany w formę, a matzriał odlzwniczy trzzba ogrzać przynajmnizj do tzmpzratury żzlzw4nia, przy którzj rozpoczyna się reakcja. W konlzkwzncji jzst jzszczz polz do ulzpszzń, jzśli chodzi o wykorzystasz drzzdultowzści form. Z drugizj strony jzan4k trzzba starać się, by oalgwe niz zawizrałe żadnych pęchzrzy lub pęknięć. Pęknięcia mogą występować w odlzwiz wtzdy, jzśli albo reaktywność matzriaSu odlzwniczzgo jzst znaczniz zwiększona, tak żz szczyt znzrgztyczne podczas rzakcji żywicy zpoksydowęj stajz się zbyt wysoki, albo jzśli wzwnętrzna ścianka formy jzst ogrzzwana do tzmpzratury zbyt wysoko dowyezj tzmdgratury ezlzw4nia żywicy zdoksedowzj. W konszkwzncji naprężania cizplnz w odlzwiz mogą być zbyt dużz, co możz spowodować powstaSz pęknięć.

Znanych jzst wizlz różnych pizców do grzania różnych matzriałów, np. z EP-A-0 252 542, FR-A-2 614 490, US-A-3 535 482 oraz z EP-A-0 136 453.

US-A-3 535 482 zajmujz się urządzznizm do szybkizgo grzania płynów, w którym mikrofalowy wemiznnik cizpła jzst zastosowany do nagrzania płynów. EP-A-0 136453 dotyczy pizca mikrofalowggz do grzania przzdmiotów. Pizc tzn ma dwa mikrofalowz radiatory wytwa175 214 rzające pola elektromagnetyczne, które nakładają się na siebie tak, że maksimum nałożonych pól elektromagnetycznych jest usytuowane w przedmiocie. EP-A-0 252 542 i FR-A-2 614 490 oba opisują piec mikrofalowy posiadający magnetrony umieszczone wzdłuż kanału, przez który przepływa grzejny materiał. Mikrofale wytworzone przez magnetrony są doprowadzane do kanału za pomocą falowodów i są wprowadzane w ten kanał, gdzie są pochłaniane przez nagrzewany materiał.

Z opisu patentowego PL nr 72629 jest znany sposób i urządzenie do ogrzewania materiałów dielektrycznych, powlekających przewody elektryczne, za pomocą fal ultrawielkiej częstotliwości. Przewód elektrycznym powleczony materiałem dielektrycznym, jest przemieszczany w rurach przewodzących, umieszczonych jedna za drugą i oddzielonych od siebie co najmniej jednym odstępem. W tym odstępie, ograniczonym również przewodzącą obudową, jest utworzona rezonansowa komora. Do tej komory, poprzez falowód, jest przyłożone pole elektromagnetyczne wytworzone przez generator fal ultra-wielkiej częstotliwości. W tym rozwiązaniu stałą powłokę podgrzewa się do temperatury odpowiedniej dla procesu wulkanizacji.

Celem wynalazku jest zmniejszenie czasu trwania cyklu, to znaczy czasu, w którym forma jest zajęta dla wytworzenia jednego odlewu, a równocześnie wytwarzanie odlewów pozbawionych pęcherzy i pęknięć.

Sposób wytwarzania stałych odlewów z zasadniczo ciekłego, reaktywnego medium, stanowiącego materiał odlewniczy, który powyżej swej temperatury żelowania reaguje tworząc materiał stały, w którym doprowadza się materiał odlewniczy ze zbiornika zasilającego do formy odlewniczej, przy czym stosuje się temperaturę materiału odlewniczego w zbiorniku zasilającym wynoszącą znacznie poniżej jego temperatury żelowania oraz temperaturę formy odlewniczej wynoszącą powyżej temperatury żelowania materiału odlewniczego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że materiał odlewniczy podgrzewa się, zasadniczo bezpośrednio przed wprowadzeniem go do formy odlewniczej, do temperatury w pobliżu, ale poniżej temperatury żelowania materiału odlewniczego, tak, że jest on jeszcze w stanie odpowiednim do wprowadzenia do formy odlewniczej.

Takie podgrzanie materiału odlewniczego bezpośrednio przed jego wprowadzeniem do formy, zapobiega rozpoczęciu się reakcji materiału odlewniczego zanim zostanie on wprowadzony w formę. Grzanie materiału odlewniczego w formie nie musi zatem rozpoczynać się od, w przeciwnym wypadku, zwykle niższej temperatury. W rezultacie czas potrzebny do nagrzanie materiału odlewniczego do temperatury żelowania w formie i na rozpoczęcie reakcji materiału odlewniczego jest znacznie zmniejszony. Czas trwania cyklu jest w wyniku znacznie skrócony. Równocześnie możliwe jest wytwarzanie w ten sposób odlewów, które są pozbawione pęcherzy i pęknięć.

Korzystnie jako materiał odlewniczy stosuje się mieszaninę dwuglicydowego estru kwasu sześciohydroftalowego, bezwodnika kwasu sześciohydroftalowego, benzylodwumetyloaminy i proszku z silanowanego kwarcu w stosunku wynoszącym: w przybliżeniu 100 części wagowych dwuglicydowego estru kwasu sześciohydroftalowego: w przybliżeniu 90 części wagowych bezwodnika kwasu sześciohydroftalowego: w przybliżeniu 0,5 części wagowych benzylodwumetyloaminy : w przybliżeniu 285 części wagowych proszku z silanowanego kwarcu, przy czym stosuje się temperaturę materiału odlewniczego w zbiorniku zasilającym wynoszącą w przybliżeniu od 30°C do 60°C, korzystnie w przybliżeniu od 40°C do 50°C, następnie materiał odlewniczy podgrzewa się do temperatury w przybliżeniu od 90°C do 110°C, korzystnie w przybliżeniu od95°C do 100°C, po czym podgrzany materiał odlewniczy wprowadza się w formę odlewniczą o temperaturze wynoszącej w przybliżeniu od 130°C do 150°C, korzystnie w przybliżeniu od 140°C do 145°C

Materiał odlewniczy korzystnie powtarzalnie przeprowadza się przez piec i wystawia się go na działanie grzejne promieniowania elektromagnetycznego. W ten sposób lepiej wykorzystuje się wnętrze pieca, zwłaszcza kanał, jak również promieniowanie wprowadzane w ten kanał. W szczególności materiał odlewniczy prowadzi się przez piec wzdłuż linii śrubowej. W rezultacie można osiągnąć dłuższe wzajemne oddziaływanie pomiędzy materiałem odlewniczym

175:214 a polem elektromagnetycznym, co służy osiągnięciu większej przepustowości pieca ze względu na dłuższą drogę, na której materiał odlewniczy jest transportowany w piecu.

Urządzenie do wytwarzania stałych odlewów z zasadniczo ciekłego, reaktywnego medium, stanowiącego materiał odlewniczy, który po osiągnięciu swej temperatury żelowania reaguje tworząc materiał stały, wyposażone w zbiornik zasilający służący do dostarczania materiału odlewniczego, w którym temperatura tego materiału leży poniżej jego temperatury, żelowania, oraz w środki do doprowadzania materiału odlewniczego do formy odlewniczej, której temperatura leży powyżej temperatury żelowania materiału odlewniczego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że bezpośrednio przed formą odlewniczą znajduje się piec do podgrzewania materiału odlewniczego, w którym to piecu mikrofalowe zespoły grzejne są oddzielone od siebie za pomocą membrany odsprzęgającej, umieszczonej w kanale i usytuowanej pomiędzy dwoma sąsiednimi zespołami grzejnymi lub radiatorami w przybliżeniu pod kątami prostymi do kierunku przepływu, natomiast rura, przez którą przepływa medium, jest przeprowadzona przez przejście w membranie odsprzęgającej, dzięki czemu membrana ta stanowi również podparcie dla rury.

