專利名稱：蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于采用蝶閥作為空氣沖擊鑄造造型(以下簡稱氣沖造型)的氣沖沖擊主閥和用高速氣缸快速開啟該閥門的一種裝置。該裝置利用定型產品－蝶閥作為氣沖沖擊主閥，閥門結構簡單，氣流流阻小，該閥由高速氣缸開閉，并且開啟速度可調，因而該裝置既可作兩級氣沖造型，也可作單級氣沖造型。
公知氣沖造型是80年代國際先進鑄造造型工藝，它的氣沖沖擊主閥均為多孔式，大多由一塊閥鈑來控制其開閉，閥門開啟速度不可調，氣沖流線成“Ⅵ”形，流阻大，該閥結構復雜、加工工藝難度高。公知采用兩級氣沖來制造復雜零件砂型時，其鑄造質量比單級氣沖造型會更好一些，目前的兩級氣沖沖擊主閥是由子母閥門組成(預沖子閥開，主沖母閥開)，其結構更為復雜、加工工藝難度更高。公知貯氣罐內充氣壓力(P1)大小是決定造型好壞的重要因素，P1的大小視模型復雜程度進行隨機調節，大多采用遠距離氣壓繼電器控制電磁氣閥去操縱氣動氣閥的開閉來完成的，該裝置控制精度不高。
本實用新型的任務是提供一種由定型產品(元件)組成的兩級氣沖造型裝置采用大口徑蝶閥、高速氣缸、開閉機構及控制系統是保證能在瞬間輸送大流量壓縮空氣，通過調節閥門開啟角速度，在型砂上面可獲得不同的氣沖沖擊壓力梯度，從而來實現既可作兩級氣沖造型，也可作單級氣沖造型。
其解決方案是在預砂框上方設一上園下方的擴散室，擴散室的上方與貯氣罐之間對夾一蝶閥，蝶閥的開啟是由高速氣缸、先導氣缸、開閉機構、氣控、電器及可編程序控制器(以下簡稱PC)等所組成的控制系統來實現的。在高速氣缸內活塞上方設有貯氣室，在閥門開啟瞬間，貯氣室內的氣體動能直接驅動活塞高速下行，調節高速氣缸內貯氣室充氣壓力(從0.1～0.55MPa)，則可獲得蝶閥不同的開啟角速度；采用壓力變送器是將貯氣罐內氣壓(從0～0.6MPa)轉變成4～20mA電流信號(或1～5V電壓信號)送入PC，通過數字式壓力預選器在PC中預先設定來控制貯氣罐內的充氣壓力。
本實用新型采用定型產品－蝶閥作為氣沖沖擊主閥，使氣沖造型主機的結構大大簡化、造價低、便于維修和更換、并且兼容性強，這對把現有的多觸頭高壓造型主機改造成為氣沖造型主機具有很大的現實意義，它可使改造工程變得簡單、容易并大大降低了改造工程費用。
本實用新型所設計的具有貯氣室功能的高速氣缸，可顯著提高蝶閥開啟角速度，并且角速度可隨機調節，對比子母型兩級氣沖沖擊主閥，蝶閥式氣沖沖擊主閥的結構則顯得更加簡單。
本實用新型的氣沖沖擊主閥，由于閥門開啟角速度可調，因而在兩級氣沖“預沖”沖擊工況中，可隨機調節預壓實過程的緊實度，從而可獲得最佳的兩級氣沖沖擊造型效果。
本實用新型采用壓力變送器、數字式壓力預選器、PC和電磁氣閥進行遠距離、隨機調節貯氣罐內的充氣壓力，其特點是控制精度高和操作直觀、方便。
附圖描述了本實用新型的實施例附
圖1蝶閥式兩級空氣沖擊造型裝置的結構示意圖。
附圖2高速開啟氣沖沖擊主閥的機構及控制系統原理圖。
附
圖1描述了蝶閥式兩級空氣沖擊造型裝置的結構及工作原理。
由型鈑(1)、型砂箱(2)、預砂框(3)、擴散室(4)、蝶閥(5)、貯氣罐(6)組成的兩級氣沖造型裝置，
圖1a是充氣工況這時轉動蝶閥軸(5b)使閥鈑(5a)將蝶閥(5)關閉，貯氣罐(6)內充氣壓力(P1)可根據模型復雜程度進行隨機調節(P1＝0.3～0.6MPa)；
