專利名稱：一種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備的制作方法
技術領域：
本實用新型應用于鑄造機械領域，是一種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備。
背景技術：
型砂溫度控制是消失模鑄造生產過程的關鍵技術。型砂溫度對于生產高精度鑄件尤為重要。砂溫高低對鑄件收縮影響很大，要求砂溫過高時能將其溫度降下來，砂溫過低時能對其溫度適當提升。對于傳統消失模鑄造型砂溫度控制設備，砂溫控制一般是降溫操作(但在北方寒冷地區(qū)、南方冷凍時節(jié)、新線或舊線停產較久后首次造型砂溫偏低時，需要適當提升型砂的溫度)，目前消失模溫控設備主要有如下三種1.立式熱交換器(立式冷床)。典型的消失模鑄造砂溫調節(jié)設備如圖1所示，它由箱體、冷卻水管、加料口、出料口及水循環(huán)冷卻系統組成。工作時，型砂從頂部入砂口 1進入，通過冷卻水管、散熱片流至底部出砂口 8，型砂可以連續(xù)流動，也可停留一段時間強化冷卻效果。如果從冷卻管中通入蒸汽或熱水則可使低溫型砂溫度提高，有利于降低鐵水的過冷度，防止薄壁灰口鑄件的白口傾向。立式冷床雖能對砂溫進行控制，但是也存在如下問題(1)熱源裝置成本高、能耗大。在提升溫度時需要一套熱源裝置，該裝置消耗能源大，并且熱能和冷卻水交換控制較為復雜。(2)受氣溫影響大。在南方夏季，冷卻循環(huán)水池溫度受到烈日照射，溫度較高，砂溫不能有效冷卻，致使在高溫條件下無法連續(xù)作業(yè)。(3)效率低。型砂停留強化冷卻時影響連續(xù)造型速度。(4)設備易磨損。冷卻水管管壁由于長期受干砂沖刷，容易磨損，影響使用壽命，并且維修周期長，費用高。2.臥式沸騰水冷床。與立式熱交換器型砂相對靜止、緩慢位移不同的是沸騰冷床的型砂是在高速流動空氣作用下形成沸騰狀態(tài)，使沸騰狀型砂與冷卻水管外壁充分接觸，傳遞型砂熱量。圖2是沸騰冷卻床的結構示意圖，型砂從入砂口 9進入箱體，同時鼓風機將空氣壓入氣室14形成高壓空氣，高壓空氣從氣嘴噴出使型砂懸浮，懸浮如沸騰狀的型砂與冷卻水管外壁充分接觸，進行熱量交換達到降溫目的，同時，沸騰狀的型砂會隨抽風的流向移動，最后在自身重力的作用下從出砂口 15流出。沸騰冷卻床存在如下問題(1)對型砂品質要求高。采用沸騰冷床進行型砂冷卻時，型砂進入冷床前必須進行磁選，要去除型砂中的細小金屬雜物；否則，混在型砂中的金屬雜物會使排風帽堵住卡死， 影響冷床工作。冷床排風帽卡死超過一定數量時，將無法工作。(2)磁筒吸附高溫金屬雜質不可靠。永磁滾筒在高溫環(huán)境下工作很快失去磁性，因此必須使用電磁鐵。但是，金屬電磁鐵橡膠或塑料導線絕緣層又不宜在高溫環(huán)境下工作，這是沸騰冷卻床使用的一大難題。(3)能耗大。沸騰冷卻床能耗大，需電功率一般都要40KW左右。[0013](4)對型砂顆粒大小要求比較高。一般消失模鑄造用型砂砂粒度較大，為20-40 目，難以懸浮起來。3.冷卻滾筒。冷卻滾筒結構如圖3所示，它由驅動裝置帶動實芯膠輪旋轉，利用膠輪和滾筒之間摩擦力驅使?jié)L筒隨之旋轉，型砂從入砂口 22因滾筒轉動隨螺紋片逐步傳遞到出砂口 27，滾筒旋轉的同時將冷卻水噴灑到滾筒上，使?jié)L筒中的型砂冷卻。臥式冷卻滾筒也存在如下問題(1)受氣溫影響大。夏季氣溫較高時，由于循環(huán)水池水溫較高，造成型砂溫度難以降下來。(2)設備體積體積龐大，占地面積大。(3)負荷不均勻，剛度差。多個轉動膠輪與滾筒相切的切線難調試一致，達到重負荷時，膠輪和滾筒間打滑，膠輪磨損大。