Dołączenie pieca bezpośrednio przed formą odlewniczą, a zatem znaczne nagrzewanie materiału odlewniczego na krótko przed jego wejściem w formę zapobiega rozpoczęciu się reakcji materiału odlewniczego zanim materiał odlewniczy zostanie wprowadzony w formę. Umożliwia to znaczne skrócenie czasu trwania cyklu, to znaczy czasu, w którym formajest zajęta w celu wytworzenia jednego odlewu. Równocześnie możliwe jest wytwarzanie w ten sposób odlewów, które sąpozbawione pęcherzy i pęknięć, to znaczy które nie mają pogorszonej jakości. Odsprzężenie poszczególnych radiatorów od siebie zapewnia, że mają one lepszy obszar roboczy a dzięki temu medium przepływające jest dobrze grzane.

Korzystnie, pomiędzy zbiornikiem zasilającym apiecem włączony jest oddzielny zbiornik ciśnieniowy, z którego materiał odlewniczy jest pobierany i doprowadzany poprzez piec do formy odlewniczej. Taki zbiornik ciśnieniowy jest korzystny, zwłaszcza ze względu na to, że materiał odlewniczy może być w nim przechowywany gotowy do operacji odlewania. Zależnie od natury zastosowanego materiału odlewniczego (np. w przypadku żywic epoksydowych), materiał jest najpierw poddawany odgazowaniu przez mieszanie w dużym zbiorniku zasilającym wyposażonym w mieszadło, zanim będzie gotowy do operacji odlewania.

Zbiornik ciśnieniowy ewentualnie jest umieszczony na wadze, która po pobraniu ustawianej ilości materiału odlewniczego ze zbiornika ciśnieniowego wysyła sygnał do urządzenia sterującego, które na podstawie tego sygnału zwiększa ciśnienie, pod którym materiał odlewniczy jest transportowany ze zbiornika ciśnieniowego do formy odlewniczej.

Ciężar napełnionego zbiornika ciśnieniowego jest określany przez ważenie, a następnie waga jest przykładowo ustawiana na zero przed napełnieniem formy. Ustawienie wagi na zero nie jest jednak istotne.

Falowód prowadzi promieniowanie wytworzone przez generator wysokiej częstotliwości do kanału i wprowadzaje w ten kanał. Przekrój poprzeczny falowodu jest korzystnie prostokątny, co jest ważne z punktu widzenia wzbudzania rodzajów fal potrzebnych w proponowanym procesie grzania i zdolnych do propagacji, które zapewniają równomiernie dobre grzanie medium płynącego poprzez kanał.

Jak wspomniano powyżej, w kanale, którego kształt geometryczny i wymiary mogą być określone z punktu widzenia koniecznego zmniejszenia do minimum potrzebnej przestrzeni i z uwzględnieniem materiału odlewniczego, który ma być grzany, umieszczonajest oddzielna rura, przez którą przepływa nagrzewane medium. Zmniejszenie do minimum potrzebnej przestrzeni umożliwia żądaną integrację w innych maszynach lub urządzeniach albo częściach maszyn lub urządzeń. Rura jest przeprowadzona przez przejście w membranie odsprzęgającej i korzystnie wykonanajest w materiału, którego straty dielektryczne są pomijalnie małe w roboczym zakresie długości fal. Jak już wspomniano, membrana odsprzęgająca w tej konstrukcji działa ponadto jako podpora dla rury.

Membrana może być skonstruowana w kształcie leja skierowanego do jej przejścia dla rury, przy czym tworząca tego leja w kierunku wzdłużnym, widziana w płaszczyźnie przekroju wzdłużnego, jest zgodna z funkcją wykładniczą o wykładniku ujemnym. Tę funkcję wykładni175 214 czą, z którą zgodna jest tworząca leja membrany w kierunku wzdłużnym, można opisać równaniem a(z)=ai x exp-(3,13 x 10'^<px k x z x (1-fc/f)²) gdzie z oznacza współrzędną na osi wzdłużnej kanału, a (z) oznacza odległość odpowiedniego punktu tworzącej leja od osi wzdłużnej kanału, ai oznacza odległość od osi wzdłużnej kanału na początku leja, to znaczy kiedy z = 0, k oznacza numer fali φ tłumienność w dB składowej powrotnej fali w porównaniu ze składową docelową, fc oznacza minimalną możliwą częstotliwość, to znaczy dolną częstotliwość graniczną, a f oznacza rzeczywistą częstotliwość fali.

Przy zastosowaniu takich membran, nawet w przypadku małych długości membrany w kierunku osi wzdłużnej, możliwe jest jednak osiągnięcie dobrej tłumienności (długość membrany w kierunku osi wzdłużnej < 20 mm).

Jak już wspomniano, radiatory mogą zawierać magnetron z dołączonym do niego falowodem, który prowadzi promieniowanie wytworzone przez generator wysokiej częstotliwości do kanału i wprowadza go w ten kanał. Sąsiednie radiatory powinny być korzystnie odsprzężone od siebie w tym układzie. W tym celu radiatory mogą być tak rozmieszczone wzdłuż kanału, że wprowadzanie promieniowania wysokiej częstotliwości w ten kanał odbywa się w każdym przypadku z innym kierunkiem polaryzacji. Można to przykładowo osiągnąć przez przestawienie sąsiednich radiatorów o pewien kąt względem siebie, korzystnie o kąt 90°, i/lub przez zastosowanie odpowiednich filtrów polaryzacji pomiędzy poszczególnymi radiatorami. Ponadto przestawienie, korzystnie o kąt około 90°, zmniejsza lokalnie niekorzystną superpozycję wytwarzanych składowych pola elektromagnetycznego, w wyniku czego uzyskuje się bardziej jednorodny rozkład temperatur w przestrzeni, gdzie działa promieniowanie wysokiej częstotliwości.

Możliwe jest umieszczenie generatorów wysokiej częstotliwości bezpośrednio, to znaczy bez falowodów, wzdłuż kanału, tak że nie ma żadnej interferencji pomiędzy generatorami wysokiej częstotliwości. Możliwe jest odsprzężenie generatorów wysokiej częstotliwości, np. przez przestawienie ich względem siebie i/lub przez zastosowanie pomiędzy nimi filtrów polaryzacji.

W szczególności w kanale umieszczona jest rura doprowadzająca i rura powrotna, przy czym nagrzewane medium przepływa najpierw poprzez rurę doprowadzającą, a następnie poprzez rurę powrotną. Osie wzdłużne tych dwóch rur są usytuowane w pewnej odległości od osi wzdłużnej kanału, która jest wybrana tak, że składowa pola elektrycznego promieniowania ma maksimum na osi wzdłużnej tych dwóch rur. W ten sposób promieniowanie wprowadzane w kanał jest wykorzystywane podwójnie. Upraszcza to również sterowanie i regulację mocy wyjściowej magnetronów. Jeżeli przykładowo zmierzy się temperaturę żywicy u wylotu rury powrotnej i zostanie stwierdzone, że jest ono zbyt wysoka lub zbyt niska, wówczas moc wyjściową magnetronów trzeba regulować o wartość mniejszą niż byłoby to konieczne, gdyby była ona wykorzystywana tylko raz, przez co możliwe jest szybkie regulowanie mocy wyjściowej. Ponadto zwiększa się dzięki temu jednorodność rozkładu temperatur w materiale odlewniczym.

