МОДЕЛЬНЫЙ БЛОК ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕПИ

Полезная модель относится к устройству модельного блока для изготовления литой цепи.
Литье по газифицируемым моделям экономично при изготовлении цепей для теплообменных устройств вращающихся печей. Однако, известные в этой области технические решения по конструированию модельных блоков литейных форм не отвечают в полной мере требованиям получения качественных цепей, сдерживая интенсификацию тепломассообменных процессов и дальнейшее продвижение цепной завесы к горячему концу печи. Длительное воздействие на цепи температурных перепадов, агрессивных и абразивных компонентов сырьевых материалов требуют их высокого качества и надежности. Улучшить качество можно соответствующим устройством модельных блоков, особенно при производстве цепей современных энергосберегающих конструкций из звеньев с рациональными формами сечения. При этом звенья цепи не должны иметь неконтролируемого разброса свойств.
Известные конструкции модельных блоков в литье по газифицируемым моделям имеют существенные недостатки в сравнении с данной полезной моделью: сложность и низкую производительность производства и оснастки, высокую трудоемкость, недостаточные гарантии качества звеньев цепи, обусловленные нетехнологичной конструкцией модельного блока.
Так, в известных конструкциях блоков (RU №2135322, 27.08.99 Бюл. №124, RU №2270073, 13.07.2006, Бюл. №5 и RU №2279945, 20.07.2006) литую цепь изготавливают в два приема: по предварительному первому модельному блоку изготавливают отдельные звенья цепи, которые затем устанавливают во второй модельный блок для последующей плавки, соединяя их составными газифицируемыми моделями промежуточных звеньев. Работу выполняет формовщик на вибрационном столе внутри контейнера. Получаемое чередование в цепи звеньев из разных плавок металла, с учетом подливов и подсортировок в реальном производстве для получения нужной длины цепи, приводит к пересортице по качеству звеньев.
При этом, предварительно изготовленные отдельные звенья цепи при сборке модельного блока второго этапа производства служат по существу балластом, неоправданно увеличивая массу литейных форм. Они же являются причиной отклонений свойств литого металла и образования литейных дефектов у промежуточных звеньев: внутри каждого металлического звена в литейной форме располагаются одной стороной две газифицируемые модели промежуточных звеньев и в момент прохождения расплава предварительные звенья становятся холодильниками для вновь отливаемых звеньев. Происходящее при такой сборке модельного блока неуправляемое торможение процесса термической деструкции пенополистирола приводит к неоднородности химического состава и механических свойств сплава.
Соединение моделей с коллектором посредством Т-образных пазов усложняет конструкцию литейной оснастки. Боковой подвод жидкого металла касательно к криволинейному профилю звена через щелевой питатель сложной вертикальной формы нарушает последовательность газификации моделей и движения фронта раздела «жидкий металл-пенополистирол» с замещением моделей звеньев расплавом снизу вверх, в результате чего образуются литейные дефекты газоусадочного происхождения, в т.ч. дефект «трубка».
Отмеченные недостатки определяют сложность и низкую производительность, высокую трудоемкость и цену, пониженные качества цепей.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является известное устройство модельного блока для изготовления цепи литьем по газифицируемым моделям (RU №2297899, 27.04.2007), включающее изготовление газифицируемых моделей основных и промежуточных звеньев цепи, установку моделей звеньев с питателями и литника с центральным питателем, отличающееся тем, что модели основных и промежуточных звеньев цепи собирают в модельный блок, содержащий обратный стояк, вокруг которого вертикально и веерообразно закрепляют с помощью питателей газифицируемые модели основных и промежуточных звеньев цепи, причем газифицируемые модели основных и промежуточных звеньев устанавливают на одной оси перпендикулярно друг другу, а центральный питатель закрепляют в основании обратного стояка, после чего в опоку устанавливают литник.
