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 сменного модуля с питателем и соединительной трубки, стеклянные трубки в коллекторе, измерительное устройство в стояке, состоящее из державки и стеклянной трубки. Дополнительно измерительное устройство в стояке снабжено опорой и вертикальным каналом. Вертикальный канал одним концом установлен по скользящей посадке в державке, другим - в опоре. На другом конце опоры размещена вертикально вверх стеклянная трубка. Опора установлена ниже державки. Такая конструкция стенда позволяет измерять в стояке напоры жидкости, меньшие атмосферного давления.

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. Стояк делается круглого поперечного сечения и сужающимся книзу.

Недостатком стенда является то, что он не позволяет измерять напоры жидкости в стояке и коллекторе литниковой системы, а без измерения напоров невозможно создание и теории расчета, и конструирование литниковых систем.

Известен также стенд для исследования литниковых систем (патент на полезную модель 92817 от 08.12.2009 "Стенд для исследования литниковых систем"). Стенд состоит из литниковой чаши, стояка, переходника, составного коллектора в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, стеклянных трубок в коллекторе, устройства для измерения напора жидкости в стояке. Стояк выполнен круглого поперечного сечения. Количество питателей можно изменять от 1 до 20, а расстояние между ними можно менять, заглушая промежуточные питатели.

Недостатком стенда является то, что он не позволяет измерять напоры жидкости в стояке, когда давление в жидкости становится меньше атмосферного. Измерение напоров в коллекторе производится с помощью стеклянных трубок, устанавливаемых вертикально в специальные углубления в стенке коллектора. Наличие в стеклянной трубке столба жидкости высотой h свидетельствует о том, что в данном сечении коллектора давление выше атмосферного на величину h, где - удельный вес жидкости, Н/м³. Устройство для измерения напора жидкости в стояке состоит из державки и стеклянной трубки. Стальная державка устанавливается по скользящей посадке в стенку стояка безо всякого крепления. Пока давление в стояке больше атмосферного, его определение не вызывает затруднений. Если в стеклянной трубке есть столб жидкости высотой h (отсчитываемый от горизонтальной оси державки), то в данном сечении стояка давление выше атмосферного на величину - h. По мере роста расхода в литниковой системе за счет увеличения количества одновременно работающих питателей давление жидкости в стояке - сверх атмосферного - становится все меньше и меньше. Когда оно будет ниже атмосферного, в стеклянной трубке не будет жидкости, а только воздух, который начнет засасываться в жидкость, движущуюся в стояке. Образуется газовоздушная смесь, и дальнейшие исследования литниковой системы становятся невозможными.

Признаки известного стенда, являющиеся общими с признаками предлагаемого стенда, - литниковая чаша, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, стеклянные трубки в коллекторе, устройство для измерения напора жидкости в стояке.

Задача изобретения - создание стенда, позволяющего определять в стояке величину давления жидкости, когда оно меньше атмосферного.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном стенде для исследования литниковых систем, включающем литниковую чашу, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, стеклянные трубки в коллекторе и устройство для измерения напора жидкости в стояке, устройство для измерения напора жидкости в стояке выполнено в виде державки, опоры, установленной ниже державки, вертикального канала, одним концом установленного по скользящей посадке в державке, а другим в опоре, и стеклянной трубки, вертикально установленной на опоре.

Признаки заявляемого решения, отличительные от прототипа, -устройство для измерения напора жидкости в стояке выполнено в виде державки, опоры, установленной ниже державки, вертикального канала, одним концом установленного по скользящей посадке в державке, а другим в опоре, и стеклянной трубки, вертикально установленной на опоре.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют определять давления жидкости в стояке, меньшие атмосферного, то есть достичь цели полезной модели.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого стенда для исследования литниковых систем, на фиг.2, 3 и 4 - чертежи державки, вертикального канала и опоры. На фиг.5 приведена фотография изготовленного стенда в момент измерения напора жидкости в стояке, когда давление жидкости в стояке меньше атмосферного.

Стенд (фиг.1) состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, переходника 3, составного коллектора в виде сменных модулей с питателями 4 и соединительных трубок 5, стеклянных трубок 6, державки 7, вертикального канала 8, опоры 9. В литейной чаше 1 выполнена прорезь 10. Напор в системе Н - расстояние по вертикали от уровня жидкости в литниковой чаше 1 до продольных осей соединительных трубок 5 и питателей сменных модулей 4 поддерживается постоянным путем непрерывного доливания жидкости в литниковую чашу 1 и слива ее избытков через прорезь 10.