發(fā)明內容為了克服上述設備能源消耗大，冷卻效果差(南方炎熱天氣無法工作)，結構復雜， 體積龐大，維修困難等問題，本實用新型設計出自冷式消失模鑄造砂溫控設備。本實用新型的思路是以溫降溫。以高溫熱砂的熱能制冷，而后用冷能給型砂降溫，即在內熱式熱水器中放入高溫砂產生熱水，以熱水的熱能作為能源進入熱水型溴化鋰吸收式制冷系統，制冷系統的冷媒水循環(huán)進入交換器產生冷風，交換器產生的冷風進入砂溫冷卻器中，有效將砂溫控制至適應消失模造型的溫度。工作過程及原理(1)利用型砂自身熱能。內熱式熱水器實際就是立式熱交換器，所不同的是水循環(huán)不經冷卻池而是熱水型溴化鋰吸收制冷系統的發(fā)生器，如圖1所示，熱砂從入砂口 1進入， 將熱量傳遞給水管使管中水加熱，產生一定溫度的熱水。(2)采用熱水型溴化鋰吸收式制冷系統。吸收式制冷系統與壓縮式制冷系統最大的不同是冷媒，壓縮制冷技術采用的人工合成的冷媒如R12等，它破壞臭氧氣層并排放溫室氣體，對環(huán)境產生危害；而吸收式制冷技術采用的是從海水中提煉出來的天然冷媒，它不揮發(fā)，不易和其他物質發(fā)生化學反應產生其他物質，所以它不污染空氣，不危害環(huán)境，可永久使用。這種冷媒的中文名稱叫溴化鋰水溶液，分子式為LiBr-H2O15其應用時應添加微量緩蝕劑和活性劑。吸收式制冷工作原理輸入熱能至制冷系統，加熱溴化鋰水溶液，使其逸出水蒸汽，水蒸汽被冷卻水冷凝成液態(tài)冷凝水，冷凝水進入蒸發(fā)器，在這個高真空環(huán)境下驟然降溫，并噴灑到制冷銅管上，使管子內的冷媒水降溫，達到制冷目的。冷凝水吸收了制冷系統中的熱量又變?yōu)樗羝?，被來自發(fā)生器的溴化鋰濃溶液吸收，并將熱量傳遞給冷卻水釋放到大氣中，變稀的溶液被泵送到發(fā)生器中，再次被加熱，再次產生水蒸汽……，如此不斷循環(huán)。常用制冷裝置都是利用蒸發(fā)除熱的原理設計的，液體蒸發(fā)都必須從周圍取得熱量，在低大氣壓環(huán)境下(近似真空)水的沸點很低，如果在密封容器內創(chuàng)造6. 5mmHg的低壓條件，水在5°C就可以沸騰蒸發(fā)，而溴化鋰又是一種吸水性極強的物質，可連續(xù)不斷將周圍的水蒸汽吸收過來。在維持低壓的條件下，由于水和溴化鋰的沸點差別很大(1個標準大氣壓下，水的沸點是100°c，而溴化鋰的沸點是1265°c)，可用加熱的方法將水和溴化鋰分離。熱水型吸收式制冷工作過程如圖4所示，溴化鋰水溶液在發(fā)生器31中被熱水加熱，溴化鋰水溶液中的水汽化逸出，水蒸汽進入冷凝器34被冷卻水冷卻，凝結成液態(tài)水。經 “U”型管38節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)器32，再在低壓環(huán)境下吸收冷媒管內的冷媒水的熱量，產生制冷效果。發(fā)生器31中的溴化鋰水溶液由于水的汽化逸出變成了溴化鋰濃溶液，經回熱器觀預冷進入吸收器33，吸收來自蒸發(fā)器32的低壓水蒸汽，溶液恢復到原來的濃度，再由發(fā)生器泵30輸送，經回熱器觀進入發(fā)生器31，重新加熱，進入下一個循環(huán)。(3)水風交換器產生冷風。熱水型溴化鋰吸收制冷系統冷媒水是封閉式交換的，而冷卻滾筒冷卻器是噴灑到滾筒上的，但冷媒水不能直接噴灑，主要原因是第一，能量損耗大；第二，回收不潔凈并且不能完全回收。這是制冷系統不允許的，故必須進行水風冷能量交換。其工作過程如圖5所示制冷系統冷媒水進入交換器底部39，經列管流到頂部40，經泵回收到制冷系統?？諝鈴陌偃~窗44引進，經冷卻水冷卻(特別炎熱天才使用)，經空氣過濾器47，再經風機48送入交換器下側端，在交換器43中充分冷卻后，從上側端50輸出。(4)型砂風冷滾筒降低型砂溫度。型砂風冷滾筒的結構和傳統的冷卻滾筒結構基本一致，所不同的是冷卻方式和冷媒，傳統的冷卻方式是用循環(huán)水直接噴灑到滾筒上來降低滾筒的溫度，進而降低型砂溫度，在炎熱天氣環(huán)境下滾筒溫度和循環(huán)水溫都偏高，溫差小，砂溫難以降到所要求的溫度；而風冷方式中的冷風溫度非常低(7°C左右)，用低溫冷風和型砂直接接觸的降溫效果比水冷好得多，完全能夠達到型砂降溫的目的(比傳統水冷多降溫25-30°C)并不受環(huán)境溫度影響。在地下水比較豐富的地方，內熱式熱水器和熱水型溴化鋰吸收式制冷系統可省掉，可大大地降低設備投入和生產使用成本。本實用新型設備和傳統設備相比，每月節(jié)電16000KW · h，降溫效果顯著，且對環(huán)境無污染。達到節(jié)能環(huán)保，工作效率高，環(huán)境適應能力強，使用壽命長的目的。

