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 удлинителем и тройником. Удлинитель одним концом расположен в отверстии переходника, другой конец удлинителя размещен в отверстии тройника. Тройник и составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок установлены вертикально. Для закрывания отверстий в нижнем сменном модуле коллектор-питатель и в верхней соединительной трубке стенд снабжен пробками. Соединение всех элементов между собой произведено за счет посадок, без использования резьбы и уплотнительных прокладок.
Такая конструкция стенда позволяет исследовать ярусные 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, расположенных на разных уровнях (ярусах)
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 ярусных литниковых систем, питатели которых расположены на разных уровнях (ярусах). 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 08.12.2009г."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, кольцевая и крестовинная.
Недостатком стенда является то, что его нельзя применять при исследовании ярусных литниковых систем. Расчету такие литниковые системы не поддаются, так как уравнение Бернулли выведено для потока с неизменным расходом. А в ярусной литниковой системе происходит деление потока в конце коллектора и раздача потока по питателям, расположенных на разных уровнях.
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 ярусную 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 удлинитель и тройник, удлинитель одним концом расположен в отверстии в переходнике, другой конец удлинителя расположен в отверстии тройника, тройник и составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок установлены вертикально, для закрывания отверстий в нижнем сменном модуле коллектор-питатель и верхней соединительной трубке 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 удлинитель и тройник, удлинитель одним концом расположен в отверстии в переходнике, другой конец удлинителя расположен в отверстии тройника, тройник и составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок установлены вертикально, для закрывания отверстий в нижнем сменном модуле коллектор-питатель и в верхней соединительной трубке 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, 6 и 7 - чертежи стояка (состоящего из трех частей), переходника, удлинителя, тройника, соединительной трубки, сменного модуля коллектор-питатель, на фиг.8-15 - фотографии изготовленного стенда при работе разного количества питателей.
Стенд (фиг.1) состоит из литниковой чаши 1, стояка 2, переходника 3, удлинителя 4, тройника 5, соединительных трубок 6, сменных модулей 7 коллектор-питатель, пьезометров 8 и 9. Для слива излишек жидкости в литниковой чаше 1 прорезана щель 10. Для закрывания отверстий в нижнем сменном модуле коллектор-питатель 7 и в верхней соединительной трубке 6 стенд снабжен пробками 11. Тройник 5 делит поток жидкости на две части, из которых одна часть идет вертикально вверх, другая - вертикально вниз. Стояк 2 выполнен сборным, состоящим из двух и более частей, что позволяет менять его высоту. Пьезометр 8 установлен в удлинителе 4, изогнутые под 90° пьезометры 9 размещены в стояке 2 и в соединительных трубках 6. Все элементы стенда (кроме стеклянных пьезометров) выполнены из стали. Соединение элементов стенда произведено за счет посадок, без резьбы и уплотнительных прокладок. В переходнике 3, тройнике 5, сменных модулях 7 пазы под удлинитель 4 и соединительные трубки 6 выполняются разверткой, а наружный диаметр удлинителя 4 и соединительных трубок 6 выполняется с расчетом получения скользящей посадки соединения удлинителя 4 с тройником 5, соединительных трубок 6 со сменными модулями 7, 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 продольной оси переходника 3, удлинителя 4 и тройника 5 - поддерживался постоянным путем непрерывного доливания жидкости в чашу 1 и слива ее избытков через щель 10. Расстояние между сменными модулями 7 можно менять, не включая какие-то промежуточные сменные модули.
Был изготовлен опытный образец - стенд (фиг.8). Стояк 2 (фиг.1, 2 и 8) состоит из трех частей, а внутренний диаметр стояка составлял 24,08 мм. Внутренний диаметр удлинителя 4 и коллекторов сменных модулей 7 был равен 16,03 мм. Внутренний диаметр питателей сменных модулей 7 равняется 9,03 мм. Внутренний диаметр чаши 1 составляет 272 мм, а напор в системе H равняется 363 мм и поддерживается постоянным.
Все элементы стенда (кроме стеклянных пьезометров 8 и 9) выполнены из стали. В стояке 2, удлинителе 4 и соединительных трубках 6 установлены пьезометры 8 и 9 - стеклянные трубочки длиной 200-400 мм и внутренним диаметром 5 мм.
Стенд можно собирать из сменных модулей 7 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) 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 г.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. Данные для литниковой системы с фиг.1 для трех сменных модулей таковы. Расстояния были такими: h1=h2=116 мм,h3=119 мм. При работе только нижнего питателя скорость течения жидкости в нем была 2,23 м/с, при работе только второго снизу питателя скорость жидкости 1,55 м/с, при работе только третьего снизу питателя скорость составляла 1,06 м/с.При одновременной работе нижнего и второго снизу питателей скорость течения в нижнем питателе была 2,07 м/с, во втором снизу - 1,16 м/с.При одновременной работе первого и третьего снизу питателей скорости соответственно были равны 2,15 м/с и 0,61 м/с.При одновременной работе второго и третьего снизу питателей скорости были такими: 1,37 м/с и 0,74 м/с.При одновременной работе первого, второго и третьего снизу питателей скорость течения воды в нижнем питателе составляла 2,07 м/с, во втором снизу питателе - 1,16 м/с, а из третьего снизу питателя вода не выливалась (см фиг.15). Также были использованы напоры H в 753 мм и 1083 мм, а количество одновременно работающих питателей изменяли от одного до шести.
Как видно, удалось исследовать работу ярусной системы при разном количестве питателей, измерить скорости и расходы жидкости, а также напоры жидкости в разных сечениях литниковой системы - по показаниям пьезометров. То есть цель создания полезной модели достигнута.
Благодаря полученным экспериментальным результатам удалось использовать уравнение Бернулли при расчетах ярусных литниковых систем, ранее не поддававшихся расчету.
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, отличающийся тем, что он дополнительно содержит удлинитель и тройник, удлинитель одним концом расположен в отверстии в переходнике, другой конец удлинителя расположен в отверстии тройника, тройник и составной коллектор в виде сменных модулей с питателями и соединительных трубок установлены вертикально, для закрывания отверстий в нижнем сменном модуле коллекторе-питателе и в верхней соединительной трубке стенд снабжен пробками, а соединение всех элементов между собой произведено за счет посадок, без использования резьбы и уплотнительных прокладок.