Стенд для исследования литниковых систем работает следующим образом. Систему заполняют водой и после установления стабильного напора Н в чаше 1 определяют объем вылившейся из каждого питателя жидкости за определенное время. Вычисляют скорость жидкости в каждом питателе сменных модулей 4 по формуле: _n=W/S_n, где W - объем вылившейся жидкости, м ³; - время истечения жидкости, с; S_n - площадь сечения внутреннего отверстия питателя сменного модуля 4, м ². Расход жидкости из каждого питателя Q_n=_nS_n расход во всей системе Q равен сумме расходов из работающих питателей. Скорость жидкости в стояке находим по формуле _см=Q/S_см, где S_см - площадь сечения стояка, м². Тогда расчетное давление жидкости в стояке в месте установки державки 7 где р - атмосферное давление, Н/м²; Н_ч-д - расстояние по вертикали от уровня жидкости в литниковой чаше 1 до продольной горизонтальной оси державки 7, м; - коэффициент неравномерности распределения скорости по сечению потока (коэффициент Кориолиса); принимаем =1,1; g - ускорение свободного падения, м/с; _см - коэффициент местного сопротивления входа из чаши в стояк; - коэффициент потерь на трение; l_см - расстояние по вертикали от дна литниковой чаши (от верха стояка) до продольной горизонтальной оси державки 7, м; d_см - диаметр стояка, м. Экспериментальную величину напора h в стояке в месте крепления державки 7 (см. фиг.1) измеряют металлической линейкой - это расстояние по вертикали от уровня жидкости в стеклянной трубочке 6 до продольной горизонтальной оси державки 7, м. А давление в этом сечении стояка находят по формуле p_д=h. Понятно, что в случае размещения уровня жидкости в стеклянной трубке выше продольной оси державки 7 давление выше атмосферного на величину p_д, а в противном случае - ниже атмосферного на величину p_д (столько не хватает до атмосферного давления). То есть создано универсальное измерительное устройство: можно определять давления и выше, и ниже атмосферного, не произведя смены устройства. Что удобно в экспериментальной деятельности.

Был изготовлен опытный образец - стенд (фиг.5). Литниковая чаша 1 имеет внутренний диаметр 0,272 м и высоту 0,140 м. Расстояние Н от сечения в прорези 10 литниковой чаши 1 до продольных осей питателей сменных модулей 4 и соединительных трубок 5 составного коллектора составляет 0,363 м. Расстояние Р_ч-д=0,134 м. Внутренний диаметр сменного модуля 4 и соединительной трубки 5 составного коллектора d_к=16,03 мм, внутренний диаметр питателя сменного модуля 4 d_n=9,03 мм, внутренний диаметр стояка 2 d_см=9,03 мм. Все элементы стенда изготовлены из стали, кроме стеклянных трубок. Элементы стенда просты в изготовлении, а сборка стенда не вызывает затруднений.

На фиг.5 хорошо видно, что напор в стояке в месте крепления державки 7 меньше атмосферного: уровень воды в стеклянной трубке 6 (левая стеклянная трубка) расположен ниже продольной горизонтальной оси державки 7, установленной в верхней части стояка 2. Опора 9 расположена ниже соединительной трубки 5. Высота жидкости в стеклянной трубке h равна 0,027, 0,177 и 0,211 м при работе соответственного одного, двух и трех питателей, что соответствует давлениям 2,7, 17,7 и 21,1 г/см². Это значит, что давления в стояке были меньше атмосферного на указанные величины давлений. И, следовательно, достигнута цель полезной модели - определены в стояке давления, меньшие атмосферного.

При фотографировании использовалась вода, подкрашенная марганцовкой.

Стенд для исследования литниковых систем, включающий последовательно соединенные литниковую чашу, стояк, переходник, составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок, стеклянные трубки в коллекторе, устройство для измерения напора жидкости в стояке, отличающийся тем, что устройство для измерения напора жидкости в стояке выполнено в виде державки, опоры, установленной ниже державки, вертикального канала, одним концом установленного по скользящей посадке в державке, а другим - в опоре, и стеклянной трубки, вертикально установленной на опоре.