Dalszy aspekt wynalazku odnosi się do możliwości zastosowania modułowej konstrukcji pieca, gdzie każdy oddzielny moduł zawiera radiator elektromagnetyczny posiadający falowód, który uchodzi w część kanału ograniczoną przy każdym końcu przez membranę odsprzęgającą, dzięki czemu powstaje komora rezonansowa. W komorę tę wprowadzane jest promieniowanie elektromagnetyczne. Za pomocą przejść przez membrany odsprzęgające poprzez komorę rezonansową prowadzonajest przynajmniej jedna oddzielna rura, przez którą przepływa nagrzewane medium. Jest to szczególnie korzystne, jeśli stosunkowo duże ilości materiału odlewniczego muszą być grzane w krótkim czasie, a w konsekwencji musi być dostarczane więcej energii w postaci promieniowania mikrofalowego, ponieważ trzeba nagrzać również większą ilość materiału odlewniczego. Konstrukcja modułowa jest bardzo korzystna, ponieważ poszczególne moduły można łatwo montować i w konsekwencji możliwe jest konstruowanie pieców nawet o większej mocy wyjściowej przy zastosowaniu tych samych modułów po prostu przez łączenie kilku oddzielnych modułów ze sobą.

175 214

Korzystnie, część kanału ma kształt wydrążonego cylindra i ma średnicę wewnętrzną, di, która jest tak wybrana, że wynosi w przybliżeniu di = n xZg/1,236, gdzie n oznacza liczbę naturalną, natomiast λg oznacza długość fali promieniowania w falowodzie, przy czym cześć kanału ma długość 1 mniejszą niż połowa długości fali wybraną z grubsza w zakresie = di/2, przy czym długość ta może być zmieniana o stałą A, która zależy od częstotliwości promieniowania i od medium płynącego poprzez rurę. Ta stała A jest odwrotnie proporcjonalna do stosowanej częstotliwości i do stałej dielektrycznej materiału odlewniczego.

Długość tej części kanału jest tak wybrana, że składowa pola elektrycznego promieniowania ma minimum na przejściu przez membranę odsprzęgającą. W zakresie jest to możliwe bez oddzielnych środków odsprzęgających, ale nawet w takim przypadku ścianki zamykające oczywiście trzeba zastosować pomiędzy poszczególnymi zespołami, aby utworzyć komorę rezonansową dla rozchodzącej się fali. Jednakże membrana odsprzęgająca nie musi mieć kształtu leja przebiegającego wzdłuż krzywej wykładniczej.

Odległość b pomiędzy osiami wzdłużnymi rury doprowadzającej i rury powrotnej w szczególności wynosi b - di/2, dla średnic dr rury w zakresie d,/4 < dr < di/2, a odległość b pomiędzy osiami wzdłużnymi rury doprowadzającej i rury powrotnej wynosi b « di/2 + c x dr dla średnic dr rury w zakresie dr < di/4, przy czym współczynnik c jest w zakresie 0,5 < c < 1,2.

Korzystnie, w każdym falowodzie zastosowano ruchomą śrubę dostrojczą, którą można tak przemieścić, że stanowi ona rozwarcie dla fali dochodzącej do kanału i zwarcie dla fali powracającej od kanału. Ta śruba dostrojczą jest przemieszczana w szczelinie, tak że są inne stosunki wysokiej częstotliwości w płaszczyźnie przejścia pomiędzy falowodem a kanałem, możliwe jest spowodowanie optymalnego dostosowania mocy wyjściowej. Śruba ta może być również przemieszczana w kierunku w falowód i z falowodu, a w konsekwencji może być zawsze optymalnie dostosowana do różnych częstotliwości.

Wynalazek jest dokładniej opisany w przykładzie wykonania na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykład realizacji urządzenia według wynalazku w widoku ogólnym, fig 2- wyciętą część przykładu realizacji pieca, fig. 3 - lej odmiany membrany odsprzęgającej, fig. 4 - widok wzdłuż linii IV-IV z fig. 2, fig. 5 - odmianę śrubowego przebiegu rury, przez którą materiał odlewniczy przepływa w piecu, fig. 6 - dalszy przykład realizacji pieca, fig. 7 - przekrój wzdłuż linii VII-VIl z fig. 6, fig. 8 - zespół grzejny przykładu realizacji pieca według fig. 6, fig. 9 - membranę odsprzęgającą zespołu grzejnego w widoku z boku, fig. 10 - membranę odsprzęgającą z fig. 9 w dalszym widoku z boku, a fig. 11 przedstawia odmianę pieca, która zawiera dwa moduły, każdy z trzema zespołami grzejnymi.

Przykładowe rozwiązanie urządzenia według wynalazku pokazanego na fig. 1 zawiera zbiornik zasilający w postaci odgazowującego mieszadła 1, w którym odlewany materiał jest odgazowywany przez mieszanie. Wylot odgazowującego mieszadła jest zamykany za pomocą zaworu Vł. Odgazowany materiał odlewniczy jest doprowadzany do ciśnieniowego zbiornika 2 poprzez przewód zasilający, który jest zamykany zaworem V2. Jeżeli materiał odlewniczy z odgazowującego mieszadła 1 nie powinien być dostarczany do ciśnieniowego zbiornika 2, np. jeśli ciśnieniowy zbiornik 2 jest naprawiany, przewidziany jest przewód bocznikujący BP, który

175 214 jest zamykany za pomocą zaworu V3, poprzez który materiał odlewniczy wypływa z odgazowującego mieszadła 1. Normalnie jednak, kiedy materiał odlewniczy jest wyprowadzany z odgazowującego mieszadła 1, jest on podawany do ciśnieniowego zbiornika 2.

Ciśnieniowy zbiornik 2 jest umieszczony na wadze 3. Materiał odlewniczy jest wyprowadzany z ciśnieniowego zbiornika 2 za pomocą ciśnienia. Jeżeli materiał odlewniczy przepływa przez bocznikowy przewód BP, pompa P1 przejmuje funkcję ciśnienia w odgałęzieniu, w którym umieszczony jest zbiornik ciśnieniowy. Materiał odlewniczy pobrany z ciśnieniowego zbiornika 2 (lub materiał odlewniczy transportowany przez pompę P1) przepływa przez mikrofalowy piec 4, a następnie przechodzi przez przewód zasilający, który jest zamykany za pomocą zaworu V5, do formy odlewniczej 5, której ścianka wewnętrzna została nagrzana do temperatury powyżej temperatury żelowania materiału odlewniczego. Materiał odlewniczy jest doprowadzany do formy od podstawy, jak opisano w DE-A-20 2 873 już wspomnianym na początku. Odlew jest formowany i wytwarzany w formie odlewniczej 5.

Przykład realizacji urządzenia według wynalazku pokazany na fig. 1 zawiera ponadto zawór spustowy V4, który łączy przewód wyprowadzający ze zbiornikiem magazynowym 6 i jest zamykany. Wszystkie zawory V1, V2, V3, V4 i V5, zbiornik ciśnieniowy 2, pompa P1 i waga 3 są dołączone do urządzenia sterującego 7, którego działanie jest objaśnione dalej w związku z opisem działania urządzenia.

