CN119566269A - 一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，涉及铸造装置技术领域。包括供液系统、控制系统和机架，机架上转动安装有转动架，转动架上安装有纵向电缸，纵向电缸的伸缩杆上连接有上模座，上模座下方安装有下模座，下模座内设置有下型腔，下模座两侧安装有冷却箱，冷却箱内安装有冷却管，冷却管内设置有制冷板，上模座和下模座共同设置有浇筑口，浇筑口通过管道与处理箱连接，处理箱与供液系统连接；供液系统、处理箱和浇筑口配合将金属液输送至上模座和下模座内，上模座、下模座和下型腔配合完成管板的铸造，通过冷却箱内的双金属片使鼓膜上的褶皱逐渐展开，以增大加压空气和鼓膜的接触面积，提升管板的降温效果。

Description

一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置

技术领域

本发明涉及铸造装置技术领域，具体是一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置。

背景技术

管板在热交换器中的主要作用是分隔管侧和壳侧的流体，避免冷热流体混合，同时为管子和拉杆提供固定支撑点，管板采用铸造成型，将熔融的金属注入预先设计好的模具中，待金属冷却凝固后，即可得到具有特定形状和结构的管板铸件。管板的铸造过程还需要严格控制铸造温度、压力和冷却速度等参数，以确保铸件的质量和性能。同时，随着科技的不断发展，现代热交换器铸造装置还采用了许多先进的技术和工艺，如数值模拟、自动化控制等，以提高生产效率和产品质量。

现有的热交换器铸造装置主要有以下问题：（1）无法实现管板的快速冷却，（2）没有对管板的热能回收利用，造成能量浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，包括供液系统和控制系统，铸造装置包括机架，所述机架上转动安装有转动架，所述转动架上安装有纵向电缸，所述纵向电缸的伸缩杆上连接有上模座，所述上模座下方安装有下模座，所述下模座内设置有下型腔，所述下模座两侧安装有冷却箱，所述冷却箱内安装有冷却管，所述冷却管内设置有制冷板，所述上模座和下模座共同设置有浇筑口，所述浇筑口通过管道与处理箱连接，所述处理箱与供液系统连接；

所述供液系统、处理箱和浇筑口配合将金属液输送至上模座和下模座内，所述上模座、下模座和下型腔配合完成管板的铸造，所述冷却管和制冷板配合对管板均匀冷却。

所述冷却箱内部中空并设置于转动架上，冷却箱内设置有横板，所述横板一侧和冷却箱之间形成进气腔室，所述横板另一侧和冷却箱之间设置有多组纵板，所述冷却管设置有多组，多组所述冷却管分别设置于多组纵板内；

所述进气腔室通过管道与真空泵的出口连接，所述真空泵的进口与外部空气连通，所述真空泵安装于转动架上，相邻两个纵板之间的所述横板上设置有连通口，正对连通口的所述冷却箱上设置有若干个喷气口，若干个所述喷气口正对下模座内的管板。

相邻两个所述纵板相对的一侧分别设置有鼓膜，所述鼓膜为柔性材质且设置有若干个褶皱，鼓膜内的所述纵板上设置有双金属片，所述双金属片一端设置于纵板上，所述双金属片另一端与鼓膜的中部抵接；

所述双金属片由两种不同膨胀系数的金属片组成，位于鼓膜一侧的所述金属片的膨胀系数小于另一侧金属片的膨胀系数，两种不同膨胀系数的所述金属片均与控制系统电性连接。对管板冷却降温时，控制系统将双金属片接入电路，电流经过两种不同膨胀系数的金属片，并流出至控制系统中，两种不同膨胀系数的金属片发热的同时产生弯曲，膨胀系数较大的金属片会向膨胀系数较小的金属片弯曲，从而使双金属片整体发生形变，双金属片推动鼓膜的中部向远离纵板一侧弯曲，使鼓膜上的褶皱逐渐展开，以增大加压空气和鼓膜的接触面积，提升降温效果，制冷端将纵板降温后，再通过鼓膜来对加压空气降温。

多组所述冷却管均呈平面螺纹分布，平面螺纹分布的冷却管可延长冷却液的停留时间，提升冷却液的降温效果，所述冷却管内部中空，所述冷却管内设置有冷却液，所述制冷板设置有若干个，若干个所述制冷板沿冷却管的内壁分布，若干个所述制冷板均与冷却液接触；

