PL234882B1 - Węzeł konstrukcyjny połączenia podzespołu chłodnicy z gniazdem formy odlewniczej i elementem tulejowym doprowadzającym stopione aluminium lub jego stopy do tej formy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest węzeł konstrukcyjny, połączenia podzespołu chłodnicy z gniazdem formy odlewniczej i elementem tulejowym doprowadzającym stopione aluminium lub jego stopy do tej formy, stosowanego w procesie odlewania grawitacyjnego i pod niskim ciśnieniem, zwłaszcza stopu aluminium do metalowej formy odlewniczej.

Znany z publikacji na stronie internetowej https://www.google.pl/serch.!q=2.6.2 odlewanie + w + formach + trwałych, sposób odlewania grawitacyjnego (kokilowego) pod niskim ciśnieniem polega na tym, że metalowa forma jest zamontowana powyżej szczelnego pieca zawierającego ciekły metal na przykład stop aluminium, natomiast wyłożona materiałem ogniotrwałym rura znośna doprowadzająca rozciąga się od dolnej części tej formy metalowej do pieca z tym ciekłym metalem, do którego d oprowadzane jest powietrze pod ciśnieniem, wynoszącym 15-100 kPa, w wyniku czego ten ciekły metal podnosi się wewnątrz tej rury i wpływa do komory metalowej formy odlewniczej z przepływem o małej turbulencji. Po zakrzepnięciu metalu w tej formie zostaje odcięty dopływ powietrza do tego pieca, w wyniku czego pozostały ciekły metal znajdujący się w tej rurze doprowadzającej spływa z powrotem do tego pieca, a odlew wypełniający komorę formy metalowej poddaje się studzeniu sprężonym powietrzem lub wodą doprowadzoną do kanałków wykonanych w tej formie.

Z opisu patentowego nr EP1157765 znane jest urządzenie połączone z układem chłodzenia wodą do bezpośredniego chłodzenia urządzenia do półciągłego odlewania metalu, zwłaszcza do odlewania wlewków aluminiowych, obejmującego jedną lub większą ilość kokili rozmieszczonych w konstrukcji ramowej z integralną skrzynką rozdzielczą wody, przy czym kokila (kokile) ma/mają komorę formy otoczoną przepuszczalnymi elementami w ściance, przeznaczonymi do doprowadzenia oleju i/lub gazu i jest (są) otwarta (otwarte) od góry otworem do doprowadzenia roztopionego metalu. Na początku każdej operacji odlewania kokila jest (są) zamknięte od dołu za pomocą ruchomego wspornika, a metal chłodzony jest w dwóch etapach, poprzez chłodzenie pierwotne w komorze formy i chłodzenie wtórne poprzez bezpośrednie chłodzenie wodą natychmiast poniżej obszaru chłodzenia pierwotnego. Układ chłodzenia tego urządzenia obejmuje jeden lub większą ilość kanałów chłodzących wykonanych w bocznej ściance kokili z dwoma rurowymi instalacjami - dopływową i odpływową do doprowadzania i odprowadzania wody chłodzącej, natomiast dwa pierścienie uszczelniające są rozmieszczone w obszarze powyżej kanału chłodzącego i/lub pierwotnej komory chłodzenia pomiędzy kokilą i skrzynką rozdzielczą wody, przy czym kanał ten albo wywiercony otwór prowadzi od obszaru pomiędzy dwoma tymi pierścieniami uszczelniającymi i przebiega przez ścinkę w skrzynce rozdzielczej wody dla odprowadzania wody przeciekającej poza jeden z tych pierścieni uszczelniających na zewnątrz urządzenia odlewniczego.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 182244 znany jest sposób sytuowania ochładzalników w formach odlewniczych dla schładzania odlewów polegający na tym, że ochłodzalniki usytuowane są w formie z co najmniej jednej strony odlewu, poza jego strefami brzegowymi i węzłami cieplnym w grupach po kilka ochładzalników każda tak, że każdy z nich styka się z powierzchnią główną odlewu.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 186378 znany jest sposób odlewania odlewów metalowych, w którym do odprowadzania ciepła z tego odlewu stosowana jest chłodnica denna stanowiąca niezależny układ rurowy do lokalnego lub dennego odprowadzania ciepła z odlewu, które następuje w wyniku przepływu, przez ten układ rurowy sprężonego powietrza. Poza tym niezależne lokalne układy rurowe oraz denny układ rurowy stanowią układ chłodzenia odlewu realizowany w kilku wyznaczonych strefach przestrzennych formy i jest regulowany w każdej strefie niezależnie od siebie. Konstrukcja tych lokalnych układów rurowych jest skomplikowana, a prędkość procesu chłodzenia jest spowalniana.

