Vynález se týká chlazeného dutého tělesa uloženého v dutině formy naho jádra.The invention relates to a cooled hollow body housed in a mold cavity of a core thereof.
V technické praxi sa při odléváni používá tak zvaných jader,’ která sa vkládají do dutiny formy a mají tvar negativu části budoucího odlitku. Tvar odlitku vytvořený jádrem je v řadě případů složitý a je požadavek ho po odliti dále neobrábět, respektive obrábět zcela minimálně. K tomu je nutno zajistit orientaci tuhnutí tekutého materiálu ve formě tak, aby slévárenské vady přešly do jiných části odlitku. Na jádro je pak kladen požadavek intenzivního odvodu tepla z tvarové části. Proto sa některé typy Jader vyrábějí z materiálu s vyšši tepelnou vodivosti, případně se tímto materiálem vložkují a opatřuji se v místech, která vycházejí z formy rozšířenou přestupní plochou pro odvod tepla konvencí do vzduchu. Kromě toho sa dutiny v některých jádrech profukuji vzduchem nebo j3ou uvnitř vytvořeny systémy kanálů a jádro potom představuje klasický výměník tepla. Velikost odváděného výkonu je u průtočných systémů obvykle limitována velikosti-tepelného odporu na straně jádra založeného ve formě a regulaci odváděného výkonu ja možno provádět změnami průtočného množství respektive vstupní teploty chladicího media. Systémy využívající vedeni tepla materiálem jádra z formy jsou limitovány efektivní tepelnou vodivosti materiálu jádra a možnost regulace odváděného výkonu je dána pouze změnou okrajových podmínek na části jádra vycházejícího z formy. Takto odváděný tepelný výkon je však v řadě případů nedostačující, takže tavénina ve formě tuhne nejdříve v jiných částech formy a slévárenské vady se vytvářejí v blízkosti jádra. Aby se tento nevýhodný stav alespoň minimálně upravil, je odlitek bohatě nálitkován,’ což je ekonomicky nevýhodné. Další nevýhodou je u průtočných systémů poměrně složitá; a u systémů využívající vedeni minimální možnost,’ regulace odváděného tepelného výkonu během tuhnutí odlitku.In technical practice, so-called cores are used in casting, which are inserted into the mold cavity and have the shape of a negative portion of a future casting. The shape of the casting produced by the core is in many cases complex and it is a requirement to not process it after casting or to process it to a minimum. For this, it is necessary to ensure the solidification orientation of the liquid material in the mold so that the casting defects pass to other parts of the casting. The core is then subject to the requirement of intensive heat removal from the shaped part. Therefore, some types of cores are made of, or lined with, a material with higher thermal conductivity and provided at locations that emanate from the mold by an extended heat transfer convection area to the air. In addition, cavities in some cores are purged with air or channel systems are formed inside, and the core then constitutes a conventional heat exchanger. The amount of dissipated power in flow systems is usually limited by the magnitude of the thermal resistance on the core side in the form and the dissipated power control can be accomplished by varying the flow rate or the inlet temperature of the coolant. Systems utilizing heat conduction through the core material from the mold are limited by the effective thermal conductivity of the core material, and the ability to control the dissipated power is only given by changing the boundary conditions on the core portion of the mold. However, the dissipated heat output is in many cases insufficient, so that the melt in the mold solidifies first in other parts of the mold and the casting defects are formed near the core. To minimize this disadvantage, the casting is richly cast, which is economically disadvantageous. Another drawback with flow systems is relatively complex; and, for systems that use conduit, minimal control of heat dissipation during solidification of the casting.
Uvedené nevýhody odstraňuje chlazené duté těleso podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom; že je uzavřené, naplněné z 0,-5 % až 95 % pracovní látkou například vodou, rtutí, sodíkem. Z části js chlazené.duté těleso umístěno vně dutiny formy· nebo jádra* Na části chlazeného dutého tělesa vně dutiny formy nebo jádra je umístěna odpařovaci nádobka s dávkovačem a s hladinoměrem nebo je na této části vytvořena rozšířená teplosměnná plocha.These disadvantages are eliminated by the chilled hollow body according to the invention, the essence of which is that; It is closed, filled with 0.5-5% to 95% working substance, for example water, mercury, sodium. A part of the cooled hollow body is located outside the mold cavity or core. On the part of the cooled hollow body outside the mold cavity or core is an evaporating vessel with a dispenser and a level meter, or an enlarged heat exchange surface is formed on this part.
