RU168841U1

RU168841U1 - STAND FOR RESEARCH OF LAYERED GATE SYSTEMS

Info

Publication number: RU168841U1
Application number: RU2016103581U
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Васенин; Алексей Васильевич Богомягков; Максим Сергеевич Нагаев; Константин Владимирович Шаров
Original assignee: Валерий Иванович Васенин
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2017-02-21

Abstract

Полезная модель относится к литейному производству, в частности к стендам для исследования литниковых систем. Стенд состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, переходника 3, удлинителя 4, тройника 5, соединительных трубок 6, сменных модулей 7, крестовин 8, пьезометров 9, 10 и 11. Для слива излишек жидкости в литниковой чаше 1 прорезана щель 12. Для закрывания отверстий в сменных модулях 7 и крестовинах 8 стенд снабжен пробками 13. Все элементы стенда (кроме стеклянных пьезометров) выполнены из стали. Соединение элементов стенда произведено за счет посадок без резьбы и уплотнительных прокладок. Стенд дополнительно содержит крестовины 8. В вертикально расположенных отверстиях крестовин 8 установлены соединительные трубки 6 для соединения крестовин по вертикали. В горизонтально расположенных отверстиях крестовин 8 установлены соединительные трубки 6, другим концом входящие в сменные модули 7. Такая конструкция стенда позволяет исследовать ярусные литниковые системы: измерять напоры жидкости в стояке и соединительных трубках, определять скорости и расходы жидкости в питателях сменных модулей, расход жидкости во всей системе при разном количестве работающих питателей, расположенных на разных уровнях (ярусах). 10 ил.The utility model relates to foundry, in particular to stands for the study of gate systems. The stand consists of a sprue bowl 1, a riser 2, an adapter 3, an extension 4, a tee 5, connecting tubes 6, replaceable modules 7, crosspieces 8, piezometers 9, 10 and 11. To drain excess liquid in the sprue bowl 1, a slot 12 is cut. For closing holes in plug-in modules 7 and crosspieces 8, the stand is equipped with plugs 13. All elements of the stand (except glass piezometers) are made of steel. The connection of the elements of the stand made by landings without threads and gaskets. The stand further comprises cross pieces 8. In the vertically arranged holes of the cross pieces 8, connecting tubes 6 are installed for connecting the cross pieces vertically. In the horizontally located holes of the crosspieces 8, connecting tubes 6 are installed, the other end of which is included in the replaceable modules 7. This stand design allows you to explore longline gating systems: measure the pressure of the liquid in the riser and connecting tubes, determine the speed and flow rate of the fluid in the feeders of the replaceable modules, fluid flow rate the whole system with a different number of working feeders located at different levels (tiers). 10 ill.

Description

Полезная модель относится к литейному производству, в частности к стендам для исследования литниковых систем.The utility model relates to foundry, in particular to stands for the study of gate systems.

Известен стенд для исследования литниковых систем (Рабинович Б.В. "Введение в литейную гидравлику". - М.: Машиностроение, 1966. - с. 335). Стенд состоит из литниковой чаши, стояка, коллектора и питателей. Все элементы стенда выполнены из прозрачной пластмассы. Стояк имеет круглое поперечное сечение и выполнен сужающимся книзу. Коллектор имеет трапецеидальное поперечное сечение и плоскую крышку. В коллекторе прорезаны питатели трапецеидального поперечного сечения.A well-known stand for the study of gate systems (BV Rabinovich, "Introduction to foundry hydraulics." - M.: Mechanical Engineering, 1966. - S. 335). The stand consists of a sprue bowl, riser, collector and feeders. All elements of the stand are made of transparent plastic. The riser has a circular cross section and is made tapering downward. The collector has a trapezoidal cross section and a flat cover. Trapezoidal cross section feeders are cut in the collector.

