Устройство для охлаждения заготовок

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЗАГОТОВОК(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Стеценко Владимир Юзефович Марукович Евгений Игнатьевич Харьков Сергей Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для охлаждения заготовок, включающее бак с размещенным в нем кольцевым коллектором, по всей внутренней поверхности которого расположены отверстия диаметром 4-30 мм, отличающееся тем, что в отверстия в коллекторе вмонтированы ортогонально оси устройства трубчатые элементы с толщиной стенки 0,5-5 мм и шагом по высоте и образующей коллектора 2-6 диаметра отверстия, отстоящие от поверхности заготовки на расстояние 3-10 мм. Полезная модель относится к литейному производству и предназначена для охлаждения заготовок из черных и цветных металлов в жидкой охлаждающей среде. Известно устройство для охлаждения изделий, содержащее бак с размещенными в нем кольцевыми коллекторами с соплами, патрубками для подвода и отвода охлаждающей 36732007.06.30 жидкости 1. Охлаждение заготовки происходит вследствие вращательного движения жидкости вокруг заготовки. Главными недостатками данного устройства являются сложность конструкции и относительно небольшая интенсивность потока охладителя вблизи стенки изделия, поскольку энергия струи в основном расходуется на вращение большой массы охладителя. Наиболее близким техническим решением к заявленному является устройство для охлаждения изделий по 2. Данное устройство состоит из бака с размещенным в нем кольцевым коллектором с отверстиями диаметром 430 мм с шагом по высоте и образующей 24 диаметра отверстий, равноудаленные на расстояние 880 мм от охлаждаемой заготовки. Охлаждение заготовки осуществляется за счет затопленных струй, ударяющих перпендикулярно о наружную охлаждаемую поверхность отливки. Основным недостатком данного устройства является недостаточная интенсивность охлаждения заготовки вследствие того, что отраженные от заготовки струи взаимодействуют с основными и ослабляют их воздействие на поверхность охлаждения, снижая производительность процесса кристаллизации заготовки. Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель,является повышение интенсивности охлаждения получаемой заготовки. Технический результат заключается в повышении производительности процесса кристаллизации заготовок. Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом устройстве для охлаждения заготовок, включающем бак с размещенным в нем кольцевым коллектором, по всей внутренней поверхности которого расположены отверстия диаметром 430 мм, в которые вмонтированы ортогонально оси устройства трубчатые элементы с толщиной стенки 0,55 мм и шагом по высоте и образующей (периметру) коллектора 26 диаметра отверстия, отстоящие от охлаждаемой поверхности заготовки на расстояние 310 мм. При диаметре отверстий в коллекторе менее 4 мм вмонтированные трубчатые элементы будут существенно увеличивать гидравлическое сопротивление потоку охладителя. При диаметре отверстий более 30 мм будет уменьшаться давление и скорость охладителя,что снижает эффективность охлаждения заготовки. Трубчатые элементы с толщиной стенки менее 0,5 мм трудно вмонтировать в коллектор. Если их толщина более 5 мм, то значительно уменьшается площадь охлаждающего сечения трубчатого элемента, что снижает эффективность охлаждения заготовки. Установка трубчатых элементов с шагом менее 2 диаметров снижает давление и скорость охладителя и увеличивает гидравлическое сопротивление потоку охладителя при движении в кольцевом канале между коллектором и отливкой. Если шаг по высоте и образующей (периметру) коллектора более 6 диаметров отверстия, то значительно уменьшается площадь эффективного охлаждения поверхности заготовки. При удалении трубчатых элементов от поверхности охлаждения на расстояние менее 3 мм будет снижаться эффективность охлаждения отливки из-за тормозящего действия основному потоку отраженных струй охладителя. Если это расстояние более 10 мм,то основной поток охладителя будет тормозиться его толщиной и потоком, идущим вдоль поверхности заготовки. Это также снижает эффективность его охлаждения. На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого устройства для охлаждения заготовок. Данное устройство состоит из бака 1 с отводящим 2 и сливным 3 патрубками. Внутри бака располагается опорный стол 4, к которому крепится кольцевой коллектор 5 с подводящим патрубком 6 при помощи нижнего фланца 7. На внутренней поверхности коллектора равномерно по всей поверхности располагаются отверстия 8, в которые вмонтированы трубчатые элементы 9. Погружение заготовки 10 осуществляется с помощью захватного приспособления 11, на котором крепится крышка 12. Устройство работает следующим образом. Охладитель из патрубка 6 тангенциально поступает в кольцевой коллектор 5 и из него равномерно с одинаковой скоростью продавливается в виде затопленных струй через каналы трубчатых элементов 9 коллектора, с 2 36732007.06.30 максимальной интенсивностью охлаждает наружную поверхность заготовки. Параметры трубчатой системы охлаждения подбираются таким образом, чтобы интенсивно охлаждалась наибольшая площадь поверхности заготовки. Это приводит к повышению производительности процесса кристаллизации отливок. Пример конкретной реализации устройства. Было изготовлено устройство для охлаждения заготовок диаметром 50 мм с размещенным в нем кольцевым коллектором с отверстиями диаметром 6 мм, в которые были вмонтированы ортогонально оси устройства трубки с толщиной стенки 0,8 мм и шагом по высоте и образующей (периметру) коллектора 18 мм. Трубки отстояли от заготовки на расстояние 4 мм, а коллектор был удален от нее на 30 мм. По сравнению с охлаждением в устройстве с отверстиями в коллекторе, при прочих равных параметрах охлаждения,трубчатые элементы позволили повысить производительность процесса кристаллизации заготовки из силумина АК 12 в среднем в 1,6 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3