Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ФОРМОВОЧНЫХ И СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к области литейного производства и предназначено для определения газопроницаемости формовочных и стержневых смесей. Газопроницаемость является одним из важнейших свойств смесей и характеризует способность ее пропускать газы, оказывающие существенное влияние на качество отливок. Это свойство смеси зависит от размеров зерен формовочного песка, содержания в нем мелкозернистых добавок, степени уплотнения, типа связующего, влажности и от вязкости газов.

Известен прибор Петржела для определения газопроницаемости формовочных и стержневых смесей, содержащий гильзу с исследуемым образцом, датчик давления, сосуд в котором находится измерительный клапан со шкалой, которые соединены между собой с помощью трубок с установленными в них элементами регулирования [1].

Недостатком прибора является то, что его конструкция позволяет определять газопроницаемость формовочных и стержневых смесей путем пропускания воздуха, имитирующего смесь литейных газов, через образцы смесей, и тем самым не позволяет учесть погрешности, связанные с различием скоростей фильтрации газов, образующиеся в действительности в процессе термодеструкции (пиролиза) в литейных формах, залитых жидким металлом, и воздуха, взятого в качестве аналога газовой смеси. Причина погрешностей определяется различием вязкости воздуха и газов, образующихся в действительности в процессе термодеструкции формовочных и стержневых смесей.

Известен прибор для определения газопроницаемости формовочных и стержневых смесей, принятый за прототип, состоящий из опорной плиты, на которой установлены бак с водой, в котором с помощью калиброванного колокола образована воздушная полость, сообщенная через регулирующий расход элемент с рабочей полостью гильзы, к которой подключен датчик давления. В гильзе размещен также исследуемый образец смеси, который сообщает рабочую полость с атмосферой [2].

Недостатком известного прибора является то, что его конструкция позволяет определять газопроницаемость формовочных и стержневых смесей путем пропускания воздуха в качестве рабочей среды через стандартные образцы, и тем самым не позволяет учесть погрешности, связанные с различием скоростей фильтрации газов, образующихся в действительности в процессе термодеструкции (пиролиза) в залитых металлом литейных формах. Причина погрешностей объясняется различием вязкости воздуха и газов, образующихся в действительности в процессе термодеструкции в залитой литейной форме, а также различными условиями фильтрации воздуха и литейных газов на границе образца смеси с гильзой и внутри него.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности определения газопроницаемости исследуемых смесей.

Это достигается тем, что устройство, содержащее один источник давления газовой среды, сообщенный посредством линии связи и установленного в ней регулирующего расход элемента со входом гильзы, к входной полости которой подключен датчик давления, образец смеси, размещенный в гильзе, через который входная полость гильзы сообщена с атмосферой, согласно изобретению устройство дополнительно снабжено другим источником давления газовой среды с линией связи и установленным в ней регулирующим расход элементом и смесителем, при этом оба источника давления подключены параллельно друг к другу к соответствующим входам смесителя, выход которого через датчик расхода сообщен с входной полостью гильзы.

Кроме этого решение поставленной технической задачи достигается также тем, что в варианте устройства согласно изобретению смеситель снабжен нагревательным элементом.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в состав устройства дополнительно вводится второй источник давления рабочей газовой среды, который в совокупности с первым источником позволяет в смесителе обеспечить получение газовой смеси с заданными вязкостными свойствами. При подаче полученной в смесителе газовой смеси в гильзу с образцом смеси наиболее полно моделируется процесс газопроницаемости истинных газовых смесей при заливке формы жидким металлом, что и позволяет повысить точность определения газопроницаемости исследуемых смесей.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, а на фиг.2 - выносной элемент I на фиг.1. На фиг.1 принято обозначение: h - высота образца.

Устройство для определения газопроницаемости смесей содержит один источник 1 давления газовой среды, сообщенный посредством линии 2 связи и установленного в ней регулирующего расход элемента в виде регулируемого вентиля 3 и датчика 4 расхода со входом 5 гильзы 6, к входной полости 7 которой подключен датчик 8 давления. В гильзе 6, размещен образец 9 смеси, через который входная полость 7 гильзы 6 сообщена с атмосферой. При этом устройство дополнительно снабжено другим источником 10 давления газовой среды с линией 11 связи и установленным в ней регулирующим расход элементом в виде регулируемого вентиля 12 и датчика 13 расхода. Кроме этого устройство дополнительно снабжено смесителем 14. Оба источника 1 и 10 давления газовой среды подключены параллельно друг к другу к соответствующим входам 15 и 16 смесителя 14, выход 17 которого через датчик 18 расхода сообщен со входом 5 и входной полостью 7 гильзы 6.

В варианте выполнения устройства смеситель 14 может быть снабжен дополнительно нагревательным элементом 19.

Исследования определения газопроницаемости проводятся с газовой средой, моделирующей вязкость формовых газов, образующихся в действительности в литейной форме при заливке ее жидким металлом.

Устройство работает следующим образом. Расходы индикаторных газов из первого и второго источников 1 и 10, проходящие параллельно друг другу по линиям 2 и 11 связи соответственно, регулируются с помощью вентилей 3 и 12 по показаниям датчиков 4 и 13 расхода и поступают к входам 15 и 16 в смеситель 14. Далее смесь газов, моделирующая состав формового газа, через датчик 18 расхода смеси газов поступает с выхода 17 смесителя 14 в гильзу 6 через вход 5 в входную полость 7 и профильтровывается через исследуемый образец 9 смеси в атмосферу. По датчику 8 давления снимаются показания для расчета коэффициента газопроницаемости.

Газопроницаемость исследуемого образца смеси рассчитывается по формуле:

где К - коэффициент газопроницаемости; V - объем газовой среды, прошедшей через образец, см³; h - высота образца, см; F - площадь поперечного сечения образца, см²; р - давление газовой среды перед входом в образец. Па; τ - продолжительность прохождения газовой среды через образец, мин.

При использовании варианта устройства появляется возможность при исследовании образца 9 смеси получать газовую смесь, моделирующую с помощью нагревательного элемента 19, установленного в смесителе 14, вязкостные свойства формовых газов. Это позволяет еще более повысить точность оценки газопроницаемости различных образцов 6 смеси.

Таким образом, изобретение позволяет с повышенной точностью оценить значение газопроницаемости образцов с различными исследуемыми смесями с помощью коэффициента газопроницаемости, рассчитываемого на основе параметров газовой смеси, состав которой максимально возможно приближен к составу формовых литейных газов.

Источники информации:

1. Медведев Я.И., Валисовский И.В. Технологические испытания формовочных смесей. - М.: Машиностроение, 1973, с.32-33.

2. Погосбекян Ю.М. Методы формообразования заготовок литьем и обработкой давлением в автотракторостроении. Учебное пособие МАДИ (ГТУ). 2002, с.137-142 (прототип).