Недостатком стенда является то, что его можно использовать для исследований только одной простой литниковой системы - L-образной и нельзя применять при исследовании ярусных литниковых систем, питатели которых расположены на разных уровнях (ярусах). Размеры коллектора и питателей можно менять, только изготовив новый стенд. Изготовить участки коллектора разных внутренних диаметров невозможно. Кроме того, в этой литниковой системе не измеряются напоры жидкости в разных сечениях системы.The disadvantage of the stand is that it can be used to study only one simple sprue system - L-shaped and cannot be used to study long-run sprue systems, the feeders of which are located at different levels (tiers). The dimensions of the collector and feeders can only be changed by making a new stand. It is impossible to produce collector sections of different internal diameters. In addition, in this gating system, the pressure of the liquid is not measured in different sections of the system.

Известен также стенд для исследования ярусных литниковых систем (патент на полезную модель № 116237 от 11.01.2012 г. "Стенд для исследования литниковых систем"). Стенд состоит из литниковой чаши, стояка, переходника, удлинителя, тройника, сменных модулей, соединительных трубок, пьезометров в стояке, удлинителе и соединительных трубках. Стояк выполнен круглого поперечного сечения. Сменный модуль представляет собой часть коллектора и питатель.There is also a stand for the study of longline gating systems (patent for utility model No. 116237 dated January 11, 2012, "Stand for the study of gating systems"). The stand consists of a sprue bowl, riser, adapter, extension cord, tee, replaceable modules, connecting tubes, piezometers in the riser, extension cord and connecting tubes. The riser is made of circular cross section. The replacement module is part of the collector and feeder.

Недостатком стенда является то, что его можно использовать для исследования ярусных литниковых систем с одним питателем на ярусе, а питатели находятся в одной вертикальной плоскости. Расчету такие литниковые системы не поддаются, так как уравнение Бернулли выведено для потока с неизменным расходом, то есть для литниковой систем с одним питателем. А в ярусной литниковой системе происходит деление потока в конце удлинителя и раздача потока по питателям, расположенным на разных уровнях.The disadvantage of the stand is that it can be used to study longline gating systems with one feeder per tier, and the feeders are in the same vertical plane. Such gating systems cannot be calculated, since the Bernoulli equation is derived for a flow with a constant flow rate, that is, for gating systems with a single feeder. And in the long-run gating system, the flow is divided at the end of the extension and the flow is distributed to feeders located at different levels.

Признаки известного стенда, являющиеся общими с признаками предлагаемого стенда, - литниковая чаша, стояк, переходник, удлинитель, тройник, сменные модули, выполненные в виде части коллектора с питателем, соединительные трубки, пьезометры в стояке, удлинителе и соединительных трубках.Signs of a well-known stand, which are common with the signs of the proposed stand, are the sprue bowl, riser, adapter, extension, tee, replaceable modules made as part of a collector with a feeder, connecting tubes, piezometers in the riser, extension and connecting tubes.

Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, - создание стенда, позволяющего исследовать ярусную литниковую систему с разным количеством питателей на ярусе.The task the proposed utility model is aimed at is the creation of a test bench that allows one to study a long-run sprue system with a different number of feeders per tier.

Поставленная задача решена за счет того, что известный стенд для исследования ярусных литниковых систем, содержащий соединенные между собой посредством посадок без резьбы и уплотнительных прокладок литниковую чашу, стояк, переходник, удлинитель, тройник, сменные модули, выполненные в виде части коллектора с питателем, соединительные трубки и пьезометры, установленные в стояке, удлинителе и соединительных трубках, дополнительно содержит крестовины, в вертикально расположенных отверстиях, в которых установлены соединительные трубки для соединения крестовин по вертикали, в горизонтально расположенных отверстиях крестовин установлены соединительные трубки, другим концом входящие в сменные модули, при этом для закрывания отверстий в сменных модулях и крестовинах стенд снабжен пробками.The problem is solved due to the fact that the well-known stand for the study of longline gating systems, containing a sprue bowl, riser, adapter, extension, tee, interchangeable modules made as part of a collector with a feeder, interconnected by means of fits without thread and gaskets tubes and piezometers installed in the riser, extension cord and connecting tubes, further comprises crosses, in vertically arranged holes in which connecting tubes for compound crosspieces vertically, horizontally disposed openings crosspieces connecting tube mounted, the other end included in replaceable modules, wherein for closing the openings in the replaceable modules and crossings stand provided with stoppers.