圖1b是氣沖沖擊時的工況當閥鈑(5a)高速開啟瞬間，貯氣罐(6)內壓縮空氣突然膨脹產生的沖擊波，經擴散室(4)沖擊預砂框(3)內型砂表面，預砂框(3)內氣壓由0急劇上升到P2，使型砂被壓實。在擴散室(4)內設有兩塊半月牙形擋鈑(4a、4b)，其目的是使沖擊氣流均勻地作用在型砂表面上。實踐證明，只有當室內壓力梯度≥23MPa／s時，才能獲得滿意的造型效果，而壓力梯度的大小完全決定于閥鈑(5a)開啟角速度。實踐還表明，對于DN600的蝶閥、920×610×250型砂箱而言，當閥鈑(6)開啟角(β)達到40°～50°時，氣沖過程即告完成，只有閥門開啟角速度＜30ms／45°，才能保證壓力梯度≥23MPa／s。對于兩級氣沖而言，第一次氣沖(預沖)，閥門(5a)開啟角速度應調節小一些，使擴散室內的壓力梯度控制在5～15MPa／s之間(隨機調節)，在第二次氣沖(主沖)，則應保證壓力梯度≥23MPa／s。
附圖2描述了高速開啟氣沖沖擊主閥的機構及控制系統的結構和原理。
開閉蝶閥(5)的控制系統由氣源(14)、氣源處理三聯件(19)、電磁氣閥(15)、(20)、(21)、(24)、(25)、減壓閥(22)、單向閥(23)、壓力變送器(16)、PC(17)和數字式壓力預選器(18)等組成，電磁氣閥上的8個電磁鐵(DT1～DT8)的程序動作全受PC(17)控制；蝶閥(5)的開閉機構由主搖臂(12)、高速氣缸(11)、限位調整螺釘(8)、(10)、(13)、副搖臂(9)和先導氣缸(7)等組成。向貯氣罐(6)內充氣過程是當PC(17)令電磁鐵DT1得電，電磁氣閥(15)開，氣源(14)向貯氣罐(6)充氣，壓力變送器(16)將貯氣罐(6)內氣壓轉換成電流信號(按0～0.6MPa對應轉化成4～20mA，或1～5V電壓信號)送入PC(17)，當貯氣罐(6)內氣壓(P1)達到數字式壓力預選器(18)所設定的壓力值時，PC(17)令電磁鐵DT1失電，電磁氣閥(15)關閉。由氣源(14)來的壓縮空氣，經過氣源處理三聯件(19)進行凈化、減壓(P3)和油霧后進入電磁氣閥(20)，當電磁氣閥(20)開啟(DT2得電)，向電磁氣閥(21)、(25)和減壓閥(22)供氣，進入電磁氣閥(24)的壓縮空氣有兩種壓力當電磁氣閥(21)上電磁鐵DT4得電，進入電磁氣閥(24)氣壓為P3，此時單向閥(23)關閉；當電磁鐵DT3得電，電磁氣閥(21)關閉，壓縮空氣經減壓閥(22)減壓，以P4壓力經單向閥(23)進入電磁氣閥(24)。氣沖沖擊主閥的開閉過程是當電磁鐵DT6得電(電磁氣閥(24)換向)，高速氣缸(11)拉動主搖臂(12)驅動蝶閥軸(5b)順時針轉動而使蝶閥(5)關閉，限位調整螺釘(13)是調節蝶閥(5)在閉合位置時的嚴密性，此時電磁鐵DT7得電(電磁氣閥(25)換向)，先導氣缸(7)拉動副搖臂(9)順時針轉動，通過調整螺釘(8)、(10)把主搖臂(12)鎖死在“閉合”位置。此時電磁鐵DT5得電(電磁氣閥(24)換向)，高速氣缸(11)的下腔口(11d)排氣、上腔口(11c)充氣，因副搖臂(9)已把主搖臂(12)鎖死在“閉合”位置，故活塞(11a)不能下行，此時活塞(11a)雖已達到“上死點”，但活塞(11a)上腔貯氣室(11b)仍貯存足夠使蝶閥(5)高速開啟的氣體膨脹勢能，進入了氣沖前沖擊激發階段。氣沖沖擊時，PC(17)令電磁鐵DT8得電(電磁氣閥(25)換向)，先導氣缸(7)推動副搖臂(9)反時針轉動，當調整螺釘(10)脫離主搖臂(12)瞬間，高速氣缸(11)內的活塞(11a)在上腔貯氣室(11b)氣體膨脹力作用下，使蝶閥(5)高速開啟，在活塞(11a)剛下行的同時，PC(17)又令電磁氣閥(24)換向(DT6得電)，使高速氣缸(11)的上腔口(11c)排氣、下腔口(11d)充氣，其目的是使活塞(11a)在后半行程進行減速，顯然，當氣沖過程一完成，蝶閥(5)就自動關閉。
