Opis patentowy opublikowano: L9S7 M 30 136 656 C L r ) •- l N! A Urzedu Palantowego Int. CIV F25D 1/00 B21B 43/06 Twórcawynalazku Uprawniony z patentu: VEB Kombinat Giessereianlagenbau und Gusserzeugnisse-GISAG, Lipsk (Niemiecka Republika Demokratyczna) Tunel chlodniczy dla sterowanego, ciaglego chlodzenia wymuszonego ogrzanych wyrobów Wynalazek dotyczy tunelu chlodniczego dla sterowanego, ciaglego chlodzenia wymuszonego ogrzanych wyrobów, zwlaszcza odlewów, które sa transportowane za pomoca urzadzenia przenosnikowego, skladajacego sie z wielu umieszczonych jeden za drugim odcinków, oddzielonych ruchomymi klapami, z urzadzeniami do odprowadzania srodka chlodzacego.Dzieki wynalazkowi umozliwia sie uzyskanie ciaglosci wytwarzania po procesie tzw. wybijania odlewów az do procesu oczyszczania przy uzyciu strumienia, jak równiez w danym przypadku ograniczenie wymaganej dodat¬ kowej obróbki cieplnej poprzez chlodzenie sterowane. Po oddzieleniu odiewu od tworzywa formierskiego, to znaczy po tak zwanym wybijaniu odlewów, maja one temperature wahajaca sie pomiedzy 400 i 650°C. Istnieje wymóg technologiczny, aby odlewy w trakcie nastepujacego oczyszczania posiadaly temperature wynoszaca ponizej 60°C. Dla zrealizowania tego wymogu stosuje sie rozmaite, znane urzadzenia z dziedziny obróbki cieplnej obrabianych przedmiotów.Z opisu wylozeniowego RFN nr 1 159 480 znane jest urzadzenie do tzw. wybijania odlewów usytuowa¬ nych podluznie wyzarzanych przedmiotów, które umozliwia ciagle, dajace sie regulowac w wielu etapach ozie¬ bianie. Osiaga sie to dzieki temu, ze przedmiot przeznaczony do obróbki prowadzony jest za pomoca przenosni¬ ka do transportu ciaglego przez komore do oziebiania, która jest podzielona na wiele odcinków przez wahliwe klapy. Zastosowana ciecz chlodzaca jest doprowadzana pod wysokim cisnieniem ze wszystkich stron do obrabia¬ nego przedmiotu, przy czym w pojedynczych odcinkach komory do oziebiania moze byc nastawiona zróznico¬ wana intensywnosc ochladzania.Urzadzenie to ma te wade, ze szczególnie w pierwszej czesci komory do oziebiania z powodu duzego udzialu ciepla strumieniowego nie mozna uniknac silnego rozgrzania scian komory, zwlaszcza jezeli jako srodek chlodzacy stosowane jest powietrze. Powstale przez to warunki srodowiska, obok podwyzszonej scieralnosci komory do oziebiania, oddzialywuja niekorzystnie na graniczace stanowiska robocze. Oprócz tego w przypadku koniecznych przerw w pracy, np. w celu przeprowadzenia remontu, dostepnosc jest tak dlugo ograniczona lub utrudniona, dopóki sciana zewnetrzna nie oziebi sie do wymaganej temperatury. Nastepna wada urzadzenia polega na tym, ze w przypadku zastosowania cieklego srodka chlodzacego musi ono pracowac z dyszami cisnie¬ nia. Z tego powodu w celu osiagniecia skutecznego rozpryskiwania niezbedne jest duze zuzycie srodk3 chlodza-\ ) 2 136 656 cego. Okazalo sie, ze tylko nieznaczna czesc zastosowanej ilosci cieczy jest skuteczna dla chlodzenia. Jest to ilosc; która trafia bezposrednio na goracy obrabiany przedmiot i tam wyparowywuje.Wieksza czesc srodka chlodzacego zbiera sie w dolnej czesci komory chlodzacej, bez znaczniejszego udzia¬ lu w procesie chlodzenia. Przy nieznacznej zdolnosci przepustowej srodka chlodzacego srednica obwodu dysz rozpryskujacych musi pozostac bardzo mala, co jednakze musi miec ten skutek, ze dysze