所述下模座内设置有冷却腔室，所述冷却管一端通过管道穿出冷却箱与冷却腔室的进口连接，所述冷却管另一端通过管道穿出冷却箱与冷却腔室的出口连接，冷却管连接的所述管道上还串联有循环泵，所述循环泵安装于转动架上。

所述处理箱内部中空并设置于转动架外侧，所述处理箱两侧分别连接有进液管和出液管，所述进液管与供液系统连接，所述出液管与浇筑口连接；

所述处理箱内设置有固定轴，所述固定轴上设置有第一固定盘，所述第一固定盘位于进液管一侧，所述处理箱内壁上设置有第二固定环，所述第二固定环位于出液管一侧，所述第一固定盘和第二固定环之间连接有过滤网，所述过滤网呈锥形。

位于第一固定盘和第二固定环之间的所述固定轴上通过轴承转动安装有旋转板，所述旋转板一侧设置有若干个扇叶，若干个所述扇叶被金属液推动旋转，所述旋转板另一侧设置有凸台，所述凸台与过滤网抵接。

所述处理箱内设置有线圈和若干个温度传感器，所述线圈位于出液管一侧，所述线圈两端与控制系统电性连接，若干个所述温度传感器用于检测金属液的温度。

所述上模座上设置有若干个第一温差板，所述转动架上设置有若干个第二温差板，若干个第一温差板和若干个第二温差板一一对应；

所述第一温差板、第二温差板和制冷板上均设置有金属板和两种不同材质的半导体，两种不同材质的所述半导体一端均与金属板连接，所述第一温差板上的两种半导体和第二温差板上的两种半导体之间通过导线连接，其中一根导线连接控制系统，所述制冷板上的两种半导体通过导线与控制系统电性连接。

所述转动架连接有旋转电机的输出轴，所述旋转电机安装于机架上，所述旋转电机内置有编码器。

所述机架上设置有控制面板，所述控制系统设置于控制面板内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过冷却液和低温空气同时对管板降温，使管板均匀冷却。加压空气经过连通口与纵板上的鼓膜接触，由于纵板被制冷端降温，纵板通过鼓膜使加压空气的温度降低，加压空气温度降低后形成低温空气，低温空气从喷气口向外喷洒在下模座内的管板上，使管板快速降温；通过冷却液和低温空气配合对管板降温，使管板快速且均匀的冷却。

2、金属液过滤处理，防止堵塞铸造装置。凸台推动接触的过滤网向处理箱内壁进行弯曲，随着凸台的旋转，凸台不与之前的过滤网接触，此时不接触的过滤网在自身弹力作用下逐渐向远离处理箱一侧弯曲，通过金属液推动凸台旋转，使过滤网来回弯曲，进而实现过滤网的振动，以便于金属液顺利经过过滤网过滤，防止杂质堵塞过滤网和铸造装置，保证过滤网的过滤效果。

3、管板热能回收处理，降低铸造装置的能耗。热端和冷端之间通过塞贝克效应产生电流，并传输至控制系统中，控制系统先对该电流进行检测，通过变压和整流等处理后用于制冷板的降温，以降低铸造装置的能耗。

4、金属液晃动处理，使金属液在上模座和下模座内分布的更加均匀。控制系统通过旋转电机带动转动架前后摆动，转动架带动上模座和下模座之间的金属液晃动，使金属液在上模座和下模座内分布的更加均匀。