在作兩級氣沖造型預沖工況中，電磁鐵DT2、DT3、DT5得電，進入高速氣缸(11)上腔口(11c)為低壓氣體(P4＝0.1～0.3MPa)，故蝶閥(5)開啟速度較低，對型砂箱(2)內型砂只作預壓實。在作兩級氣沖造型主沖工況中，電磁鐵DT2、DT4、DT5得電，進入高速氣缸(11)上腔為高壓氣體(P3＝0.3～0.55MPa)，蝶閥(5)高速開啟，進行氣沖沖擊壓實。調節減壓閥(22)輸出壓力(P4)，可獲得型砂不同的預壓實緊實度，從而可獲得最佳兩級氣沖造型效果。在作單級氣沖造型時，電磁鐵DT4始終得電。
權利要求1.由型鈑(1)、型砂箱(2)、預砂框(3)、擴散室(4)、蝶閥(5)、貯氣罐(6)、高速氣缸(11)、先導氣缸(7)、主副搖臂(12)、(9)及調整螺釘(8)、(10)、(13)、控制系統元件(14)～(25)所組成的蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置，其特征是采用定型產品-蝶閥(5)作為氣沖沖擊主閥，閥門由高速氣缸(11)開閉。
2.按照權利要求1所述的蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置，其特征是在高速氣缸(11)內，活塞(11a)達到上死點位置時，其上方還設有貯氣室(11b)。
3.按照權利要求1所述的蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置，其特征是擴散室(4)為上園下方，內部設有兩塊半月牙形擋鈑(4a、4b)。
4.按照權利要求1所述的蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置，其特征是由電磁氣閥(15)、壓力變送器(16)、PC(17)和數子式壓力預選器(18)所組成的子系統，可遠距離隨機調節貯氣罐(6)內的充氣壓力(P1)。
5.按照權利要求1所述的蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置，其特征是由電磁氣閥(20)、(21)、(24)、減壓閥(22)和單向閥(23)所組成的子系統，可向高速氣缸(11)上腔口(11c)提供高低兩種氣壓(P3和P4)。
6.按照權利要求1所述的蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置，其特征是蝶閥(5)在關閉位置時，主搖臂(12)被副搖臂(9)及調整螺釘(10)“鎖死”。
7.按照權利要求1所述的蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置，其特征是氣沖沖擊前，高速氣缸(11)處于下腔口(11d)排氣、上腔口(11c)充氣工況，氣沖沖擊由先導氣缸(7)推動副搖臂(9)來激發。
8.按照權利要求1所述的蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置，其特征是氣沖沖擊時，活塞(11a)剛開始下行，PC(17)令電磁氣閥(24)換向，使高速氣缸(11)下腔口(11d)進氣、上腔口(11c)排氣，其目的是使活塞(11a)在后半行程減速，并迅速將蝶閥(5)關閉。
專利摘要蝶閥式兩級空氣沖擊鑄造造型裝置是采用蝶閥作為氣沖沖擊主閥，它的結構簡單、氣流流阻小、維修更換簡便并且兼容性強。該閥門用高速氣缸快速開啟，并且開啟速度可調，通過調節閥門開啟速度來改變空氣沖擊波作用在型砂表面上的壓力梯度，從而可使該裝置既可作兩級氣沖造型，也可作單級氣沖造型。
文檔編號B22C15/08GK2172172SQ93215368
公開日1994年7月20日 申請日期1993年6月7日 優先權日1993年6月7日
發明者熊映青 申請人:熊映青