latwo sie zatykaja.Niebezpieczenstwo to jest dlatego szczególnie duze, gdyz z ekonomicznych wzgledów do obiegu zostanie uzyta niewyparowana ciecz chlodzaca, co powoduje jej zanieczyszczenie. Ponadto z przytoczonego opisu AS 1 159 480 nie wynika rozwiazanie waznej kwestii dozowania srodka chlodzacego.Celem wynalazku jest ograniczenie scieralnosci tunelu chlodniczego dla chlodzenia wymuszonego odlewów poprzez termiczne obciazenie, zwiekszenie gotowosci chlodzenia poprzez zabezpieczenie szybszej dostepnosci do tunelu chlodniczego w przypadku remontów^ jak równiez zredukowanie zuzycia srodka chlodzacego. Wynalazek ma za zadanie opracowanie takiego prowadzenia srodka lub srodków chlodzacych wewnatrz tunelu chlodnicze¬ go, aby uniknac jego rozgrzania lub znacznie go ograniczyc, oraz opracowanie takiego sposobu wprowadzania i dozowania srodka lub srodków chlodzacych, aby przy wystarczajacym dzialaniu ochladzania zminimalizowac zuzycie srodka lub srodków chlodzacych. Zadanie to rozwiazano dzieki temu, ze tunel chlodniczy sklada sie z odcinka chlodzenia, odcinka zasadniczego chlodzenia i odcinka suszenia*które powyzej i ponizej odlewów transportowanych na przenosniku do transportu ciaglego posiadaja zamkniete przez plyty dysz przestrzenie spietrzania dla srodka chlodzacego w postaci gazu, jak równiez z boku przenosnika do transportu ciaglego zasadniczo równolegle do wykladziny tunelu chlodniczego umieszczone sa urzadzenia przewodzace dla gazowego srodka chlodzacego, prowadzonego w strumieniu poprzecznym, oraz ze w odcinku zasadniczego chlodzenia znajduja sie dajace sie wylaczac elementy do rozpryskiwania plynnego srodka chlodzacego, przyporzadkowane plytom dysz, oraz w dalsze elementy do odpowiedniego ustalenia plynnych srodków chlodzacych.* Tunel wedlug wynalazku charakteryzuje sie tyrri, ze wewnatrz odcinka wstepnego chlodzenia posiada umieszczone urzadzenie przewodzace z usytuowanymi poziomo obustronnie wplaszczyznie przenosnika do tran¬ sportu ciaglego szczelinami wylotowymi, dla gazowego srodka chlodzacego oraz posiada krócce odsysajace, umieszczone powyzej i ponizej przenosnika do transportu ciaglego. Elementy znajdujace sie w odcinku zasadni¬ czego chlodzenia w celu doprowadzania plynnego srodka chlodzacego uksztaltowane sa w postaci rur z otwo¬ rami, które rozmieszczone sa wewnatrz podziurkowanych plyt dysz. Tunel charakteryzuje sie nastepnie tym, ze posiada polaczone dwuczesciowe zbiorniki zapasowe, których jedna czesc posiada otwór wylotowydo rur dyszy wodnej, lezacy ponad regulowanym norrnalnym poziomem plynnego srodka chlodzacego, a druga czesc pola¬ czona jest szczelnie pod cisnieniem z przewodem doprowadzajacym dla gazowego srodka chlodzacego w odcinku zasadniczego chlodzenia.Przedmiot wynalazku zostanie przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig.1 przed-' stawia schematycznie widok1 zgodnego z wynalazkiem tunelu chlodniczego, w przekroju wzdluznym z przyna¬ leznymi urzadzeniami napowietrzajacymi, fig. 2 —tunel chlodniczy wedlug fig. 1, w przekroju poprzecznym w odcinku wstepnego chlodzenia z prowadzeniem gazowego srodka chlodzacego pionowo do plaszczyzny trans¬ portu, fig. 3 — tunel chlodniczy wedlug fig. 2, w przekroju poprzecznym z alternatywnym prowadzeniem gazo¬ wego srodka chlodzacego w plaszczyznie transportu poprzecznie do kierunku transportu, fig. 4 — zasade roz¬ pryskiwania dla plynnego srodka chlodzacego w odcinku zasadniczego chlodzenia, fig. 5 —wykres ukladu blo¬ kowego dla prowadzenia i dozowania plynnego srodka chlodzacego.Jak przedstawiono na fig. 1, tunel chlodniczy 1, przez który transportuje sie za pomoca przenosnika do transportu ciaglego 3 przeznaczone do chlodzenia odlewy 2, sklada sie z odcinków 4, 5,6 ze wspólna wykladzi¬ na 7, powyzej i ponizej wykladziny 7 z przestrzeni spietrzania 8, w których uspokaja sie powietrze chlodzace, powstaje cisnienie róznicowe i powietrze zostaje rozdzielone poprzez cala dlugosc odcinków 4, 5 lub 6. Czesc wykladziny 7 skierowania do komory wewnetrznej, ograniczajac przestrzen spietrzania 8 w tym kierunku, utwo¬ rzona jest przez plyty dysz 9 z dyszami 10 dla wylotu powietrza z przestrzeni spietrzania 8. Dodatkowo w tym celu, w odcinku zasadniczego chlodzenia 5 powyzej i ponizej wykladziny 7 umieszczone sa urzadzenia 31 do nanoszenia i rozpryskiwania plynnego srodka chlodzacego, szczególniewody. v Transport goracych odlewów 2 poprzez tunel chlodniczy 1 nastepuje za pomoca przenosnika do transportu ciaglego 3, który w przykladzie wykonania uksztaltowany jest celowo jako perforowany przenosnik plytowy.Mozna do tego celu zastosowac inny przenosnik do transportu Jaglego, jak np. przenosnik wstrzasowy lub przenosnik wiszacy, przy czym musi byc zabezpieczone wielostronne, sterowane dostarczanie srodka chlodzace¬ go. Technologiczny obieg ochladzania odlewów 2 jest nastepujacy: Po tym gdy odlewy zostana uwolnione od materialu formierskiego na korzystnie nieprzerwanie pracujacym agregacie do odbijania, np. nie przedstawionym specjalnym przenosniku wstrzasowym przegubowym, nastepuje za jego pomoca przekazanie na przenosnik plyto¬ wy 3.Jezeli przenosnik do transportu ciaglego uksztaltowany jest jako przenosnik wiszacy, to musi byc podla¬ czony dodatkowy przyrzad do manipulacji w celu zabezpieczenia odlewów 2. Podczas transportu na agregacie odbierajacym i na dolaczonym do niego przenosniku do transportu ciaglego 3 odlewy 2 schladzaja sie powoli na136 656 3 spoczywajacym powietrzu az do momentu kiedy wchodza poprzez ogrzana zaslone 11 do odcinka wstepnego chlodzenia 4 tunelu chlodniczego 1. Tam odlewy 2 sa zasilane obustronnie od góry i od dolu powietrzem chlo¬ dzacym w procesie recyrkulacji i ochladzane w sposób sterowany. Potrzebne do tego celu powietrze chlodzace odsysa sie z odcinka suszenia 6 poporzez przewód 12. Ma to te zalete.ze powietrze odprowadzone z odcinka suszenia 6 nie musi byc odpylane dodatkowo i oprócz tego odbywa sie pewne podgrzanie powietrza chlodzacego umieszczonego w odcinku wstepnego chlodzenia 4, dzieki czemu unika sie niekorzystnego oddzialywania napre¬ zenia wlasnego odlewów 2. Poniewaz powietrze chlodzace z odcinka suszenia 6 ma jednoczesnie za zadanie chlodzenie poprzez przekaznik ciepla podgrzanej, niewyparowanej wody 14 z odcinka zasadniczego chlodze¬ nia 5, cieplo to jest przenoszone na powietrze w postaci dodatkowego podniesienia temperatury.Powietrze chlodzace jest odsysane za pomoca wentylatora 15 poprzez przewody powietrza obiegowego 12 i sterowane przez dlawiki 16 oraz wdmuchiwane do górnej i dolnej przestrzeni spietrzania 8, skad poprzez dysze 10 wchodzi z podwyzszona predkoscia do kanalu chlodniczego 1. Dysze 10 moga byc uksztaltowane jako dysze okragle