Признаки заявляемого технического решения, являющиеся отличительными от прототипа, - стенд дополнительно содержит крестовины, в вертикально расположенных отверстиях, в которых установлены соединительные трубки для соединения крестовин по вертикали, в горизонтально расположенных отверстиях крестовин установлены соединительные трубки, другим концом входящие в сменные модули, при этом для закрывания отверстий в сменных модулях и крестовинах стенд снабжен пробками.Signs of the proposed technical solution, which are distinctive from the prototype, - the stand additionally contains crosses, in vertically arranged holes in which connecting tubes are installed to connect the crosses vertically, in horizontal holes of the crosses installed connecting tubes, the other end included in replaceable modules, while for closing holes in plug-in modules and crosspieces, the stand is equipped with plugs.

На фиг. 1 и 2 представлена схема предлагаемого стенда для исследования ярусных литниковых систем, на фиг. 3-9 - чертежи стояка, переходника, удлинителя, тройника, соединительной трубки, сменного модуля, крестовины, на фиг. 10 - фотография изготовленного стенда.In FIG. 1 and 2 show a diagram of the proposed stand for the study of longline gating systems, FIG. 3-9 are drawings of a riser, adapter, extension, tee, connecting tube, plug-in module, cross piece, in FIG. 10 is a photograph of a manufactured stand.

Стенд (фиг. 1 и 2) состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, переходника 3, удлинителя 4, тройника 5, соединительных трубок 6, сменных модулей 7, крестовин 8, пьезометров 9, 10 и 11 (показана только часть пьезометров, чтобы не загромождать схемы). Для слива излишек жидкости в литниковой чаше 1 прорезана щель 12. Для закрывания отверстий в сменных модулях 7 и крестовинах 8 стенд снабжен пробками 13. Тройник 5 делит поток жидкости на две части, из которых одна часть идет вертикально вверх, другая - вертикально вниз. Все элементы стенда (кроме стеклянных пьезометров) изготовлены из стали. Соединение элементов стенда произведено за счет посадок без резьбы и уплотнительных прокладок. В переходнике 3, тройнике 5, сменных модулях 7, крестовинах 8 пазы под удлинитель 4 и соединительные трубки 6 выполняются разверткой, а наружный диаметр удлинителя 4 и соединительных трубок 6 выполняется с расчетом получения скользящей посадки соединения удлинителя 4 с переходником 3 и тройником 5, соединительных трубок 6 со сменными модулями 7 и крестовинами 8 - для предотвращения утечки воды. Элементы стенда просты в изготовлении, а сборка стенда не вызывает затруднений. Напор в системе Н - расстояние по вертикали от уровня металла в литниковой чаше 1 до продольной оси переходника 3, удлинителя 4 и тройника 5 - поддерживался постоянным путем непрерывного доливания жидкости в чашу 1 и слива ее избытков через щель 12. Расстояние между сменными модулями 7 можно менять, не включая какие-то промежуточные сменные модули или добавляя соединительные трубки.The stand (Figs. 1 and 2) consists of a sprue bowl 1, a riser 2, an adapter 3, an extension cord 4, a tee 5, connecting tubes 6, replaceable modules 7, crosspieces 8, piezometers 9, 10 and 11 (only part of the piezometers is shown to do not clutter up the circuit). To drain excess fluid in the sprue bowl 1, a slot 12 is cut. To close the holes in the replaceable modules 7 and crosspieces 8, the stand is equipped with plugs 13. Tee 5 divides the fluid flow into two parts, of which one part goes vertically up and the other vertically down. All elements of the stand (except glass piezometers) are made of steel. The connection of the elements of the stand made by landings without threads and gaskets. In adapter 3, tee 5, plug-in modules 7, crosspieces 8, grooves for extension 4 and connecting tubes 6 are reamer, and the outer diameter of extension 4 and connecting tubes 6 is designed to obtain a sliding fit for connecting the extension 4 with adapter 3 and tee 5, connecting tubes 6 with interchangeable modules 7 and crosspieces 8 - to prevent water leakage. Elements of the stand are easy to manufacture, and assembly of the stand does not cause difficulties. The pressure in the H system — the vertical distance from the metal level in the gate 1 to the longitudinal axis of the adapter 3, extension 4 and tee 5 — was maintained constant by continuously adding liquid to the bowl 1 and draining its excess through slot 12. The distance between the replaceable modules 7 can be change without including any intermediate plug-in modules or adding connecting tubes.