Po uruchomieniu urządzenia początkowo tylko odgazowujący zbiornik 1 jest napełniony materiałem odlewniczym, np. wymienioną powyżej mieszaniną. Temperatura materiału odlewniczego w zbiorniku zasilającym wynosi w przybliżeniu 30-60°C, korzystnie 40-50°C, a zatem jest znacznie niższa od temperatury żelowania mieszaniny, która przy tej temperaturze nie wchodzi w reakcję. Po odgazowaniu materiału odlewniczego (mieszaniny) urządzenie sterujące 7 otwiera zawory V1 i V2, podczas gdy zawór V3 pozostaje zamknięty. Materiał odlewniczy pochodzący z odgazowującego mieszadła 1 przechodzi zatem do zbiornika ciśnieniowego 2, który zostaje napełniony. Gdy zbiornik ciśnieniowy 2 jest napełniony, znowu zamykają się zawory V1 i V2. Materiał odlewniczy jest teraz usytuowany w zbiorniku ciśnieniowym 2 gotowy do operacji odlewania.

Urządzenie sterujące 7 przede wszystkim otwiera następnie zawór V4 i materiał odlewniczy jest przenoszony aż powietrze zostanie usunięte z przewodów i z pieca 4, to znaczy aż materiał odlewniczy dojdzie do zbiornika magazynowego 6. Następnie zawór V4 zostaje z powrotem zamknięty, a zawór V 5 zostaje otworzony aż materiał odlewniczy wypłynie z głowicy odlewniczej. Zawór V5 zostaje wtedy znowu zamknięty, a urządzenie jest wtedy całkowicie pozbawione powietrza i jest gotowe do użycia w operacji odlewania.

Waga 3 zostaje ustawiona na zero, a połówki formy 51 i 52 z płytami grzejnymi 510 i 520 zostają zamknięte. Zawór V5 zostaje potem otworzony tak, że materiał odlewniczy może być wprowadzany w formę odlewniczą 5. Temperatura formy odlewniczej 5 wynosi w przybliżeniu od 130°C do 150°C, korzystnie w przybliżeniu od 140°C do 145°C, to znaczy jest powyżej temperatury żelowania materiału odlewniczego. Waga, która nadzoruje ciężar zbiornika ciśnieniowego 2 wraz z zawartym w nim materiałem odlewniczym, wysyła sygnał do urządzenia sterującego 7, kiedy określona ustawiana ilość materiału odlewniczego zostanie pobrana ze zbiornika ciśnieniowego 2, a urządzenie sterujące 7 zwiększa ciśnienie, pod którym materiał odlewniczy jest doprowadzany do formy odlewniczej 5. Ta ustawiana ilość materiału odlewniczego zależy w każdym przypadku od użytego materiału odlewniczego i od kształtu geometrycznego wytwarzanego odlewu. Ilość materiału odlewniczego, która przechodzi do formy odlewniczej 5 pod zwiększonym ciśnieniem, jest tylko tą ilością, która jest niezbędna w celu skompensowania skurczu objętościowego podczas reakcji mieszaniny w formie odlewniczej 5, aby wytworzyć odlew pozbawiony pęcherzy. Podwyższone ciśnienie jest jednak utrzymywane. Po skompensowaniu skurczu objętościowego materiału odlewniczego w formie pomimo tego, że ciśnienie nadal działa, więcej materiału odlewniczego nie przechodzi już przez piec mikrofalowy 4 do formy odlewniczej.

Kiedy odlew zostanie już uformowany i wytworzony do takiego stopnia, że może być usunięty z formy odlewniczej 5, zawór V5 zostaje zamknięty, a połówki formy 51 i 52 zostają z powrotem otworzone. Następnie forma jest czyszczona, powłoki formy 51 i 52 zostają z

175 211 powrotem zamknięte, a zawór V5 jest znowu otwierany, tak że w taki sam sposób można wytworzyć nowy odlew.

W przedziale czasowym pomiędzy wytwarzaniem dwóch odlewów przewód rozpoczynający się od zbiornika ciśnieniowego 2 i przechodzący przez piec mikrofalowy 4 do głowicy odlewniczej 50 pozostaje wypełniony materiałem odlewniczym. Jeżeli ten przedział czasowy jest dłuższy od określonego czasu trwania, urządzenie sterujące 7 otwiera zawór V4, tak że reaktywny materiał odlewniczy usytuowany w przewodach może przejść do zbiornika magazynowego 6, ponieważ w przeciwnym razie mogłaby nastąpić reakcja materiału odlewniczego i utwardzony materiał odlewniczy mógłby zatkać przewody, zwłaszcza w piecu mikrofalowym 4, na skutek czego działanie całego urządzenia trzeba byłoby przerwać.

W piecu mikrofalowym 4, który zostałjuż kilkakrotnie wspomniany, i który jest dołączony bezpośrednio przed formą odlewniczą 5, materiał odlewniczy jest grzany za pomocą promieniowania elektromagnetycznego (za pomocą promieniowania mikrofalowego) do temperatury tuż poniżej swej temperatury żelowania, to znaczy np. do temperatury w przybliżeniu od 90°C do 110°C, korzystnie do temperatury w przybliżeniu od 95°C do 100°C, dla wspomnianej wyżej mieszaniny, zanim zostanie ona przeniesiona do formy odlewniczej 5. W urządzeniu według wynalazku materiał odlewniczy doprowadzany do formy odlewniczej nie musi być zatem grzany zaczynając od w przeciwnym razie zwykle niższej temperatury w przybliżeniu od 40°C do 50°C. W rezultacie czas potrzebny na nagrzanie materiału odlewniczego do temperatury żelowania w formie i aby rozpoczęła się reakcja materiału odlewniczego, jest znacznie zmniejszony. Z drugiej strony dołączenie pieca mikrofalowego tuż przed formą odlewniczą, a zatem nagrzewanie materiału odlewniczego zasadniczo zanim wejdzie on w formę, zapobiega rozpoczęciu się reakcji materiału odlewniczego zanim nie wejdzie on w formę. Możliwe jest zatem znaczne skrócenie czasu trwania cyklu, to znaczy czasu, w którym forma jest zajmowana w celu wytworzenia pojedynczego odlewu. Równocześnie możliwe jest wytwarzanie w ten sposób odlewów, które są pozbawione pęcherzy i pęknięć, to znaczy które nie mają pogorszonej jakości.

Urządzenie według wynalazku jest bardzo ważną dziedziną zastosowania pieca mikrofalowego, który jest dołączony bezpośrednio przed formą odlewniczą 5. Przykładowe wykonanie tego pieca mikrofalowego 4jest objaśnione szczegółowo poniżej w odniesieniu do fig. 2. Chociaż na fig. 1 kanał, przez który materiał odlewniczy przepływa do pieca, ma zasadniczo kształt litery U, tak aby do minimum zmniejszyć potrzebne miejsce, inny przykład realizacji pieca, w którym kanał ten ma konstrukcję prostoliniową, objaśniony będzie w odniesieniu do fig. 2.

