Стенд для исследования литниковых систем

Полезная модель относится к литейному производству, в частности, к стендам для исследования литниковых систем.

Стенд для исследования литниковых систем содержит литниковую чашу, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, пьезометры в стояке и коллекторе. Дополнительно стенд снабжен тройниками. В отверстия в тройниках под углом 90° устанавливаются соединительные трубки. В переходнике выполнены отверстия для обеспечения раздачи потока на 3 стороны. Для закрывания отверстий в переходнике и тройниках применяются пробки. Соединение всех элементов между собой произведено за счет посадок, без использования резьбы и уплотнительных прокладок.

Такая конструкция стенда позволяет исследовать кольцевые литниковые системы: измерять напоры жидкости в стояке и коллекторе, определять скорости и расходы жидкости в питателях, расход жидкости во всей системе при разном количестве работающих питателей.

Полезная модель относится к литейному производству, в частности, к стендам для исследования литниковых систем.

Известен стенд для исследования литниковых систем (Рабинович Б.В. "Введение в литейную гидравлику". - М.: Машиностроение, 1966. - С.335). Стенд состоит из литниковой чаши, стояка, коллектора и питателей. Все элементы стенда выполнены из прозрачной пластмассы. Стояк имеет круглое поперечное сечение и выполнен сужающимся книзу. Коллектор имеет трапецеидальное поперечное сечение и плоскую крышку. В коллекторе прорезаны питатели трапецеидального поперечного сечения.

Недостатком стенда является то, что его можно использовать для исследований только одной простой литниковой системы - L-образной - и нельзя применять при исследовании сложных литниковых систем, таких как кольцевая, разветвленная, комбинированная и крестовинная. Размеры коллектора и питателей можно менять, только изготовив новую модель литниковой системы. Изготовить участки коллектора разных внутренних диаметров невозможно. Кроме того, в этой литниковой системе не измеряются напоры жидкости в разных сечениях системы.

Известен также стенд для исследования литниковых систем (патент на полезную модель 92817 от 08.12.2009 г."Стенд для исследования литниковых систем"). Стенд состоит из литниковой чаши, стояка, переходника, составного коллектора в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, пьезометров в стояке и коллекторе. Стояк выполнен круглого поперечного сечения. Количество питателей может меняться от 1 до 20, а расстояние между ними можно изменять, заглушая промежуточные питатели. Из стандартных элементов - сменных модулей с питателями и соединительных трубок - можно собирать, кроме L-образной, сложные литниковые системы, такие как разветвленная, комбинированная и крестовинная.

Недостатком стенда является то, что его нельзя применять при исследовании такой сложной системы как кольцевая. Расчету такие литниковые системы не поддаются, так как уравнение Бернулли выведено для потока с неизменным расходом. А в кольцевой литниковой системе происходит деление потока на выходе из стояка в коллектор (часто на неравные части) и раздача потока по питателям. Причем в некоторые питатели поступление жидкости происходит с двух противоположных сторон.

Признаки известного стенда, являющиеся общими с признаками предлагаемого стенда, - литниковая чаша, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, пьезометры в стояке и коллекторе.

Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, - создание стенда, позволяющего исследовать кольцевую литниковую систему.

Поставленная задача решена за счет того, что известный стенд для исследования литниковых систем, включающий литниковую чашу, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, пьезометры в стояке и коллекторе, дополнительно содержит тройники, в отверстия в которых под углом 90° установлены одним концом соединительные трубки, в переходнике выполнены отверстия с возможностью раздачи потока на 3 стороны, для закрывания отверстий в переходнике и тройниках стенд снабжен пробками, а соединение всех элементов между собой произведено за счет посадок, без использования резьбы и уплотнительных прокладок.

Признаки заявляемого технического решения, являющиеся отличительными от прототипа, - стенд дополнительно содержит тройники, в отверстия в которых под углом 90° установлены одним концом соединительные трубки, в переходнике выполнены отверстия с возможностью раздачи потока на 3 стороны, для закрывания отверстий в переходнике и тройниках стенд снабжен пробками, а соединение всех элементов между собой произведено за счет посадок, без использования резьбы и уплотнительных прокладок.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого стенда для исследования литниковых систем, на фиг.2, 3, 4, 5 и 6 - чертежи стояка (состоящего из трех частей), переходника, соединительной трубки, сменного модуля коллектор-питатель, тройника, на фиг.7 - фотография изготовленного стенда при работе 7-ми питателей. На фиг.8 показан стенд с фиг.1 с обозначениями номеров питателей, сечений питателей, сечений коллектора (места установки пьезометров). На фиг.9 приведена схема стенда для одновременного исследования 2-х кольцевых литниковых систем, на фиг.10 - схема стенда для одновременного исследования кольцевой и L-образной литниковых систем.