附图说明

图1是本发明整体的结构示意图；

图2是本发明的主视图（箭头方向是低温空气喷洒方向）；

图3是本发明的仰视图；

图4是冷却箱的俯视图；

图5是图4中A-A位置处的局部剖视图；

图6是图5中B区域的局部放大图（箭头方向是双金属片的弯曲方向）；

图7是冷却管的结构示意图；

图8是冷却箱的内部结构示意图；

图9是处理箱的立体图；

图10是处理箱的内部结构示意图；

图11是下模座的结构示意图。

图中：1、控制面板；11、机架；12、转动架；121、第二温差板；13、纵向电缸；14、上模座；141、第一温差板；15、下模座；151、下型腔；152、浇筑口；153、冷却腔室；16、冷却箱；161、横板；162、纵板；163、连通口；164、喷气口；165、制冷板；166、冷却管；17、处理箱；171、固定轴；172、第一固定盘；173、第二固定环；174、过滤网；175、旋转板；176、扇叶；177、线圈；178、进液管；179、出液管；18、旋转电机；19、鼓膜；191、双金属片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1-图11所示，本发明提供一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置的技术方案，包括供液系统（图中未画出）、控制系统和机架11，机架11上转动安装有转动架12，转动架12连接有旋转电机18的输出轴，旋转电机18安装于机架11上，旋转电机18内置有编码器，转动架12上安装有纵向电缸13，纵向电缸13的伸缩杆上连接有上模座14，上模座14下方安装有下模座15，下模座15内设置有下型腔151，下模座15两侧安装有冷却箱16，冷却箱16内安装有冷却管166，冷却管166内设置有制冷板165，上模座14和下模座15共同设置有浇筑口152，浇筑口152通过管道与处理箱17连接，处理箱17与供液系统连接；供液系统、处理箱17和浇筑口152配合将金属液输送至上模座14和下模座15内，上模座14、下模座15和下型腔151配合完成管板（图中未画出）的铸造，冷却管166和制冷板165配合对管板均匀冷却，机架11上设置有控制面板1，控制系统设置于控制面板1内。

处理箱17内部中空并设置于转动架12外侧，处理箱17两侧分别连接有进液管178和出液管179，进液管178与供液系统连接，出液管179与浇筑口152连接；处理箱17内设置有固定轴171，固定轴171上设置有第一固定盘172，第一固定盘172位于进液管178一侧，处理箱17内壁上设置有第二固定环173，第二固定环173位于出液管179一侧，第一固定盘172和第二固定环173之间连接有过滤网174，过滤网174呈锥形；位于第一固定盘172和第二固定环173之间的固定轴171上通过轴承转动安装有旋转板175，旋转板175一侧设置有若干个扇叶176，若干个扇叶176被金属液推动旋转，旋转板175另一侧设置有凸台，凸台与过滤网174抵接；处理箱17内设置有线圈177和若干个温度传感器，线圈177位于出液管179一侧，线圈177两端与控制系统电性连接，若干个温度传感器用于检测金属液的温度。

冷却箱16内部中空并设置于转动架12上，冷却箱16内设置有横板161，横板161一侧和冷却箱16之间形成进气腔室，横板161另一侧和冷却箱16之间设置有多组纵板162，冷却管166设置有多组，多组冷却管166分别设置于多组纵板162内；进气腔室通过管道与真空泵的出口连接，真空泵（图中未画出）的进口与外部空气连通，真空泵安装于转动架12上，相邻两个纵板162之间的横板161上设置有连通口163，正对连通口163的冷却箱16上设置有若干个喷气口164，若干个喷气口164正对下模座15内的管板。

相邻两个纵板162相对的一侧分别设置有鼓膜19，鼓膜19为柔性材质且设置有若干个褶皱，鼓膜19内的纵板162上设置有双金属片191，双金属片191一端设置于纵板162上，双金属片191另一端与鼓膜19的中部抵接；双金属片191由两种不同膨胀系数的金属片组成，位于鼓膜19一侧的金属片的膨胀系数小于另一侧金属片的膨胀系数，两种不同膨胀系数的金属片均与控制系统电性连接。对管板冷却降温时，控制系统将双金属片191接入电路，电流经过两种不同膨胀系数的金属片，并流出至控制系统中，两种不同膨胀系数的金属片发热的同时产生弯曲，膨胀系数较大的金属片会向膨胀系数较小的金属片弯曲，从而使双金属片191整体发生形变，双金属片191推动鼓膜19的中部向远离纵板162一侧弯曲，使鼓膜19上的褶皱逐渐展开，以增大加压空气和鼓膜19的接触面积，提升降温效果，制冷端将纵板162降温后，再通过鼓膜19来对加压空气降温。

多组冷却管166均呈平面螺纹分布，平面螺纹分布的冷却管166可延长冷却液的停留时间，提升冷却液的降温效果，冷却管166内部中空，冷却管166内设置有冷却液，制冷板165设置有若干个，若干个制冷板165沿冷却管166的内壁分布，若干个制冷板165均与冷却液接触；下模座15内设置有冷却腔室153，冷却管166一端通过管道穿出冷却箱16与冷却腔室153的进口连接，冷却管166另一端通过管道穿出冷却箱16与冷却腔室153的出口连接，冷却管166连接的管道上还串联有循环泵（图中未画出），循环泵安装于转动架12上。