Znana z polskiego opisu patentowego nr PL 219714 B1 płyta chłodząca materiał odlewany w formach odlewniczych sterująca procesem krzepnięcia posiadająca płaski kształt wewnątrz której posadowione są elementy rurowe o profilu wężownicy przez które przepływa powietrze charakteryzuje się tym, że płaski kształt, tej płyty posiada podstawę o dowolnym kształcie, przy czym płyta chłodząca posiada korpus wewnątrz którego, wydrążony jest kanał o dowolnym kształcie jego przebiegu przez tę płytę lub kanały o profilu podwójnej wężownicy i/lub kształcie spirali wydrążone są wzdłuż lub w poprzek tej płyty, a ponadto kanał ten posiada wzdłuż swojego przebiegu otwory przelotowe z zamontowan ymi w nich dyszami o różnej konstrukcji.

Znana jest również z opisu patentowego nr CN 202447633 konstrukcja tulei wlewowej do formy odlewania kokilowego zawierająca tuleje do transportu wody charakteryzuje się tym, że dodatkowo posiada tuleję wlotową z kątowym kołnierzem pierścieniowym osadzonym na odsadzeniu pierścieniowym

PL 234 882 B1 tej tulei a na tulei do transportu wody znajduje się otwór wlotowy i wylotowy wody połączone z pierścieniowym zbiornikiem wody tworząc kanał przepływu wody wokół tulei wlotowej tej formy.

Z kolei znany z opisu patentowego nr PL/EP1855823 sposób odlewania niskociśnieniowego stopiony metal jest przenoszony przeciw działaniu siły ciężkości poprzez umieszczony od spodu formy odlewniczej otwór wlewowy do wnęki tej formy. W tym celu do roztopionego w zbiorniku metalu wprowadza się ciśnienie, które wymusza przepływ roztopionego metalu do wnęki formy odlewniczej poprzez pionowo usytuowaną rurę spełniającą funkcję kanału doprowadzającego ten stopiony metal do całkowitego wypełnienia wnęki odlewniczej, po czym dopływ tego metalu zostaje przerwany na polecenie sygnału przekazywanego przez urządzenie sterujące.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji pojemnikowej chłodnicy pionowo usytuowanej tulei z żeliwa szarego doprowadzającej pod ciśnieniem roztopiony stop aluminium lub inny stop metalu lekkiego do gniazda metalowej formy odlewniczej usytuowanej powyżej tej rury. Dalszym celem wynalazku jest opracowanie prostej i zwartej konstrukcji pojemnikowej chłodnicy o dużej wydajności chłodzenia górnego końca tej rury zwiększając jej żywotność i umożliwiającej szybki i prosty jej montaż z górnym końcem tej rury oraz jej czoła z dolnym czołem elementem tulejowego formy odlewniczej.

Istota węzła konstrukcyjnego połączenia podzespołu chłodnicy z gniazdem formy odlewniczej i elementem tulejowym doprowadzającym stopione aluminium lub jego stopy do tej formy, według wynalazku polega na tym, że podzespół chłodnicy tego węzła stanowi cylindryczny pojemnik, którego górne dno i dolne dno mają wykonane współosiowo usytuowane względem siebie dwa okrągłe otwory posiadające zewnętrzne odsadzenia pierścieniowe, których wewnętrzne powierzchnie wyposażone są w uszczelki pierścieniowe oraz osadzona szczelnie w tych odsadzeniach pionowo usytuowana żeliwna tuleja żaroodporna z jej podzespołem którego górny koniec osadzony jest w czołowym wewnętrznym pierścieniowym wyjęciu elementu tulejowego formy odlewniczej poprzez górne czoło tulejki i górne czoło wkładki tego podzespołu.