lub jako dysze szczelinowe. Powietrze chlodzace uderza pionowo na gorace odlewy 2 i zostaje znowu odsysane poprzez urzadzenia prowadzace 17, które znajduja sie z boku przenosnika plytowego 3. Poprzez takie uksztaltowanie urzadzen przewodzacych 17 osiaga sie podwojenie sciany zewnetrznej tzn: wykladziny 7 tunelu chlodniczego 1. Duzy udzial ciepla strumieniowego, które zostaje uwolnione zwlaszcza w odcinku wstepnego chlodzenia 4, nie moze juz ogrzewac bezposrednio ze wzgledu na te wymiary wykladziny 7, gdyz urzadzenia przewodzace 17 absorbuja te czesc nagromadzonego ciepla. Ogrzanie wykladziny 7 nastepuje zatem tylko w niewielkim stopniu za pomoca ciepla konwekcyjnego.Dalszy przebieg powietrza chlodzacego pokazuje fig. 1. Powietrze chlodzace odsysane przez przewody 18 doprowadzane jest do filtra 20 przez dlawik 19, w którym wylot zostaje oczyszczony z najwiekszych zanieczysz¬ czen. Nastepnie powietrze prowadzone jest dalej przez przenosnik ciepla 21. Przenoszona przy tym nagroma¬ dzona energia moze zostac celowo wykorzystana do ogrzania przestrzeni spietrzajacych. Wreszcie czesc odplywu zostaje calkowicie oczyszczona przez wirowy oddzielacz mokry 22 i przez przewód odplywowy 23 odprowa¬ dzona na zewnatrz. Inna czesc zmieszana jest w procesie recyrkulacji powietrza przez- przewód 24 powietrza chlodzacego w odcinku suszenia6. ¦ * W przypadku wysokich temperatur w procesie wybijania odlewów moze dojsc do znacznego ogrzania wykladziny 7 poprzez cieplo konwekcyjne. Aby nie dopuscic do odprowadzenia na zewnatrz ciepla konwekcyj¬ nego, mozliwa jest alternatywna, dalsza zgodna z wynalazkiem odmiana wykonania. Powietrze chlodzace zgodnie z fig. 3 jest tak prowadzone przez urzadzenia przewodzace 17, ze zostaje wdmuchiwane z boku plaszczyzny transportu do odcinka wstepnego chlodzenia 4. Powietrze chlodzace otacza gorace odlewy 2, ogrzewa sie dzieki temu i poprzez krócce wylotowe 26 opuszcza tunel chlodniczy 1. Poprzez podwójne uksztatowanie wykladzi¬ ny 7 ogranicza sie wejscie ciepla z tunelu chlodniczego 1, przy czym wzglednie zimne powietrze chlodzace, które wylatuje z odcinka chlodzenia 6, powoduje dodatkowe chlodzenie zewnetrznej wykladziny 7. W odcinku wstepnego chlodzenia 4, odlewy 2 zostaja stopniowo ochladzane przez nieznaczne specyficzne cieplo powietrza w oparciu o predkosci wiatru wytwarzane przez dlawiki 16 i polaczone z tym wzglednie nieznaczne ilosci przejsc ciepla. Dzieki dalszemu transportowi, goraca odlewy 2 udaja sie wreszcie poprzez dalsza zaslone 27 do odcinka zasadniczego chlodzenia 5.Przebieg chlodzenia wstepnego musi byc tak sterowany, aby przemieszczenie odlewów 2 do odcinka zasadniczego chlodzenia 5 nastepowalo przy takich temperaturach, kiedy nie jest juz mozliwe uksztaltowanie przy podwyzszonym naprezeniu wlasnym. Wiadomym jest, ze te naprezenia wyksztalcaja sie w plastycznie-ela- stycznym obszarze. Przy zeliwie z grafitem pasemkowym — obszar ten lezy przykladowo w zakresie temperatur 700 do450°C. Z tego nalezy wywnioskowac, ze dla polecanych odlewów 2 temperatura wejscia do odcinka zasadniczego chlodzenia 5 powinna wynosic < 450°C.W odcinku zasadniczego chlodzenia 5 odlewy 2 sa w dalszym ciagu ochladzane intensywnie od góry i od dolu w sposób sterowany, przez wode rozpylana za pomoca powietrza. Potrzebne w tym celu powietrze jest odsysane przez przewód swiezego