Был изготовлен опытный стенд (фиг. 10). Внутренний диаметр чаши 1 составляет 272 мм, а напор в системе Н равняется 363 мм и поддерживается постоянным. Внутренний диаметр стояка - 24,08 мм. Расстояние h=124 мм. Внутренний диаметр удлинителя 4, сменных модулей 7 и крестовин 8 равен 16,03 мм. Внутренний диаметр питателей сменных модулей 7 составляет 9,03 мм.An experimental stand was made (Fig. 10). The inner diameter of the bowl 1 is 272 mm, and the pressure in the H system is 363 mm and is kept constant. The inner diameter of the riser is 24.08 mm. Distance h = 124 mm. The internal diameter of the extension cord 4, replaceable modules 7 and crosspieces 8 is 16.03 mm. The internal diameter of the feeders of removable modules 7 is 9.03 mm

Все элементы стенда (кроме стеклянных пьезометров 9, 10 и 11) изготовлены из стали. В стояке 2, удлинителе 4 и соединительных трубках 6 установлены пьезометры 9, 10 и 11 - стеклянные трубочки длиной 200-400 мм и внутренним диаметром 5 мм.All elements of the stand (except glass piezometers 9, 10 and 11) are made of steel. In the riser 2, extension 4 and connecting tubes 6 installed piezometers 9, 10 and 11 - glass tubes 200-400 mm long and an inner diameter of 5 mm.

Стенд можно собирать из сменных модулей 7 и крестовин 8 с разными внутренними диаметрами питателей, коллектора и крестовин.The stand can be assembled from removable modules 7 and crosspieces 8 with different internal diameters of feeders, collector and crosspieces.

Стенд для исследования ярусных литниковых систем работает следующим образом. Систему заполняют водой, открывают необходимое количество питателей сменных модулей, измеряют высоту (напор) столба жидкости в пьезометрах стояка, удлинителя и соединительных трубок металлической линейкой, и определяют объем W вылившейся из каждого сменного модуля жидкости в отдельную емкость за определенное время τ. Затем определяют скорость воды ν в питателе каждого сменного модуля по формуле: ν=W/Sτ, где S - площадь сечения питателя сменного модуля, м². Расход воды в питателе находят по формуле: Q=νS. Расход воды в литниковой системе определяют путем суммирования расходов воды из всех работающих питателях.The stand for the study of longline gating systems works as follows. The system is filled with water, the required number of removable module feeders is opened, the height (pressure) of the liquid column is measured in the piezometers of the riser, extension cord and connecting tubes with a metal ruler, and the volume W of the liquid poured from each removable module into a separate container for a certain time τ is determined. Then determine the water velocity ν in the feeder of each replaceable module according to the formula: ν = W / Sτ, where S is the cross-sectional area of the feeder of the replaceable module, m ² . The flow rate of water in the feeder is found by the formula: Q = νS. The flow rate in the gating system is determined by summing the flow rates of water from all working feeders.