圖1是立式交換器示意圖，在傳統消失模砂溫控制中作為砂溫調節(jié)器，在本實用新型設備中作為內熱式熱水發(fā)生器。圖1中1、入砂口，2、翅片接管，3、進風口(除塵器)，4、作用于砂溫調節(jié)器時為冷卻水出口，作用于熱水發(fā)生器時為熱水出口，5、砂溫砂位置顯示器，6、箱體，7、冷水(熱水) 入口，8、出砂口。圖2是沸騰冷卻床的結構示意圖。圖2中9、入砂口，10、冷卻水管，11、隔板，12、鼓風口，13、氣嘴，14、氣室，15、出砂口，16、殼體，17、抽風口。圖3是冷卻滾筒結構示意圖。圖3中:18、滾筒，19、螺紋輸砂片，20、噴水嘴，21、冷卻水管，22、入砂口，23、機座， 24、軸承座，25、實芯膠輪，26、傳動軸，27、出砂口。圖4是熱水型溴化鋰吸收式制冷系統工作原理圖及過程圖。圖4中28、回熱器，29、吸收器泵，30、發(fā)生器泵，31、發(fā)生器，32、蒸發(fā)器，33、吸收器，34、冷凝器，35、冷卻水出口，36、熱水入口，37、熱水出口，38、U型調壓節(jié)流管，39、冷媒水出口，40、冷媒水進口，41、冷卻水入口，42、蒸發(fā)器泵。[0037]圖5是冷媒水-冷風交換器結構示意圖。圖5中43、冷媒水-冷風交換器，44、百葉窗(新風入口)，45、冷卻水入口，46、冷卻水出口，47、空氣過濾器，48、風機。圖6是風冷冷卻滾筒示意圖。圖6中49、冷風噴射管，50、冷風入口。
具體實施方式

以下結合附圖對實用新型說明如下這種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備，包括立式熱交換器、熱水型溴化鋰吸收式制冷系統、冷媒水-冷風交換器和風冷冷卻滾筒，立式熱交換器中的熱水出口 4和熱水型溴化鋰吸收式制冷系統中的熱水入口 36相連通，熱水型溴化鋰吸收式制冷系統中的冷媒水從出口 39和冷媒水-冷風交換器中的底部入口相連通，冷媒水-冷風交換器中的冷風出口 50和風冷冷卻滾筒中的冷風入口相連通。型砂流程。如圖1所示，熱砂從熱水發(fā)生器入砂口 1 (提升機輸送此處)流入，和水管充分接觸，連續(xù)緩慢循環(huán)流動(速度可調，也可停留)至底部出砂口 8流出至圖3中的冷卻滾筒入砂口 22，在冷卻滾筒18旋轉過程中，由螺紋輸砂片19將砂輸送道出砂口 27。能量形成及轉換過程。熱水發(fā)生器中，熱砂從入砂口 1流入和水管充分接觸時，高溫型砂的熱量使管內水加熱升溫產生熱水，從出水口 4輸出。制冷過程。如圖4所示，熱水從熱水發(fā)生器出水口 4接入至制冷系統熱水入口 36， 進入發(fā)生器31，溴化鋰水溶液被加熱，溴化鋰水溶液中的水汽化逸出，水蒸汽進入冷凝器 34被冷卻水冷卻，凝結成水。冷凝水經U型管節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)器32，再在低壓條件下吸取冷媒管內的冷媒水的熱量使冷媒水降溫至7°C左右，而冷媒水從出口 39輸出。水風交換器產生冷風。在圖5中，制冷系統冷媒水進入水風交換器的底部39，然后從頂部流出回到制冷系統冷媒水入口 40。新空氣從百葉窗44引進經冷卻水冷卻后經風機48進入交換器下側端。型砂降溫過程。在圖6中，在交換器充分冷卻后從上側端冷風入口 50輸出，至風冷滾筒中的冷風噴管49噴出，使7°C左右的冷氣充分和型砂接觸，使型砂溫度迅速降到適應消失模造型的溫度。如果采用地下水，則直接地下水送入冷媒水入口 39，其全過程同上一樣。