Стенд (фиг.1) состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, переходника 3, соединительных трубок 4, сменных модулей 5 коллектор-питатель, тройников 6, пьезометров 7. Для слива излишков жидкости в литниковой чаше 1 прорезана щель 8. Для закрывания отверстий в переходнике 3 и тройниках 6 стенд снабжен пробками 9. Тройники 6 осуществляют поворот потока жидкости на 90°. Стояк 2 выполнен сборным, состоящим из двух и более частей, что позволяет менять его высоту. Пьезометры 7 установлены в стояке 2 и в соединительных трубках 4. Все элементы стенда (кроме стеклянных пьезометров) выполнены из стали. Соединение элементов стенда произведено за счет посадок, без резьбы и уплотнительных прокладок. В переходнике 3, сменных модулях 5 и тройниках 6 пазы под соединительные трубки 4 выполняются разверткой, а наружный диаметр соединительных трубок 4 выполняется с расчетом получения скользящей посадки соединения соединительной трубки 4 с переходником 3, со сменным модулем 5 и тройником 6, предотвращающей утечку воды. Элементы стенда просты в изготовлении, а сборка стенда не вызывает затруднений. Напор в системе Н-расстояние по вертикали от уровня металла в литниковой чаше 1 до продольных осей соединительных трубок 4, сменных модулей 5 и тройников 6 - поддерживался постоянным путем непрерывного доливания жидкости в чашу 1 и слива ее избытков через щель 8. Расстояние от стояка до первого работающего питателя (фиг.1) и расстояние между питателями можно менять, не включая какие-то промежуточные питатели.

Был изготовлен опытный образец - стенд (фиг.7). Стояк 2 состоит из трех частей, а внутренний диаметр стояка составлял 24,08 мм. Внутренний диаметр коллекторов сменных модулей 5 был равен 16,03 мм. Внутренний диаметр питателей сменных модулей 5 равняется 9,03 мм. Внутренний диаметр чаши 1 составляет 272 мм, а напор в системе Н равняется 363 мм и поддерживается постоянным.

Все элементы стенда (кроме стеклянных пьезометров 7) выполнены из стали. В стояке 2 и в соединительных трубках 4 установлены пьезометры 7 -стеклянные трубочки длиной 370 мм с внутренним диаметром 5 мм, причем установленные в стояке 2 пьезометры 7 изогнуты на 90°.

Стенд можно собирать из сменных модулей 5 коллектор-питатель с разными диаметрами коллекторов, или с разными диаметрами питателей, или с разными диаметрами коллекторов и питателей.

Стенд для исследования литниковых систем работает следующим образом. Систему заполняют водой, открывают необходимое количество питателей, измеряют высоту (напор) Н столба жидкости в пьезометрах стояка и соединительных трубок с помощью металлической линейкой и определяют объем W вылившейся из питателя каждого сменного модуля жидкости в отдельную емкость за определенное время . Затем определяют скорость воды v в питателе каждого сменного модуля по формуле: v=W/. После чего подсчитывают расход воды в питателе по формуле: Q=vS, где S - площадь сечения питателя, м². Расход воды во всей системе определяют путем суммирования расходов воды во всех работающих питателей. Результаты опытов приведены в таблице. Как видно, удалось исследовать работу кольцевой литниковой системы при разном количестве питателей, измерить скорости v, расходы Q и напоры H жидкости. То есть цель создания полезной модели достигнута.

Благодаря полученным экспериментальным результатам удалось использовать уравнение Бернулли при расчетах кольцевых литниковых систем, ранее не поддававшихся расчету.

Работающие питатели	v17, м/с	v18, м/с	v19, м/с	v20, м/с	H6, м	Н7, м	H8, м	H10, м	Q,см3/с
IV				2,02	0,334			0,314	129,63
III			2,01		0,324		0,314		128,71
III, IV			1,77	1,79	0,259		0,239	0,252	227,64
III-V			1,54	1,58	0,207		0,189	0,199	297,56
II, III		1,75	1,77		0,244	0,234	0,252		225,55
I-III	1,45	1,56	1,53		0,164	0,187	0,194		290,60
I-III,	0,96	1,06	1,14		0,084	0,097	0,107	0,102	404,07
V-VII
I-VII	0,83	0,95	1,00	1,02	0,059	0,084	0,084	0,089	422,62

Стенд для исследования кольцевых литниковых систем, включающий литниковую чашу, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, пьезометры в стояке и коллекторе, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тройники, в отверстия в которых под углом 90° установлены одним концом соединительные трубки, в переходнике выполнены отверстия с возможностью раздачи потока на три стороны, причем для закрывания отверстий в переходнике и тройниках стенд снабжен пробками, а соединение всех элементов между собой выполнено по посадке, без использования резьбы и уплотнительных прокладок.