Dla przejrzystości na fig. 2 nie pokazano obudowy pieca. Pokazano natomiast schematycznie tylko te części tego przykładu realizacji pieca według wynalazku, które są konieczne dla zrozumienia. Rysunek przedstawia kanał 40 z wlotem 41 i wylotem 42 dla materiału odlewniczego. W kanale 40 umieszczona jest oddzielna rura 43, poprzez którą przepływa materiał odlewniczy. W celu nagrzewania materiału odlewniczego za pomocą mikrofal wzdłuż kanału rozmieszczone jest kilka zespołów grzejnych 44. Zespół grzejny 44 w tym przypadku zawiera dwa mikrofalowe radiatory 44a i 44b, z których każdy z kolei zawiera magnetron 440 jako generator wysokiej częstotliwości, który wprowadza promieniowanie mikrofalowe za pomocą swej anteny 441 w falowód 442 dołączony do magnetronu 440. Falowód ten prowadzi to promieniowanie do kanału 40 i uchodzi w ten kanał tak, że w ten sposób promieniowanie wytwarzane przez magnetron 440 zostaje wprowadzone w kanał 40. Falowód 442 jest tak umieszczony, że sprzęga on promieniowanie mikrofalowe z tym kanałem poprzecznie do kierunku przepływu nagrzewanego materiału odlewniczego. Antena 441 doprowadza promieniowanie za pomocą symetrycznego wyjścia w dwie gałęzie pierścieniowego falowodu 442. Jednorodność energii wprowadzanej w materiał odlewniczy jest dzięki temu zwiększona, a przez to również jednorodność temperatury materiału odlewniczego. Zasadniczo pierścieniowy falowód 442 ma prostokątny przekrój poprzeczny w opisanym tu przykładzie realizacji. Równie dobrze możliwy jest też falowód 442 o innym kształcie przekroju poprzecznego. Ważnym czynnikiem jest zapewnienie wzbudzenia pól elektromagnetycznych, które mają stabilny kształt fali. Wymiary falowodu 442 i częstotliwość (lub długość fali) promieniowania mikrofalowego wytwarzanego przez magnetron 440 są wzajemnie do siebie dostrojone. Rura 43 korzystnie wykonana jest w materiału o bardzo małej stratności dola promieniowania mikrofalowego, to

175 214 znaczy z materiału, który ma tylko minimalne straty w dielektryku w stosunku do użytego promieniowania maikrofalowego. Odpowiednim materiałem na taką rurę jest przykładowo teflon. Kanał 40 z drugiej strony złożony jest z materiału, który odbija promieniowanie mikrofalowe, to znaczy z materiału do dobrej przewodności, np, z aluminium, tak że promieniowanie mikrofalowe wprowadzone w kanał może rozchodzić się w tym kanale 40. W wyniku wzajemnego oddziaływania pomiędzy promieniowaniem mikrofalowym a materiałem odlewniczym energia promieniowania mikrofalowego jest w większości przetwarzana w energię cieplną, co w wyniku powoduje nagrzewanie przepływającego materiału odlewniczego.

Jak pokazano na fig. 2, kilka takich zespołów grzejnych rozmieszczone jest wzdłuż kanału 40, przy czym zespoły te są rozmieszczone w taki sposób, że sąsiednie radiatory mikrofalowe są zasadniczo odsprzężone od siebie. W opisanym tu przykładowym wykonaniu falowody sąsiednich radiatorów są tak rozmieszczone wzdłuż kanału 40, że uchodzą one w kanał przestawione na obwodzie kanału każdy o kąt a wynoszący w przybliżeniu 90°. Rozmieszczenie to można zobaczyć szczególnie dobrze na fig. 4, gdzie pokazano widok wzdłuż linii IV-IV z fig. 2. Kąt α jest ogólnie wybrany tak, że rodzaje fal wzbudzanych przez każdy radiator rozchodzą się w kanale 40 z w miarę możliwości różną polaryzacją dla każdego radiatora. Szczególnie skuteczne odsprzężenie sąsiednich zespołów grzejnych 44 powodowane jest przez kąt α wynoszący w przybliżeniu 90°. Dobre odsprzężenie jest ważne, zwłaszcza jeśli chodzi o korzystne obszary robocze magnetronu. Dalsze ulepszenie odsprzężenia może obejmować działanie poszczególnych magnetronów z elektrycznym przesunięciem w fazie.

Dalsze środki dla uzyskania możliwie skutecznego i niezawodnego odsprzężenia sąsiednich zespołów grzejnych pokazano również na fig. 2. Zastosowano tu w kanale membrany odsprzęgające 45, które są umieszczone zasadniczo pod kątami prostymi do kierunku przepływu materiału odlewniczego i pomiędzy poszczególnymi zespołami grzejnymi 44 patrząc w kierunku przepływu. Oczywiście w każdym przypadku pomiędzy wszystkimi radiatorami mikrofalowymi można umieścić oddzielną membranę odsprzęgającą 45, ale dla uproszczenia pokazano membranę 45 tylko pomiędzy sąsiednimi zespołami grzejnymi 44 na fig. 2. Oprócz swego działania odsprzęgającego membrana odsprzęgająca 45 ma również dalszą zaletę. Może ona ułatwiać wprowadzanie rury 43 w kanał 40, zwłaszczajeśli ma ona kształt lejowy. Ponadto może wspierać rurę 43 wprowadzoną w kanał 40. Zwłaszcza kiedy kanał przechodzący przez membranę 45 ma kształt lejowy, wprowadzenie rury 43, która normalnie jest wykonana z materiału przezroczystego dla promieniowania mikrofalowego, w kanał 40jest zasadniczo ułatwione przez membranę 45. Rura teflonowa jest szczególnie odpowiednia dla opisanego procesu grzania.

Odsprzęganie przez lejowo ukształtowaną membranę 45 powodowane jest przez sprzężenie fali biegnącej do przodu z falą powrotną w taki sposób, że następuje silne tłumienie. Membrana 45 zwrócona w kształcie leja do tego przejścia dla rury 43 jest skonstruowana, że tworząca tego leja w kierunku wzdłużnym jest zgodna z' funkcją wykładniczą z wykładnikiem ujemnym, jak pokazano na fig. 3. W szczególności tworząca leja membrany 43 w kierunku wzdłużnym jest zgodna z funkcją a(z) = atx exp-(3,13 x 10- xk x z x (1-Oc/O)²) gdzie z oznacza współrzędną na osi L, przy czym punkt z = 0 na osi wzdłużnej L jest zgodny z początkiem leja membrany, a(z) oznacza odległość odpowiedniego punktu tworzącej leja od osi wzdłużnej L, at oznacza odległość od osi wzdłużnej na początku leja, to znaczy kiedy z = 0, k oznacza numer fali, (p oznacza tłumienność w dB składowej powrotnej fali w porównaniu ze składową do przodu, fc oznacza minimalną możliwą częstotliwość, to znaczy dolną częstotliwość graniczną, a f oznacza chwilową częstotliwość fali. Przy takich membranach możliwejest, nawet w przypadku małych długości membrany w kierunku osi wzdłużnej L, osiągnięcie jednak dobrej tłumienności dla fali przychodzącej przy małych długościach (długość membrany w kierunku osi wzdłużnej L < 20 mm).