powietrza 28 albo z odcinka suszenia 6 - szczególnie przy pracy w warunkach zimowych — albo jako swieze powietrze przejete z atmosfery przez przewód swiezego powietrza 28 i poprzez dlawik 29 doprowadzane do przestrzeni spietrzania 8b. Powietrze opuszcza przestrzen spietrzania 8b przez dziur¬ kowane dysze 30 z duza predkoscia, co jest wykorzystane do rozpryskiwania plynnego srodka chlodzacego (fig. 4 i 5). Woda 14 przeznaczona do rozpryskiwania niesiona jest przez rure dysz wodnych 31, umieszczonych w dziurkowanych dyszach 30 do obszaru rozpryskiwania 32. Aby cisnienie wody utrzymac niezmienione (stale), na okreslonej wysokosci powyzej górnego lub dolnego rzedu rur dysz wodnych 31, umieszczony jest w danym przypadku zbiornik zapasowy 33. Na fig. 5 przedstawione jest urzadzenie dla górnych rur dysz wodnych 31,N oraz schematycznie dla dojnych. Zapasowy zbiornik 33, obok mozliwosci utrzymania stalego cisnienia posiada jeszcze dodatkowe zadanie przerwania doplywu wody przy wylaczaniu doplywu powietrza dla rozpryskiwania wody.Sposób funkcjonowania zapasowego zbiornika 33 jest nastepujacy: Poziom wody w zapasowym zbiorni¬ ku 33 regulowany jest poprzez zawór plywaka 34. Jezeli tunel chlodniczy 1 znajduje sie poza eksploatacja,tzn.4 136 656 wylaczony jest doplyw g -owego srodka chlodzacego, poziom wody siega do dolnej krawedzi otworu wyloto¬ wego 35 zapasowego zbiornika 33. Zapasowy zbiornik 33 podzielony jest na dwa odcinki 33a i 33b, przy czym oba te odcinki polaczone sa pod woda za pomoca otworu 36 i odcinek 33a przylaczony jest do doplywu chlodzacego powietrza w celu rozpryskiwania wody (przewód 28). Jezeli tunel chlodniczy 1 znajduje sie w eksploatacji,tzn, wlaczony jest doplyw chlodzacego powietrza, w odcinku 33a zapasowego odcinka 33 po¬ wstaje odpowiednie cisnienie róznicowe uzytego powietrza, co polaczone jest z jednoczesnym spadkiem poziomu wody w tym odcinku. Zgodnie z zasada naczyn polaczonych, w odcinku 33b wzrasta poziom wody ponad otwór wylotowy 35 tak, ze woda moze odplynac do rur dysz wodnych 31. Odplywajaca woda jest stale uzupelniana przez zawór plywaka 34.Woda chlodzaca, która odplynela ze zbiornika zapasowego 33 uwalniana jest w tradycyjnym filtrze 37 od zanieczyszczen, które moglyby doprowadzic do zatrzymania procesu rozpryskiwania. Poprzez zawory magne¬ tyczne 38, za pomoca których poszczególne rury dysz wodnych 31 moga byc polaczone w zaleznosci od rodzaju odlewu, woda 14 doprowadzona jest do rur dysz wodnych 31. Rury dysz wodnych 31 posiadaja na calej ich dlugosci otwory 39. Ze wzgledu na duza predkosc powietrza w obszarze rozpryskiwania 32 strumienie wody wyplywajace z otworów 39 sa wlasciwie rozpryskiwane, dzieki czemu osiaga sie intensywne chlodzenie odle¬ wów 2. Poniewaz tylko niewielka czesc wody 14 wyparowywuje podczas Chlodzenia, dolne plyty dysz 9a uksztaltowane sa nieckowato tak, ze moze sie zbierac niewyparowana, podgrzana woda 14. Woda 14 odplywa przez przewód 40 i plynie do odstojnika41, gdzie moga sie osadzac czesci materialu stalego jak np. resztki materialu formierskiego. Osadzajacy sie szlam odprowadzany jest stale przez nie pokazana tasme zgrzeblowa z odstojnika 41. Woda 14 z odstojnika 41 doprowadzana jest ponownie poprzez przekaznik ciepla 13 i pompe 43 do zapasowego zbiornika 33 tak, ze powstaje obieg kolowy.Nie dajace sie uniknac straty wody zastepowane