Недостатком известного устройства модельного блока, взятого за прототип, является высокая сложность и трудоемкость его изготовления, а также высокая дефектность, обусловленные схемой сборки модельного блока в пространстве опоки: разные длина питателей и положение моделей звеньев цепи по высоте литейной формы определяют неравные условия по динамике фронта термической деструкции моделей звеньев, подводу и гидростатическому напору расплава, что снижает качество и надежность звеньев в цепи. Подвод питателей по касательной к окружности модели звена нарушает плоскость горизонтального фронта для постепенного замещения модели расплавом снизу вверх. Пространственная схема размещения моделей затрудняет сохранение моделей блока без поломок, не предусмотрена возможность наращивания цепей, необходимость которого возникает в реальных условиях рынка. В массовом производстве цепей отмеченные недостатки модельного блока создают сложности и снижают качество изделий, приводят к дефектам и браку звеньев по газовым раковинам, рыхлотам и трещинам.
Технический результат полезной модели заключается в повышении качества отливаемой цепи и снижении трудоемкости ее изготовления, в удовлетворении возросших требований цементных предприятий к теплообменным устройствам в части применения энергосберегающих литых цепей.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в устройстве модельного блока для литья цепей по газифицируемым моделям, включающем целые и составные газифицируемые модели звеньев цепи, перед установкой газифицируемых моделей звеньев цепи в контейнер собирают модельный блок из целых и составных моделей звеньев в единую модель цепи одной гирляндой, устанавливая каждую модель звеньев цепи под расчетным углом к горизонту при помощи цилиндрических моделей шипов, служащих при отливке питателями, на горизонтально расположенный коллектор, выполненный в форме диска-кольца с концентрическими выступами и шипами, что позволяет изготавливать цепь в один прием.
Предлагаемым устройством модельного блока достигается идентичность условий по динамике фронта термической деструкции моделей звеньев, сифонному подводу и постоянному гидростатическому напору расплава. Подводом жидкого металла через питатели круглого сечения к нижней части моделей звеньев сохраняется горизонт фронта термической деструкции пенополистирола и процесс направленного замещения в форме моделей звеньев цепи жидким металлом снизу вверх, что важно для исключения литейных дефектов и получения качественных звеньев цепи.
Устройство модельного блока является несложным, не требует высококвалифицированного труда и доступно механизации, что положительно отражается на цене продукции. Схемой устройства предусмотрено несложное наращивание любых отрезков цепи между собой способом доливки отрезка цепи, что создает неограниченные возможности получения цепи любой длины из требуемого заказчику числа звеньев без сварки.
Отличительными признаками заявленной полезной модели являются следующие технические решения:
- модели звеньев цепи собирают в модельный блок на литниковую систему под расчетным углом к горизонту через специальные шипы, служащие при отливке питателями, без применения клея;
- модели звеньев собирают в единую модель цепи одной гирляндой;
- для отливки модель цепи размещают в контейнере на коллекторе горизонтально, что позволяет изготавливать цепь в один прием из металла одной плавки,
- модельный блок имеет неограниченные возможности получения цепи любой длины из требуемого заказчику числа звеньев без сварки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1 - газифицируемая целая единичная модель круглого звена,
на фиг.2 - газифицируемая целая единичная модель овального звена,
на фиг.3 - составные модели единичного круглого звена цепи,
на фиг.4 - составные модели единичного овального звена цепи,
на фиг.5 - модель коллектора-шлаковика в форме диска-кольца с концентрическими выступами и шипами-питателями,
на фиг.6 - устройство модельного блока единой гирляндой цепи из моделей круглых звеньев на коллекторе-шлаковике в форме диска с концентрическими выступами и шипами-питателями (вид в плане),
на фиг.7 - сечение А-А на фиг.6,
на фиг.8 - устройство модельного блока из моделей звеньев цепи на коллекторе-шлаковике в виде параллельных лучей от основания стояка (вид сбоку).
Устройство модельного блока состоит из газифицируемых целых 1, 2 и составных 3, 4, 5, 6 моделей звеньев цепи, моделей коллектора-шлаковика 8 с шипами-питателями 7 и заливочного стояка 9.