Chlazené duté tělesa podle vynálezu dovoluje využit uzavřený teplosměnný cyklus s vysokou intenzitou přenosu tepla při využiti fázových změn pracovní látky. Upraveným tepelným oběhem uvnitř dutého tělesa se dosahuje vysoké efektivní tepelné vodivosti,’ až o řád vyšši než u nejlépe tepelně vodivých kovů. Pracovní látku uvnitř dutiny lze volit tak; aby při poklesu na určitou teplotu změnila své skupenství z kapalného na pevné; a tak přerušila vnitřní tepelný oběh a tím i odvod tepla z formy. Umístěni části chlazeného dutého tělesa vně dutiny formy nebo jádra umožňuje připojit na tuto část rozěiřenou teplosměnnou plochu nebo připojit kapalinový chladič nebo ji opatřit odpařovaci nádobkou a tak odvádět potřebný tepelný výkon z taveniny.The chilled hollow bodies of the invention allow the use of a closed heat exchange cycle with a high heat transfer rate using phase changes of the working medium. The modified thermal circulation inside the hollow body achieves a high effective thermal conductivity, up to an order of magnitude higher than that of the best thermal conductive metals. The working fluid inside the cavity can be selected so; to change its state from liquid to solid when it drops to a certain temperature; thus interrupting the internal heat circulation and thus the heat removal from the mold. Placing a portion of the cooled hollow body outside the mold or core cavity allows to attach an extended heat transfer surface to the portion or to attach a liquid cooler or provide it with an evaporation vessel and thereby dissipate the necessary heat output from the melt.
Na připojených výkresech jsou znázorněny tři příklady chlazeného dutého tělesa uloženého v dutině formy podle vynálezu, kde na obr. 1 je chlazené duté těleso s odpařovaci nádobkou; na obr, 2 je chlazené duté těleso s průtočným kapalinovým chladičem a na obr. 3 je chlazené duté těleso s rozšířenou teplosměnnou plochou.The accompanying drawings show three examples of a cooled hollow body housed in a mold cavity according to the invention, wherein in Fig. 1 there is shown a cooled hollow body with an evaporation vessel; Fig. 2 is a cooled hollow body with a flow-through liquid cooler; and Fig. 3 is a cooled hollow body with an extended heat exchange surface.
Chlazené duté těleso 1 uložené v dutině formy £ je uzavřené a jeho dutina 2 je naplněna z 0,5 % až 95 % pracovni látkou 3 napřiklad vodou,’ rtuti; sodíkem. Chlazeným dutým tělesem 1 je upraven průduch 7, pro spojeni dutiny formy £ s okolním prostředím. Na vrchní části 4 chlazeného dutého tělesa 1 vně dutiny formy £ nebo jádra je umístěna odpařovaci nádobka £ s hladinoměrem; například měřidlem na stěně,' do niž je zaústěn dávkovač 8 chladicí kapaliny 9. Tvarovaná část chlazeného dutého tělesa 1 je vložena do dutiny formy 6, kde je obklopena taveninou 10. Na vrchní části 4 chlazeného dutého tělesa £ může být vytvořena rozšířená teplosměnná plocha 11 nsbo v této části js umístěn kapalinový chladič 12 s regulátorem 14 pro průtok kapaliny 13. Provoz chlazeného dutého tělesa 1 je možno rozdělit do několika etap. V prvé etapě ja chlazené duté těleso £ usazeno do formy £. Dávkovačem £ je do odpařovaci nádobky 5 nadávkována chladicí kapalina 9. Poté je do dutiny formy £ nalita tavénina 10; Tavénina 10 obklopí část chlazeného dutého tělesa 1 a začneThe cooled hollow body 1 housed in the mold cavity 6 is closed and its cavity 2 is filled from 0.5% to 95% with a working substance 3, for example water, mercury; sodium. A vent 7 is provided by the cooled hollow body 1 to connect the mold cavity 6 to the environment. An evaporation vessel 4 with a level meter is disposed on the top 4 of the cooled hollow body 1 outside the cavity of the mold or core. For example, a meter on the wall into which the coolant dispenser 8 is placed. In this part, a liquid cooler 12 is provided with a regulator 14 for the flow of liquid 13. The operation of the cooled hollow body 1 can be divided into several stages. In the first stage, the cooled hollow body 6 is seated in the mold 6. Coolant 9 is metered into the evaporation vessel 5 through the dispenser 5. Thereafter, the melt 10 is poured into the mold cavity. The melt 10 surrounds a portion of the cooled hollow body 1 and begins