sa swieza woda za pomoca zaworu plywaka 44 przy odstojniku 41. Inna mozliwoscia jest zastosowanie czesci potrzebnej wody dla wirowego oddzielacza mokrego 22.Wilgotne powietrze opuszczajace odcinek zasadniczego chlodzenia 5 doprowadza sie bocznie przez przewód 45 i dlawik 46 ponad urzadzeniami przewodzacymi 17b do oddzielacza sily odsrodkowej 47, gdzie osadzaja sie duze krople wody. Przy pomocy dolaczonego wirowego oddzielacza mokrego 22 powietrze chlodzace pozba¬ wiane jest pylu i doprowadzane do atmosfery. Doplyw wody w odcinku zasadniczego chlodzenia 5 regulowany jest w ten sposób, ze poszczególne rury dysz wodnych 31 sa odlaczone. Przy koncu odcinka zasadniczego chlodzenia 5 odlewy powinny miec temperature okolo 70°C. Jezeli temperatura jest wyzsza, odlewy 2 opusz¬ czaja odcinek suszenia t z za wysoka temperatura, gdyz dzialanie chladzace jest za male ze wzgledu na niskie gradienty temperaturowe powietrze chlodzace - odlewy.Jezeli temperatury wylotu z odcinka zasadniczego chlodzenia wynosza znacznie ponizej 70°C, to istniejace wewnetrzne cieplo odlewów wspiera w nieznacznym stopniu proces suszenia, tak ze odlewy opuszczaja tunel chlodniczy 1 mokre, co z kolei utrudnia nastepujacy po suszeniu proces oczyszczania strumieniowego. Odlewy 2 udaja sie na przenosniku plytowym 3 poprzez zaslone 48 do odcinka suszenia 6, który zbudowany jest analo¬ gicznie do odcinka wstepnego chlodzenia 4 (fig. 3). Zasadnicza róznica polega na tym, ze do suszenia odlewów 2 stosowane jest swieze powietrze odsysane przez przewód 49, przy czym dodana jest czesc powietrza chlodzacego z odcinka wstepnego chlodzenia 4 poprzez przewód 50. Równiez w tym przypadku mozliwe jest sterowanie obustronne chlodzenia i suszenie. Suche, ubogie we wlcisne naprezenie i nie dajace sie odksztalcac odlewy 2 opuszczaja tunel chlodniczy 1 przez zaslone 51 z temperatura < 60°C i doprowadzane sa tym samym przenosni¬ kiem plytowym 3 do nie przedstawionej na rysunku maszyny do powierzchniowego oczyszczania strumienio¬ wego.Dzieki odpowiedniemu rozmieszczeniu przyrzadów do pomiaru temperatury i regulacji mozliwe jest auto¬ matyczne regulowanie procesu wymuszonego chlodzenia. Odbywa sie on w ten sposób, ze róznice temperatur srodka chlodzacego mierzone sa przed i za kazdym odcinkiem 4, 5, 6 za pomoca czujników pomiaru temperatu¬ ry 52 i przekazywane poprzez przewody 42, 53 do regulatora 54. Regulator 54 przeprowadza porównanie zada¬ nej wartosci i przekazuje przez wzmacniacz 55 i przewody 56 odpowiednie sygnaly korygujace do zaworu magne¬ tycznego 38 lub dlawików 16, dzieki czemu dopylw powietrza chlodzacego lub wody chlodzacej jest automa¬ tycznie dopasowany do ilosci ciepla przeznaczonego do odprowadzenia.Zalety osiagniete dzieki wynalazkowi polegaja na tym, ze osiaga sie znaczna poprawe calkowitego techno¬ logicznego przebiegu chlodzenia odlewów, polaczonego ze znacznym skróceniem wymaganej dotychczas drogi chlodzenia i odpowiednie do tego zmniejszenie nakladów inwestycyjnych; stworzone zostaly zalozenia dla ciaglego przygotowania z automatyczna praca na odcinku „wybijanie odlewów — czyszczenie" z odpowiednim zaoszczedzeniem sil roboczych i srodków transportu; stworzono mozliwosci integracji procesu chlodzenia i oczy¬ szczania oraz osiagnieto poprawe warunków pracy i zycia dla zatrudnionych w tej czesci odlewni.136 656 5 PL