上模座14上设置有若干个第一温差板141，转动架12上设置有若干个第二温差板121，若干个第一温差板141和若干个第二温差板121一一对应；第一温差板141、第二温差板121和制冷板165上均设置有金属板和两种不同材质的半导体，两种不同材质的半导体一端均与金属板连接，第一温差板141上的两种半导体和第二温差板121上的两种半导体之间通过导线连接，其中一根导线连接控制系统，制冷板165上的两种半导体通过导线与控制系统电性连接。

工作原理：工作人员按下控制面板1上的启动按钮，铸造装置启动，控制系统通过纵向电缸13带动上模座14向下移动，使上模座14、下模座15和下型腔151配合对管板铸造，并通过供液系统将金属液输送至进液管178内，高温金属液通过进液管178进入处理箱17内，高温金属液穿过过滤网174后推动扇叶176旋转，扇叶176通过旋转板175带动凸台旋转，凸台推动接触的过滤网174向处理箱17内壁进行弯曲，之后，随着凸台的旋转，凸台不与之前的过滤网174接触，此时不接触的过滤网174在自身弹力作用下逐渐向远离处理箱17一侧弯曲，通过金属液推动凸台旋转，使过滤网174来回弯曲，进而实现过滤网174的振动，以便于金属液顺利经过过滤网174过滤，防止杂质堵塞过滤网174，保证过滤网174的过滤效果。

经过过滤网174过滤后的金属液从出液管179输送至上模座14和下模座15内，供液系统将金属液的流量数据反馈给控制系统，控制系统通过旋转电机18带动转动架12前后摆动，转动架12带动上模座14和下模座15之间的金属液前后摆动，使金属液在上模座14和下模座15内分布的更加均匀，旋转电机18工作至设定时间后停止工作，金属液处于静止状态，此时，上模座14、下模座15和下型腔151配合实现管板的铸造。

管板铸造至设定时间后，控制系统将第一温差板141和第二温差板121上的两种半导体接入电路，第一温差板141上的金属板和两种半导体为塞贝克效应的热端，第二温差板121上的金属板和两种半导体为塞贝克效应的冷端，由于热端直接与铸造后的管板接触，而冷端与外部空气接触，故热端温度高于冷端，热端和冷端之间通过塞贝克效应产生电流，并传输至控制系统中，控制系统先对该电流进行检测，之后，通过变压和整流等处理后用于制冷板165的降温，制冷板165也可通过控制系统直接进行制冷处理；

当通过塞贝克效应产生的电流小于设定电流时，控制系统将第一温差板141和第二温差板121上的两种半导体与控制系统断开，并通过纵向电缸13带动上模座14向上移动，以便于对管板进行冷却。

当纵向电缸13带动上模座14移动至最上侧时，纵向电缸13内的编码器将上模座14的位移数据反馈给控制系统，控制系统将制冷板165上的两种半导体接入电路，制冷板165上的金属板和两种半导体为帕尔贴效应的制冷端，通过制冷端对冷却管166内的冷却液降温，制冷端通过冷却管166同时对纵板162降温，降温后的冷却液通过循环泵抽取至冷却腔室153内，通过冷却腔室153对铸造后的管板降温，经过冷却腔室153的冷却液与管板换热后温度升高，温度升高后冷却液再次进入冷却管166降温，形成冷却液的循环；

在通过冷却液对管板降温时，控制系统通过真空泵将外部空气加压后输送至进气腔室内，加压空气经过连通口163与纵板162上的鼓膜19接触，由于纵板162被制冷端降温，纵板162通过鼓膜19使加压空气的温度降低，加压空气温度降低后形成低温空气，低温空气从喷气口164向外喷洒在下模座15内的管板上，使管板快速降温；通过冷却液和低温空气配合对管板降温，使管板快速且均匀的冷却，之后，工作人员将冷却后管板取出，以作进一步处理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，包括供液系统和控制系统，其特征在于：铸造装置包括机架（11），所述机架（11）上转动安装有转动架（12），所述转动架（12）上安装有纵向电缸（13），所述纵向电缸（13）的伸缩杆上连接有上模座（14），所述上模座（14）下方安装有下模座（15），所述下模座（15）内设置有下型腔（151），所述下模座（15）两侧安装有冷却箱（16），所述冷却箱（16）内安装有冷却管（166），所述冷却管（166）内设置有制冷板（165），所述上模座（14）和下模座（15）共同设置有浇筑口（152），所述浇筑口（152）通过管道与处理箱（17）连接，所述处理箱（17）与供液系统连接；