Модельный блок собирают из целых и составных моделей звеньев, создавая единую модель цепи одной гирляндой. Каждую целую модель звеньев цепи 1, 2 (четные звенья) устанавливают на шип-питатель 7 на горизонтально расположенный коллектор-шлаковик 8 на один (правый) ряд шипов-питателей под расчетным углом к горизонту по типу соединения "шип-паз". Коллектор 8 выполнен в форме диска-кольца с концентрическими выступами и впадинами, радиально или параллельно расходящихся лучей 10, с цилиндрическими шипами. Нижние части 5, 6 составных моделей звеньев устанавливаются на шипы-питатели горизонтально расположенного коллектора-шлаковика 8 в другом (левом) ряду шипов под расчетным углом к горизонту так, чтобы внутри каждой полумодели расположились по одной стороне две соседние целые модели с минимально допустимым зазором между моделями, и замкнуты верхними частями 3, 4 в единую модель по схеме "гильза-втулка" без клея. Устройство модельного блока выполняет модельщик заранее в модельном отделении.
Использование заявляемого устройства модельного блока при изготовлении цепей литьем по газифицируемым моделям значительно облегчает их изготовление, повышает качество, снижает трудоемкость производства литых цепей и себестоимость продукции, позволяет изготавливать цепи новых энергосберегающих конструкций, в том числе любой длины и за один прием из металла одной плавки.
Авторским анализом патентоспособности заявляемой полезной модели исследованы документы, относящиеся к теме поиска:
Ю.А.Степанов и др., Литье по газифицируемым моделям, М., Машиностроение, 1976, с.69, 71, 76 рис.48). - 1
В.С.Шуляк, Литье по газифицируемым моделям, Санкт-Петербург, НПО «Профессионал», 2007;
В.А.Озеров и др., Литье по моделям из пенополистирола, М., Машиностроение, 1970;
Чудновский А.Р., Изготовление отливок по моделям из пенополистирола, М., НИИМАШ, 1970;
Кирпичеиков В.П., Технологический процесс литья по газифицируемым моделям (обзор), М., НИИМАШ, 1971.
Установлено следующее.
Полезная модель является промышленно применимой, что подтверждается примером конкретного осуществления способа изготовления цепи литьем по газифицируемым моделям.
Ближайшим аналогом заявленного устройства является сборка модельных блоков, состоящая из моделей, стояка, коллектора и питателей (литников). При этом крепление моделей к коллекторам производят сваркой или клеем. Блок может состоять из одного или нескольких пенополистироловых коллекторов с моделями, соединенных секциями стояка, выполненного в виде полого стержня из жидкостекольной смеси. В другом случае всю литниковую систему (стояк и коллектор) выполняют в виде цельного полого стержня из жидкостекольной смеси… Пенополистироловые модели вставляют моделями питателей в предназначенные для них отверстия в стержне. Сборка звеньев в блок может быть осуществлена склейкой быстросохнущими клеями. В бобышке звена моделей выполняют выступы и впадины так, что при сборке выступ одного звена с натягом вставляется во впадину следующего звена. Сборку модельного блока ведут путем сопряжения по вертикали секций, каждая из которых состоит из моделей, соединенных посредством питателей с вертикальным каналом с нижним подводом жидкого металла от коллектора (Ю.А.Степанов и др., Литье по газифицируемым моделям, М., Машиностроение, 1976, с.69, 71, 76 рис.48). - 1
Заявленное устройство модельного блока отличается от известного для литья по газифицируемым моделям (1), а также взятого за прототип, тем, что каждая модель звена цепи соединена с коллектором шипами-питателями без клея, равного сечения и длины, модели равноудалены от стояка, что обеспечивает одновременность отливки звеньев цепи. В известных технических решениях не обнаружены указанные отличительные признаки в их совокупности. Следовательно, полезная модель удовлетворяет условию новизны.
Заявляемые существенные признаки
- модели звеньев собирают в единую модель цепи (модельный блок) одной гирляндой,
- для отливки модель цепи размещают в контейнере горизонтально, что позволяет изготавливать цепь в один прием из металла одной плавки, благодаря которым получается указанный технический результат в изготовлении цепей теплообменных цепных завес вращающихся печей, в указанных выше документах для цепей не обнаружены и явным образом не следуют из уровня техники.