Na fig. 2 w sąsiedztwie wylotu 42 umieszczony jest termoelement, który mierzy temperaturę nagrzanego materiału odlewniczego. Ten termoelement 46 jest dołączony do szybkiego regulatora 47 w urządzeniu sterującym 7, który działa na magnetrony 440, przy czym na fig. 2

175 214 pokazano tylko dwa połączenia z magnetronami 440, by reprezentowały połączenia z wszystkimi magnetronami. Kiedy temperatura nagrzanego materiału odlewniczego u wylotu 42 jest zbyt duża, energia wytwarzana przez magnetrony jest zmniejszana, ponieważ rura 43 może zostać zablokowana, jeżeli materiał odlewniczy będzie reagować w rurze 43. Istnieje możliwość przeprowadzenia pomiarów rozkładu temperatur wzdłuż kanału 40, tak aby można było określić szczególnie pożądane profile wyjściowe lub profile temperatury za pomocą zoptymalizowanej regulacji.

Aby polepszyć wzajemne oddziaływanie pomiędzy materiałem odlewniczym, a polem elektromagnetycznym i w ten sposób osiągnąć większą sprawność pieca, droga, wzdłuż której transportowany jest materiał odlewniczy, może przebiegać w kształcie linii śrubowej wokół osi wzdłużnej L. W tym celu rura 43 może być wykonana w kształcie linii śrubowej wokół osi wzdłużnej L, jak pokazano na fig. 5.

Jako materiał odlewniczy może być użyta mieszanina dwuglicydowego estru kwasu sześciohydroftalowego, bezwodnika kwasu sześciohydroftalowego, benzylodwumetyloaminy i sproszkowanego kwarcu silanowego w stosunku około 100 części wagowych dwuglicydowego estru kwasu sześciohydroftalowego : około 90 części wagowych bezwodnika kwasu sześciohydroftalowego : około 0,5 części wagowej benzylodwumetyloaminy: około 285 części wagowych sproszkowanego kwarcu silanowanego. Temperatura w zbiorniku zasilającym może wynosić 30 - 60°C, korzystnie w przybliżeniu od 40°C do 50°C. Podczas operacji podgrzewania w piecu mikrofalowym materiał może być następnie ogrzewany do około 90-110°C, korzystnie w przybliżeniu od 95°C do 100°C. Temperatura formy odlewniczej 5 może następnie wynosić w przybliżeniu od 130°C do 150°C, korzystnie w przybliżeniu od 140°C do 145°C. Prędkość przepływu w takim przypadku może w przybliżeniu wynosić od 4,5 do 5 kg/min przy różnicy temperatur materiału odlewniczego na wejściu i na wyjściu pieca wynoszącej 60°C.Oczywiście za pomocą tego samego pieca (ta sama moc mikrofalowa) można osiągnąć większe różnice temperatur przy mniejszym natężeniu przepływu i mniejsze różnice temperatur przy większym natężeniu przepływu. Na ogół większe natężenia przepływu przy stałej lub większej różnicy temperatur AT można uzyskać stosując generatory wysokiej częstotliwości o większej mocy i/lub przez kaskadowe łączenie kilku pieców jeden za drugim. Szeregowe łączenie pieców umożliwione jest przez ich modułową konstrukcję. Jak pokazano na fig. 2, można zastosować sześć radiatorów mikrofalowych, z których każdy emituje moc 1,26 kW przy częstotliwości korzystnie leżącej w zakresie w przybliżeniu od 900 MHz do 30 GHz, zwłaszcza w przybliżeniu 2,45 GHz ± 10 MHz. Możliwe jest jednak również stosowanie innych częstotliwości, wymiarów geometrycznych pieca, przy czym częstotliwości są dostrojone do siebie w każdym zakresie częstotliwości. Przy stosowaniu takiej mieszaniny przy wymienionych temperaturach możliwe jest wytwarzanie odlewów pozbawionych pęcherzy i pęknięć niezawodnie i szybko.

Dalsze przykładowe wykonanie kanału i kilku dalszych szczegółów dotyczących pieca według wynalazku objaśniono poniżej w odniesieniu do fig. 6-11. Piec zawiera kanał 140, który ma wlot dla kilku rur, w tym przypadku dla rury doprowadzającej 141 i rury powrotnej 142 (fig. 7), poprzez które przepływa ogrzewany materiał odlewniczy, jak również wylot dla tych rur. Rury 141 i 142 są usytuowane w określonej odległości od osi wzdłużnej kanału, która jest określona w sposób objaśniony poniżej. Materiał odlewniczy przepływa poprzez kanał 140 najpierw poprzez rurę doprowadzającą 141. Kształt litery U (nie pokazano) materiału odlewniczego grzanego na docelowej drodze poprzez kanał 140 może być powodowany przy wylocie, a następnie materiał odlewniczy płynie z powrotem znowu poprzez kanał 140, poprzez rurę powrotną 142. W ten sposób promieniowanie wprowadzane w kanał jest wykorzystywane podwójnie. Upraszcza to sterowanie lub regulację mocy wyjściowej magnetronów. Jeżeli temperatura żywicy jest mierzona u wylotu rury powrotnej 142 i zostanie stwierdzone, że jest ona zbyt wysoka lub zbyt niska, moc wyjściowa magnetronów musi być regulowana w mniejszym stopniu niż byłoby to konieczne, gdyby były one wykorzystywane tylko jednorazowo, przez co umożliwiona jest szybsza regulacja mocy wyjściowej. Ponadto zwiększa się przez to jednorodność rozkładu temperatury w materiale odlewniczym.

Sam kanał 140 zawiera kilka (w tym przypadku trzy) oddzielnych, sąsiednich zespołów grzejnych 143,144 i 145, które są połączone (np. zespawane) ze sobą, przy czym przy każdym

175 214 z punktów połączenia pomiędzy poszczególnymi zespołami grzejnymi 143, 144, 145 (jak również przy wlocie i przy wylocie) umieszczona jest metalowa membrana odsprzęgająca 146. W ten sposób w każdym przypadku powstaje komora rezonansowa dla fali. Rury 141 i 142 są prowadzone przez odpowiednie przejście 1461 i 1462 ukształtowane jako lejowe otwory (fig. 9 i fig. 10) w membranie odsprzęgającej 146 (w sposób podobny jak w przykładzie wykonania opisanym powyżej). Dzięki tej lejowej konstrukcji przejść w membranie odsprzęgającej 146 ułatwione jest wprowadzanie rur podczas montażu, a ponadto wspierają one również te rury.

Każdy oddzielny zespół grzejny, np. zespół grzejny 143, zawiera radiator mikrofalowy 147 z magnetronem w charakterze generatora oraz przykładowo prostokątny falowód 1471 (fig. 8) dołączony do tego magnetronu, przy czym do falowodu tego promieniowanie mikrofalowe magnetronu jest doprowadzane za pomocą anteny 1472. To samo odnosi się do zespołów grzejnych 144 i 145. Falowód 1471 doprowadza do kanału 140 promieniowanie, które zostało wprowadzone w ten falowód z magnetronu. Ponieważ falowód uchodzi w kanał 140 (fig. 8), wprowadza on to promieniowanie w ten kanał, przy czym to uchodzenie i wprowadzanie odbywa się poprzecznie do kierunku przepływu nagrzanego materiału odlewniczego.

W falowodzie 1471 umieszczonajest tak zwana śruba dostrojcza 1473. Ta śruba dostrojcza reprezentuje rozwarcie dla przebiegającej do przodu fali w falowodzie 1471 i zwarcie dla fali powrotnej w falowodzie 1471, biegnącej w kierunku do generatora (magnetronu). W ten sposób generator jest chroniony przed odbiciami, które są powodowane przykładowo przez zależne od temperatury zmiany właściwości materiału odlewniczego. Generator może dzięki temu pracować w^stabilny sposób w korzystnym i niezawodnym zakresie działania (stałość mocy i drgań).