所述供液系统、处理箱（17）和浇筑口（152）配合将金属液输送至上模座（14）和下模座（15）内，所述上模座（14）、下模座（15）和下型腔（151）配合完成管板的铸造，所述冷却管（166）和制冷板（165）配合对管板均匀冷却。

2.根据权利要求1所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：所述冷却箱（16）内部中空并设置于转动架（12）上，冷却箱（16）内设置有横板（161），所述横板（161）一侧和冷却箱（16）之间形成进气腔室，所述横板（161）另一侧和冷却箱（16）之间设置有多组纵板（162），所述冷却管（166）设置有多组，多组所述冷却管（166）分别设置于多组纵板（162）内；

所述进气腔室通过管道与真空泵的出口连接，所述真空泵的进口与外部空气连通，所述真空泵安装于转动架（12）上，相邻两个纵板（162）之间的所述横板（161）上设置有连通口（163），正对连通口（163）的所述冷却箱（16）上设置有若干个喷气口（164），若干个所述喷气口（164）正对下模座（15）内的管板。

3.根据权利要求2所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：相邻两个所述纵板（162）相对的一侧分别设置有鼓膜（19），所述鼓膜（19）为柔性材质且设置有若干个褶皱，鼓膜（19）内的所述纵板（162）上设置有双金属片（191），所述双金属片（191）一端设置于纵板（162）上，所述双金属片（191）另一端与鼓膜（19）的中部抵接；

所述双金属片（191）由两种不同膨胀系数的金属片组成，位于鼓膜（19）一侧的所述金属片的膨胀系数小于另一侧金属片的膨胀系数，两种不同膨胀系数的所述金属片均与控制系统电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：多组所述冷却管（166）均呈平面螺纹分布，所述冷却管（166）内部中空，所述冷却管（166）内设置有冷却液，所述制冷板（165）设置有若干个，若干个所述制冷板（165）沿冷却管（166）的内壁分布，若干个所述制冷板（165）均与冷却液接触；

所述下模座（15）内设置有冷却腔室（153），所述冷却管（166）一端通过管道穿出冷却箱（16）与冷却腔室（153）的进口连接，所述冷却管（166）另一端通过管道穿出冷却箱（16）与冷却腔室（153）的出口连接，冷却管（166）连接的所述管道上还串联有循环泵，所述循环泵安装于转动架（12）上。

5.根据权利要求4所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：所述处理箱（17）内部中空并设置于转动架（12）外侧，所述处理箱（17）两侧分别连接有进液管（178）和出液管（179），所述进液管（178）与供液系统连接，所述出液管（179）与浇筑口（152）连接；

所述处理箱（17）内设置有固定轴（171），所述固定轴（171）上设置有第一固定盘（172），所述第一固定盘（172）位于进液管（178）一侧，所述处理箱（17）内壁上设置有第二固定环（173），所述第二固定环（173）位于出液管（179）一侧，所述第一固定盘（172）和第二固定环（173）之间连接有过滤网（174），所述过滤网（174）呈锥形。

6.根据权利要求5所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：位于第一固定盘（172）和第二固定环（173）之间的所述固定轴（171）上通过轴承转动安装有旋转板（175），所述旋转板（175）一侧设置有若干个扇叶（176），所述旋转板（175）另一侧设置有凸台，所述凸台与过滤网（174）抵接。

7.根据权利要求6所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：所述处理箱（17）内设置有线圈（177）和若干个温度传感器，所述线圈（177）位于出液管（179）一侧，所述线圈（177）两端与控制系统电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：所述上模座（14）上设置有若干个第一温差板（141），所述转动架（12）上设置有若干个第二温差板（121），若干个第一温差板（141）和若干个第二温差板（121）一一对应；

所述第一温差板（141）、第二温差板（121）和制冷板（165）上均设置有金属板和两种不同材质的半导体，两种不同材质的所述半导体一端均与金属板连接，所述第一温差板（141）上的两种半导体和第二温差板（121）上的两种半导体之间通过导线连接，其中一根导线连接控制系统，所述制冷板（165）上的两种半导体通过导线与控制系统电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：所述转动架（12）连接有旋转电机（18）的输出轴，所述旋转电机（18）安装于机架（11）上，所述旋转电机（18）内置有编码器。

10.根据权利要求9所述的一种具有均匀冷却功能的热交换器铸造装置，其特征在于：所述机架（11）上设置有控制面板（1），所述控制系统设置于控制面板（1）内。