Korzystnym jest gdy dolne dno cylindrycznego pojemnika podzespołu chłodnicy wyposażone jest w tulejowy króciec doprowadzający pod ciśnieniem czynnik chłodniczy do tego pojemnika oraz w tulejowy króciec do odprowadzania wymuszeniem grawitacyjnym tego czynnika chłodniczego, natomiast górne dno tego pojemnika wyposażone jest w tulejowy króciec odprowadzający ogrzany czynnik, chłodniczy.

Korzystnym jest również gdy dolny tulejowy króciec chłodnicy ma średnicę 01 stanowiącą 1/5 średnicy 0 króćca górnego tej chłodnicy.

Korzystnym jest także, gdy podzespół górnego końca tulei wykonanej z żeliwa szarego posiada tulejkę pokrytą warstwą zabezpieczenia dyfuzyjnego, której dolny koniec ma zewnętrzne pierścieniowe odsadzenie z wewnętrznym obwodowym wyjęciem profilowym, w którym osadzony jest profilowy element uszczelniający, natomiast górne czoło tulejki posiada wykonane wewnętrzne pierścieniowe wyjęcie z osadzoną w nim żaroodporną pierścieniową wkładką, której dolne czoło przylega do górnego czoła tej tulei doprowadzającej pod ciśnieniem stopione aluminium do metalowej formy odlewniczej.

Wykonanie pojemnikowej chłodnicy górnego końca tulei z żeliwa szarego żaroodpornego doprowadzającej stopiony stop aluminium do gniazda formy odlewniczej w kształcie okrągłego pojemnika z osiowymi otworami w jego obu dnach, którego dolne dno wyposażone jest w tulejowy króciec doprowadzający ciekłe chłodziwo pod ciśnieniem do wnętrza pojemnika oraz w tulejowy rezerwowy króciec, a osiowy otwór w zewnętrzne odsadzenie pierścieniowe z osadzoną w nim uszczelką, a jego górne dno w tulejowy króciec odprowadzający ogrzane chłodziwo, a osiowy otwór również w zewnętrzne ods adzenie pierścieniowe z osadzoną w nim uszczelką, pozwoliło na łatwe i szczelne połączenie tej chłodnicy z górnym końcem tej tulei oraz na szybką wymianę doprowadzonego chłodzenia, zwiększając tym samym wydajność tej formy odlewniczej. Z kolei wykonanie na górnym końcu i czole tulei z żeliwa szarego podzespołu utworzonego z osadzonej na nim szczelnie profilowej tulejki pokrytej warstwą zabezpieczenia dyfuzyjnego z osadzoną w jej górnym końcu profilową wkładką ceramiczną żaroodporną, które wraz z tą tulejką osadzone są w wyjęciu czołowym elementu tulejowego formy odlewniczej pozwoliło na odizolowanie górnego końca tej tulei od nagrzanego do 700°C - 720°C stopu aluminium, zwiększając tym samym jej żywotność kilkakrotnie w porównaniu do rozwiązań nie posiadających tego typu żaroodpornego podzespołu,.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia węzeł konstrukcyjny połączenia podzespołu chłodnicy z gniazdem formy odlewniczej i elementem tulejowym doprowadzającym stopione aluminium lub jego stopy do tej formy, w widoku

PL 234 882 B1 z przodu, fig. 2 - ten sam węzeł konstrukcyjny w pionowym przekroju osiowym, a fig. 3 - ten sam węzeł konstrukcyjny w stanie rozłożenia jego elementów składowych w widoku perspektywicznym.