При работе только одного питателя сменного модуля в нижнем ярусе скорость течения жидкости в нем была 2,16 м/с. При работе обоих питателей нижнего яруса скорость жидкости в каждом из них - 1,74 м/с. При действии обоих питателей нижнего яруса и одного питателя второго снизу яруса скорость жидкости в каждом из нижних питателей - 1,45 м/с, а в питателе второго снизу яруса скорость жидкости равна 1,10 м/с. В случае действия обоих питателей нижнего яруса и обоих питателей второго снизу яруса скорость жидкости в каждом из нижних питателей - 1,39 м/с, а из питателей второго снизу яруса - 0,78 м/с. При одновременной работе обоих питателей первого снизу яруса, обоих питателей второго снизу яруса и одного питателя третьего снизу яруса вода из этого питателя не течет, хотя уровень воды в литниковой чаше 1 выше уровня продольной оси отверстия в этом питателе на 115 мм.When only one feeder of the plug-in module was operating in the lower tier, the fluid flow velocity in it was 2.16 m / s. During the work of both feeders of the lower tier, the fluid velocity in each of them is 1.74 m / s. Under the action of both feeders of the lower tier and one feeder of the second from the bottom tier, the fluid velocity in each of the lower feeders is 1.45 m / s, and in the feeder of the second lower tier, the fluid velocity is 1.10 m / s. In case of action of both feeders of the lower tier and both feeders of the second lower tier, the fluid velocity in each of the lower feeders is 1.39 m / s, and of the feeders of the second lower tier - 0.78 m / s. During the simultaneous operation of both feeders of the first from the bottom tier, both feeders of the second from the bottom tier and one feeder of the third from the bottom tier, water does not flow from this feeder, although the water level in the sprue bowl 1 is 115 mm higher than the longitudinal axis of the hole in this feeder.

Напор в пьезометре удлинителя 4 (рис. 1) равен 363 мм при отсутствии расхода воды в системе, при работе только одного питателя сменного модуля в нижнем ярусе - 314 мм, при работе обоих питателей нижнего яруса - 241 мм, при действии обоих питателей нижнего яруса и одного питателя второго снизу яруса - 203 мм, а в случае действия обоих питателей нижнего яруса и обоих питателей второго снизу яруса - 174 мм.The pressure in the piezometer of extension 4 (Fig. 1) is 363 mm in the absence of water flow in the system, when only one replacement module feeder is in the lower tier - 314 mm, when both lower tier feeders are in operation, 241 mm, under the action of both lower tier feeders and one feeder of the second from the bottom of the tier - 203 mm, and in the case of the action of both feeders of the lower tier and both feeders of the second from the bottom of the tier - 174 mm.

Также были использованы в исследованиях напоры Н в 453, 753 мм и 1083 мм, а количество одновременно работающих питателей изменяли от одного до восьми.The pressure N was also used in the studies at 453, 753 mm and 1083 mm, and the number of simultaneously working feeders was varied from one to eight.

Как видно, удалось исследовать работу ярусной системы при разном количестве питателей на разных уровнях, измерить скорости и расходы жидкости, а также напоры жидкости в разных сечениях литниковой системы - по показаниям пьезометров. То есть цель создания полезной модели достигнута.As can be seen, it was possible to study the work of the longline system with a different number of feeders at different levels, to measure the speed and flow rate of the liquid, as well as the pressure of the liquid in different sections of the gate system - according to the readings of the piezometers. That is, the goal of creating a utility model has been achieved.

Благодаря полученным экспериментальным результатам удалось использовать уравнение Бернулли при расчетах ярусных литниковых систем, ранее не поддававшихся расчету, так как уравнение Бернулли выведено для литниковой системы с одним питателем.Thanks to the obtained experimental results, it was possible to use the Bernoulli equation in the calculations of longline gating systems that were previously not amenable to calculation, since the Bernoulli equation was derived for the gating system with one feeder.

Claims

Test bench for longline gating systems, comprising a sprue, riser, adapter, extension, tee, interchangeable modules made as part of a collector with a feeder, connecting tubes and piezometers installed in a riser, extension, interconnected by means of threadless fittings and gaskets and connecting tubes, characterized in that it further comprises crosses, in vertically arranged openings of which connecting tubes are installed for connecting the crosses vertically whether in horizontal crosspieces fitted holes connecting tube, the other end included in replaceable modules, wherein for closing the openings in the replaceable modules and crossings stand provided with stoppers.