CS 272 901 Bl předávat teplo. Teplo je vedeno stěnou chlazeného dutého tělesa JL k pracovní látce 3, která se začíná vypařovat případně vřít. Pára pracovní látky 3 proudí dutinou 2 a na nejchladnějšim místě,' to jest vrchní části 4 začns kondenzovat,“ své skupenské teplo předává vrchní části 4 a odtud js vsdsnim předáváno do chladicí kapaliny která se vypařuje případně vře. V daném případě je třeba dodržet takovou polohu chlazeného dutého tělesa 1, aby kondenzát pracovní látky 3 mohl volně stékat do oblasti,’1 ve které dochází k jeho vypařování respektive varu. Množství odváděného tspla z chlazeného dutého tělesa .1 je dáno množstvím nadávkované chladicí kapaliny 9 v odpařovaci nádobce 5, do které může být chladicí kapalina 9 dávkována i během lití,' přičemž její množství může být kontrolováno hladinoměrem. Odvod ztrátového tepla z vrchní části 4 chlazeného dutého tělesa J. vně dutiny formy 6 nebo jádra může být prováděn rozšířenou teplosměnnou plochou 11 nebo průtočným kapalinovým chladičem 12 s regulátorem 14,· kde ztrátové teplo je odváděno kapalinou 13; která protéká kapalinovým chladičem .12. Pracovní látku 3 uvnitř chlazeného dutého tělesa J. js možné použit takovou? například cín? aby při poklesu na určitou teplotu změnila své skupenství? to Jest z kapalného na pevné; a přerušila vnitřní tepelný oběh a tim i odvod tepla z formy 6.CS 272 901 B1 to transfer heat. The heat is passed through the wall of the cooled hollow body 11 to the working substance 3, which begins to evaporate or boil. The vapor of the working substance 3 flows through the cavity 2 and at the coldest place, i.e. the top part 4 begins to condense, the heat of its being transferred to the top part 4 and from there it is transferred to the coolant which evaporates or boils. In this case it is necessary to observe the position of a cooled hollow body 1 to 3 condensed working fluid can flow freely in, '1 in which occurs the evaporation or boiling. The amount of liquid to be removed from the cooled hollow body 1 is determined by the amount of coolant dispensed in the vaporizer vessel 5 into which the coolant 9 can be dispensed during casting, and the level can be controlled by a level meter. The dissipation of heat loss from the top 4 of the cooled hollow body 1 outside the mold cavity 6 or core may be effected by an extended heat exchange surface 11 or a flow-through liquid cooler 12 with a regulator 14, wherein the dissipated heat is dissipated by liquid 13; which flows through the liquid cooler .12. The working fluid 3 inside the cooled hollow body can be used as such? for example tin? to change its state when it drops to a certain temperature? that is, from liquid to solid; and interrupted the internal heat circulation and hence the heat removal from the mold 6.
Takto vytvořené a uložené chlazené duté těleso v dutině formy nebo jádra? lzs použít pro usměrněné tuhnuti tavoniny ve formě při odléváni prakticky všsch materiálů například skla, umělých hmot, ala především kovů.The cooled hollow body thus formed and stored in the mold or core cavity? It is possible to use practically all materials, for example glass, plastics, especially metals, for the directed solidification of the melon in the mold.