Węzeł konstrukcyjny według wynalazku składa się z podzespołu chłodnicy 1 oraz z osadzonego szczelnie w jej współosiowo usytuowanych dennych okrągłych otworach 2 i 3 podzespołu 4 górnego końca pionowo usytuowanej tulei 5 wykonanej z żeliwa szarego o wysokiej żaroodporności, który osadzony jest w czole 6 dolnego końca elementu tulejowego 7 formy odlewniczej nie pokazanej na rysunku.

Podzespół chłodnicy 1 tego węzła konstrukcyjnego stanowi cylindryczny pojemnik 8, który w górnym dnie 9 ma wykonany osiowy górny otwór 2 z zewnętrznym pierścieniowym odsadzeniem 10 wyposażonym w uszczelkę pierścieniową 11 osadzoną w kanałku jego wewnętrznej powierzchni, a obok pionowej ścianki 12 pojemnika 8 dno to wyposażone jest w zewnętrzny górny tulejowy króciec 13 o średnicy 0 odprowadzającej ciekłe ogrzane chłodziwo z tego pojemnika na zewnątrz, natomiast w dolnym dnie 14 pojemnik ten ma wykonany koncentrycznie usytuowany z górnym otworem 2 dolny otwór 3 z zewnętrznym pierścieniowym odsadzeniem 15 wyposażonym w uszczelkę pierścieniową 16 osadzoną także w kanałku jego wewnętrznej powierzchni, a obok pionowej ścianki 12 pojemnika 9 jego dolne dno 14 wyposażone jest w zewnętrzny tulejowy króciec 17 o średnicy 01 odprowadzający wymuszeniem grawitacyjnym również ogrzane ciekłe chłodziwo z tego pojemnika, który usytuowany jest naprzeciw górnego króćca 13, natomiast po przeciwnej stronie króćca 17 dno 14 posiada tulejowy króciec 18 doprowadzający pod ciśnieniem ciecz chłodzącą do pojemnika 8 chłodnicy 1. Dolny tulejowy króciec 17 chłodnicy 1 ma średnicę 01 stanowiącą 1/5 średnicy 0 króćca górnego 13, natomiast jako ciekły czynnik chłodniczy stosuje się wodę i/lub glikol. Z kolei podzespół 4 górnego końca pionowo usytuowanej żeliwnej tulei 5 stanowi tulejka 19, której dolny koniec ma zewnętrzne pierścieniowe odsadzenie 20 z wewnętrznym obwodowym wyjęciem profilowym 21, wykonanym w jego czole i na wewnętrznej jego powierzchni, w którym osadzony jest element uszczelniający 22 o profilu dostosowanym do wyjęcia 21, natomiast górne czoło tulejki 19 posiada wykonane wewnętrzne pierścieniowe wyjęcia 23, w którym osadzona jest pierścieniowa żaroodporna wkładka 24 o kształcie wewnętrznym utworzonym z profilu odwróconego stożka ściętego 25 zakończonego profilem pierścieniowym 26, przy czym dolne czoło tej wkładki przylega do górnego czoła 27 tulei 5, a górne czoło 28 tulejki 19 i czoło 29 osadzonej w niej wkładki 24 osadzone są w wewnętrznym pierścieniowym wyjęciu 30 czoła 6 elementu tulejowego 7 formy odlewniczej, natomiast górny koniec tulejki 19 osadzony jest w odsadzeniu pierścieniowym 10 z uszczelką pierścieniową 11 pojemnika chłodnicy 1, a dolna część żeliwnej tulei 5 osadzona jest w odsądzeniu pierścieniowym 15 z uszczelką pierścieniową 16 tego pojemnika. Poza tym powierzchnię tulejki 19 pokryto warstwą zabezpieczenia dyfuzyjnego, poddając ją dyfuzyjnemu azotowaniu oraz nałożeniu powłoki wielowarstwowej - AlTiN/AlCrSiN/VZrN - odpornej na utlenianie do temperatury 1000°C.