Śruba dostrojcza 1473 jest przemieszczana w szczelinie 1474 (fig. 7), tak że kiedy występują różne stosunki wysokiej częstotliwości w płaszczyźnie przejściowej pomiędzy falowodem 1471 akanałem 140, możliwe jest powodowanie optymalnej adaptacji mocy wyjściowej. Może być ona również przemieszczana w kierunku do i z falowodu 1471 (fig. 8) i może w konsekwencji być zawsze wyregulowana optymalnie dla różnych częstotliwości.

Szczególną uwagę należy zwrócić na długość 1 i średnicę di przykładowo wydrążonej cylindrycznej części zespołu grzejnego (fig. 8), która stanowi część kanału 140. Ta długość 1jest mniejsza niż połowa długości fali promieniowania mikrofalowego użytego do ogrzewania. Jest to godne uwagi o tyle, że przy określonej odległości pomiędzy dwiema membranami odsprzęgającymi 146 i przy określonej średnicy di tej części zespołu grzejnego, która stanowi część kanału 140, tylko rodzaje fal najkorzystniejsze dla proponowanego procesu grzania mogą przebiegać pomiędzy membranami odspreęgającynmi 146. Mogą być to przykładowo fale typu TMnn. Dwie rury 141 i 142 (fig. 9) są umieszczone tak, że ich osie wzdłużne przebiegają w pewnej odległości b od siebie tak, że składowe pola elektrycznego fal mają wtedy maksimum na osi wzdłużnej tych dwóch rur, co powoduje bardzo dobre przenoszenie energii do materiału odlewniczego płynącego w rurach 141 i 142. Sprawność, to znaczy stosunek energii cieplnej wytwarzanej w materiale odlewniczym do energii elektrycznej doprowadzanej do magnetronu, może w tym przypadku wynosić do 70%.

Wewnętrzna średnica di tej części kanału jest tak wybrana, że wynosi ona w przybliżeniu di = n x Kg/1,236, gdzie n oznacza liczbę naturalną (1,2,3...), a Kg oznacza długość fali promieniowania w falowodzie 1471. Część kanału 140 ma ponadto długość 1 wybraną z grubsza w zakresie = di/2 przy czym możliwe jest, by ta długość 1 zmieniała się wokół tej wartości di/2 o stałą A, która zależy od częstotliwości promieniowania i od materiału odlewniczego płynącego poprzez rurę. Ta stała A jest odwrotnie proporcjonalna do użytej częstotliwości i do stałej dielektrycznej eo x ε materiału odlewniczego, a więc

A~ 1/(eo x ε x f).

Wybór długości I części kanału 140 jest taki, że składowa pola elektrycznego fali ma minimum na przejściu przez membranę odsprzęgającą. W zasadzie możliwejest osiągnięcie tego

175 214 bzz sdzcjalnech środków odldrzęgających, alz nawzt w takim przypadku ścianki zamykającz oczewiściz muszą być zaltolowanz pomiędzy dolzczzgólnymi zzsdoł4mi w czlu utworzznia komory rzzonansowzj dla rozchodzączj się fali. Mzmbrana odsprzęgająca 146 niz musi jzdnak mizć lzja drzzbizgajączgo zgodniz z krzywą wykładniczą.

Odlzgłość b pomiędzy wzdłużnymi osiami dwóch rur 141 i 142 jzst dokładniz wybrana jako funkcja wartości śrzdnicy dr (fig. 7) rur 141 i 142. Dla śrzdnic dr w z4krzsiz di/4 < dr < di/2 odlzgłość b pomiędzy osiami wzdłużnymi rur możz wynosić b - di/2 a dla śrzdnic dr w zakrzsiz dr < di/4 odlzgłość b pomiędzy osiami wzdłużnymi rur możz wynosić b — di/2 + c + dr, przy czym współczynnik c w zalzżności od wartości średnicy rury dr lzży w zakrzsiz 0,5 · < c < 1,2.

W takim przypadku równizż możliwz jzst w z4ladzig stosowaniz rur, którz drzzbizgają wzdłuż linii śrubowzj, wokół odpowizdnizj osi wzdłużuzj, aby przzz to wydłużyć drogę, na którzj matzriał odlzwniczy jzst nagrzewany w pizcu. Trzzba przy tym oczewiściz starać się zapzwnić odpowizdni rozkład maksimów lkSadowzj pola zlzktrycznzgo fali w komorzz rzzon4nsowzj.

Nakly równizż zauważyć, żz osiz sąsizdnich falowodów w omówionych tu przykładowym wykonaniu tworzą kąt (β = 45° (fig. 7), przy czym kąt tzn jzst jzdnak całkowiSz dowolny ijzst określany po prostu z przyczyn konstrukcyjnych tak, żzby ląlizdniz magnztrony i falowody dołączonz do nich niz drzgszk4dz4Se soSz drzzltrzznnig i mogły być rozmiglzczong w sposób oszczędzający mizjlcz. Wybraniz kąta β pomiędzy osiami sąsizdnich falowodów niz ma jzdnak nic wspólnzgo z odldrzęganizm sąsizdnich magnztronów.

Na fig. 11 pokazano wrzszciz dalszą przykładową rzalizację kanału i kilku dalszych lzczzgółów konstrukcji pizca w urządzzniu wzdług wynalazku. Można zobaczyć tu, żz dwa moduły pokazanz na fig. 6, z których każdy zawizra trzy oddzizlnz zzldoSe grzzjnz, są zmontowanz modułowo, by utworzyć kanał posiadający szzść zzsdoSów grzzjnych. Jzst to lzczzgólniz korzysta, wtzde, jzśli większz ilości matzriału odlzwniczzgo trzzba nagrzzwać w krótkim c/niz, a w konszkwzncji trzzba dostarczyć więczj znzrgii w postaci promizniowania mikrofalowzgo, donizw4e trzzba równize nagrzzwać większą ilość m4tzriaSu zdlzwniczzgo. T aka konstrukcja moduSowajzst bardzo korzystna, donizw4e doszczzgólnz moduły można łatwo montować i w kznlzkwzncji moeliwzjzst równigż konstruowaSz pizców o n4wgt większzj mocy przy użyciu takich samych modułów po prostu drzzz łączzniz kilku zddzizlnych modułów jzdzn za drugim.