權利要求1.一種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備，其特征在于，包括立式熱交換器、熱水型溴化鋰吸收式制冷系統、冷媒水-冷風交換器和風冷冷卻滾筒，立式熱交換器中的熱水出口(4)和熱水型溴化鋰吸收式制冷系統中的熱水入口(36)相連通，熱水型溴化鋰吸收式制冷系統中的冷媒水從出口(39)和冷媒水-冷風交換器中的底部入口相連通，冷媒水-冷風交換器中的冷風出口(50)和風冷冷卻滾筒中的冷風入口相連通。
2.根據權利要求1所述的一種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備，其特征在于，立式交換器包括箱體(6 )，箱體(6 )上有入砂口(1)，出砂口( 8 )，冷水入口( 7 )，熱水出口( 4 )， 砂溫砂位置顯示器(5)，箱體(6)內有翅片水管(2)，翅片水管(2)和冷水入口(7)、熱水出口 (4)相連，在入砂口(1)旁還裝有除塵器的進風口(3)。
3.根據權利要求1所述的一種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備，其特征在于，熱水型溴化鋰吸收式制冷系統包括入熱水口(36)，熱水發(fā)生器出水口(4)接入至制冷系統熱水入口(36)，熱水入口(36)經管道伸入發(fā)生器(31)中并和熱水出口(37)相連通，冷凝器 (34)經U型管(38)節(jié)流降壓后與蒸發(fā)器(32)相通，發(fā)生器(31)經回熱器(28)預冷進入吸收器(33)，蒸發(fā)器(32)與發(fā)生器泵(30)相通，經回熱器(28)進入發(fā)生器(31)，冷媒水入口 (40)經管道伸入蒸發(fā)器(32)中并和冷媒水出口(39)相通，冷卻水入口(41)經過管道和冷卻水出口(35)相通。
4.根據權利要求1所述的一種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備，其特征在于，冷媒水-冷風交換器包括底部冷媒水入口(39)，冷媒水入口(39)經冷媒水-冷風交換器內部的管道和頂部的致冷系統冷媒水出口(40)相通，新空氣的入口百葉窗(44)經風機(48)后和交換器內部相通，交換器內部和上側端冷風出口(50)相通。
5.根據權利要求1所述的一種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備，其特征在于，風冷冷卻滾筒包括冷風入口(50)，冷風入口(50)經風冷滾筒和冷風噴管(49)相通，風冷冷卻滾筒一端為熱砂的入口，另一端為冷砂的出口，風冷冷卻滾筒內部裝有螺旋送料機。
專利摘要一種自冷式消失模鑄造型砂溫度控制設備，包括立式熱交換器、熱水型溴化鋰吸收式制冷系統、冷媒水-冷風交換器和風冷冷卻滾筒，立式熱交換器中的熱水出口4和熱水型溴化鋰吸收式制冷系統中的熱水入口36相連通，熱水型溴化鋰吸收式制冷系統中的冷媒水從出口39和冷媒水-冷風交換器中的底部入口相連通，冷媒水-冷風交換器中的冷風出口50和風冷冷卻滾筒中的冷風入口相連通。本實用新型設備和傳統設備相比，每月節(jié)電16000KW·ｈ，降溫效果顯著，且對環(huán)境無污染。達到節(jié)能環(huán)保，工作效率高，環(huán)境適應能力強，使用壽命長的目的。
文檔編號B22C9/04GK202123194SQ20112021414
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權日2011年6月23日
發(fā)明者盛志方 申請人:盛志方