Tuleja żeliwna 5 o wysokiej żaroodporności połączona szczelnie z piecem nie pokazanym na rysunku wytwarzającym stop aluminium o temperaturze około 720°C, w znany sposób pod ciśnieniem 3 bar wprowadza ten stop poprzez element tulejowy 7 do metalowej formy odlewniczej do czasu wypełnienia jej gniazda po czym następuje wstrzymanie dostarczania tego stopu do tej tulei żeliwnej, a w czasie dostarczania tego stopionego stopu do formy odlewniczej górny króciec tulei żeliwnej 5 ulega silnemu nagrzaniu, wówczas po wyłączeniu przez system sterujący tego pieca nie pokazanego na rysunku dostarczania tego ciekłego stopu do tulei żeliwnej 5 tulejowym króćcem 18 doprowadza się pod ciśnieniem zimną wodę do pojemnika 8 chłodnicy 1, która otaczając górny koniec tej rury wraz z jej podzespołem 4 dokonuje ich szybkiego ochłodzenia, a ogrzana woda pod ciśnieniem jest odprowadzana z pojemnika 8 tej chłodnicy na zewnątrz poprzez górny tulejowy króciec 13 oraz dodatkowo w razie potrzeby grawitacyjnie poprzez zapasowy dolny tulejowy króciec 17 o średnicy 01 mniejszej od średnicy 0 górnego króćca 13.

Po zakrzepnięciu stopu aluminium w tej formie odlewniczej i wyjęciu go z niej cykl zalewania gniazda tej formy i chłodzenia żeliwnej tulei 5 wraz z jej podzespołem 4 się powtarza.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Węzeł konstrukcyjny połączenia podzespołu chłodnicy z gniazdem formy odlewniczej i elementem tulejowym doprowadzającym stopione aluminium lub jego stopy do tej formy, znamienny tym, że podzespół chłodnicy (1) tego węzła stanowi cylindryczny pojemnik (8), którego górne dno (9) i dolne dno (14) mają wykonane współosiowo usytuowane względem siebie okrągłe otwory (2 i 3) posiadające zewnętrzne odsadzenia pierścieniowe (10 i 15), których

PL 234 882 B1 wewnętrzne powierzchnie wyposażone są w uszczelki pierścieniowe (11 i 16) oraz osadzona szczelnie w tych odsadzeniach pionowo usytuowana żeliwna tuleja żaroodporna (5) z jej podzespołem (4) którego górny koniec osadzony jest w czołowym wewnętrznym pierścieniowym wyjęciu (30) elementu tulejowego (7) formy odlewniczej poprzez górne czoło (28) tulejki (19) i górne czoło (29) wkładki (24) tego podzespołu.

2. Węzeł konstrukcyjny według zastrz. 1 znamienny tym, że dolne dno (14) cylindrycznego pojemnika (8) wyposażone jest w tulejowy króciec (18) doprowadzający pod ciśnieniem czynnik chłodniczy do tego pojemnika oraz w tulejowy króciec (17) do odprowadzania wymuszeniem grawitacyjnym tego czynnika chłodniczego, natomiast górne dno (9) tego pojemnika wyposażone jest w tulejowy króciec (13) odprowadzający ogrzany czynnik chłodniczy.

3. Węzeł konstrukcyjny według zastrz. 1 albo 2 znamienny tym, że dolny tulejowy króciec (17) chłodnicy (1) ma średnicę 01 stanowiącą 1/5 średnicy 0 króćca górnego (13).

4. Węzeł konstrukcyjny według zastrz. 1 znamienny tym, że podzespół (4) górnego końca tulei (5) wykonanej z żeliwa szarego posiada tulejkę (19) pokrytą warstwą zabezpieczenia dyfuzyjnego, której dolny koniec ma zewnętrzne pierścieniowe odsadzenie (20) z wewnętrznym obwodowym wyjęciem profilowym (21), w którym osadzony jest profilowy element uszczelniający (22) , natomiast górne czoło tulejki (19) posiada wykonane wewnętrzne pierścieniowe wyjęcie (23) z osadzoną w nim żaroodporną pierścieniową wkładką (24), której dolne czoło przylega do górnego czoła (27) tej tulei (5) doprowadzającej pod ciśnieniem stopione aluminium do metalowej formy odlewniczej.