Claims (15)

1. Sposób wytwarzania stałych odlewów z zasadniczo ciekłego, reaktywnego medium, stanowiącego materiał odlewniczy, który powyżej swej temperatury żelowania reaguje tworząc materiał stały, w którym doprowadza się materiał odlewniczy ze zbiornika zasilającego do formy odlewniczej, przy czym stosuje się temperaturę materiału odlewniczego w zbiorniku zasilającym wynoszącą znacznie poniżej jego temperatury żelowania oraz temperaturę formy odlewniczej wynoszącą powyżej temperatury żelowania materiału odlewniczego, znamienny tym, że materiał odlewniczy podgrzewa się, zasadniczo bezpośrednio przed wprowadzeniem go do formy odlewniczej, do temperatury w pobliżu, ale poniżej temperatury żelowania materiału odlewniczego, tak, że jest on jeszcze w stanie odpowiednim do wprowadzenia do formy odlewniczej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako materiał odlewniczy stosuje się mieszaninę dwuglicydowego estru kwasu sześciohydroftalowego, bezwodnika kwasu sześciohydroftalowego, benzylodwumetyloaminy i proszku z silanowanego kwarcu w stosunku wynoszącym: w przybliżeniu 100 części wagowych dwuglicydowego estru kwasu sześciohydroftalowego: w przybliżeniu 90 części wagowych bezwodnika kwasu sześciohydroftalowego: w przybliżeniu 0,5 części wagowych benzylodwumetyloaminy: w przybliżeniu 285 części wagowych proszku z silanowanego kwarcu, przy czym stosuje się temperaturę materiału odlewniczego w zbiorniku zasilającym wynoszącą w przybliżeniu od 30°C do 60°C, korzystnie w przybliżeniu od 40°C do 50°C, następnie materiał odlewniczy podgrzewa się do temperatury w przybliżeniu od 90°C do 110°C, korzystnie w przybliżeniu od 95°C do 100°C, po czym podgrzany materiał odlewniczy wprowadza się w formę odlewniczą o temperaturze wynoszącej w przybliżeniu od 130°C do 150°C, korzystnie w przybliżeniu od 140°C do 145°C.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał odlewniczy powtarzalnie przeprowadza się przez piec i wystawia się go na działanie grzejne promieniowania elektromagnetycznego.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że materiał odlewniczy prowadzi się przez piec wzdłuż linii śrubowej.

5. Urządzenie do wytwarzania stałych odlewów z zasadniczo ciekłego, reaktywnego medium, stanowiącego materiał odlewniczy, który po osiągnięciu swej temperatury żelowania reaguje tworząc materiał stały, wyposażone w zbiornik zasilający służący do dostarczania materiału odlewniczego, w którym temperatura tego materiału wynosi poniżej jego temperatury żelowania, oraz w środki do doprowadzania materiału odlewniczego do formy odlewniczej, której temperatura wynosi powyżej temperatury żelowania materiału odlewniczego, znamienne tym, że bezpośrednio przed formą odlewniczą (5) znajduje się piec (4) do podgrzewania materiału odlewniczego, w którym to piecu (4) mikrofalowe zespoły grzejne (44; 143,144,145) są oddzielone od siebie za pomocą membrany odsprzęgającej (45; 146), umieszczonej w kanale (40; 140) i usytuowanej pomiędzy dwoma sąsiednimi zespołami grzejnymi (44; 143,144,145) lub radiatorami (44a, 44b; 147) w przybliżeniu pod kątami prostymi do kierunku przepływu, natomiast rura (43; 141, 142) przez którą przepływa medium, jest przeprowadzona przez przejście w membranie odsprzęgającej (45; 146), dzięki czemu ta membrana (45; 146) stanowi również podparcie dla rury (43; 14:1,142).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że pomiędzy zbiornikiem zasilającym (1) a piecem (4) jest umieszczony oddzielny zbiornik ciśnieniowy (2), z którego materiał odlewniczy jest pobierany i doprowadzany poprzez piec (4) do formy odlewniczej (5).

175 214

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zbiornik ciśnieniowy (2) jest umieszczony na wadze (3), która po pobraniu ustawianej ilości materiału odlewniczego ze zbiornika ciśnieniowego (2) wysyła sygnał do urządzenia sterującego (7), które na podstawie tego sygnału zwiększa ciśnienie, pod którym materiał odlewniczy jest transportowany ze zbiornika ciśnieniowego (2) do formy odlewniczej (5).

8. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że membrana (45)jest tak skonstruowana, że tworzy lej skierowany ku jej przejściu dla rury, a tworząca tego leja w kierunku wzdłużnym, patrząc w płaszczyźnie przekroju wzdłużnego, jest zgodna z funkcją wykładniczą mającą wykładnik ujemny.

9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że funkcja wykładnicza, z którą jest zgodna tworząca leja membrany w kierunku wzdłużnym, jest opisana równaniem.

a(z)=a1 x exp-(3,13 x 10⁹xkxzx (1-fc/f)²) gdzie z oznacza współrzędną na osi wzdłużnej (L), a (z) oznacza odległość odpowiedniego punktu tworzącej leja od osi wzdłużnej, a1 oznacza odległość od osi wzdłużnej (L) na początku leja, to znaczy kiedy z = 0, k oznacza numer fali φ tłumienność w dB składowej powrotnej fali w porównaniu ze składową docelową, fc oznacza minimalną możliwą częstotliwość, to znaczy dolną częstotliwość graniczną, a f oznacza rzeczywistą częstotliwość fali.

10. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że falowody (442) sąsiednich radiatorów (44a, 44b) są tak rozmieszczone wzdłuż kanału, że uchodzą w kanał (40), przy czym każdy jest przestawiony na obwodzie kanału (40) o kąt (a), który korzystnie wynosi w przybliżeniu 90°.

11. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że w kanale (140) jest umieszczona rura doprowadzająca (141) i rura powrotna (142), przy czym nagrzewane medium przepływa najpierw prze rurę doprowadzającą (141), a następnie przez rurę powrotną (142), a osie wzdłużne tych dwóch rur (141, 142) są usytuowane w pewnej odległości od osi wzdłużnej (L) kanału (140) dobranej tak, że składowa pola elektrycznego promieniowania ma maksimum na osi wzdłużnej tych dwóch rur (141,142).

12. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że ma konstrukcję modułową, a każdy oddzielny moduł zawiera elektromagnetyczny radiator (147) posiadający falowód (1471), który uchodzi w część kanału (140) ograniczoną przy każdym końcu przez membrany odsprzęgające (146), tworzące komorę rezonansową, w którąjest wprowadzane promieniowanie elektromagnetyczne, i przez które za pomocą przejść (1461,1462) w membranach odsprzęgających (146) jest prowadzona przynajmiej jedna oddzielna rura (141, 142), przez którą przepływa nagrzewane medium.

13. Urządzenie według zastrz. 10 albo 12, znamienne tym, że w falowodzie (1471) jest umieszczona przemieszczana śruba dostrojcza (1473), którą można przestawić tak, że stanowi ona rozwarcie da! fali przychodzącej od kanału (140) i zwarcie dla fali odchodzącej do kanału (140).

14. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że część kanału (140) ma kształt wydrążonego cylindra i ma średnicę wewnętrzną (di), która jest tak wybrana, że wynosi w przybliżeniu di = n xKg/1,236, gdzie n oznacza liczbę naturalną, natomiast oznacza długość fali promieniowania w falowodzie (1471), przy czym cześć kanału (140) ma długość (1) mniejszą niż połowa długości fali, wybraną z grubsza w zakresie

1 = di/2, przy czym długość ta może być zmieniana o stałą A, która zależy od częstotliwości promieniowania i od medium płynącego poprzez rurę (141,142) a wybór długości (1) tej części kanału (140) jest taki, że składowa pola elektrycznego promieniowania ma minimum na przejściu poprzez membranę odsprzęgającą (146)

175 214

15. Urządzenie wedhig zastrz. 11 albo 14, znamiennie tym, ze odległość (b) pomiędzy osiami wzdłużnymi rury doprowadzającej (141) i rury powrotnzj (142) wynosi b - di/2, śla średnic (dr) rury w zakrzsiz di/4 < ś_r < śi/2, a odległość (b) pomiędzy osiami wzdłużnymi rury doprowadzającej i rury powrotnej wynosi b ~ di/2 + c x dr dla śrzdnic (dr) rury w zakrzsiz dr < di/4, przy czym współczynnik c jzst w zakrzsiz 0,5 < c < 1,2.