铸造型砂冷却换热结构的制作方法

本实用新型涉及消失模铸造设备领域，具体是一种用于消失模型砂热砂处理的铸造型砂冷却换热结构。

背景技术：

消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。因此，近20年来消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。

在消失铸造生产线上，铸造砂从铸胚上剥离后需经过破碎、筛选与冷却等处理过程送回前段成型工序。其中铸造后的热砂由于温度很高，故如何能够快速地进行冷却处理以再次投入使用，是提高铸造效率的关键。

现有的铸造砂冷却方式，有以下几种，一种是采用最传统的将热砂放在指定场地自然降温冷却，这种方式存在降温很慢且占用场地较大，难以管理等缺陷，基本已经淘汰。二是通过沸腾冷却床进行冷却，但存在设备成本较高，需后续二次处理废气较多等缺陷。三是最为常用的采用热交换器进行冷却的方式，现有的一般热交换器冷却方式中，由于水的比热容较大，故一般是采用冷却水作为循环介质，实现循环水冷换热处理。例如ZL 201610715605.8曾公开的一种消失模生产线砂子快速冷却装置；ZL曾公开的一种消失模铸造砂冷却设备，均属于这种采用循环水冷却的方式的冷却技术。

但这种常见的循环水冷换热处理方式，同样存在着占用场地多，工人劳动强度大，环境污染严重，受气候影响较大等缺陷。特别是一些较为炎热地区（例如申请人所在重庆地区）的夏季水温较高时，由于冷却水在热置换导致温度升高后，很难快速降温后循环利用，导致出现冷却效率更低，系统耗时长，能耗高，运行噪声大的缺陷；使得砂处理流程存砂量大，如果另采用循环水冷设备体积和占地面积均较大。

故冷却速率的高低制约着整个砂处理流程和设备的操作水平；对于本领域技术人员有必要研发一种冷却效果更优，型砂冷却效率高，受季节温度影响小，使用更稳定，适应环境温度更好的消失模热砂处理技术。

为了解决上述问题，申请人考虑设计了一种消失模型砂冷却处理系统，包括翻箱机和换热装置，换热装置包括一个换热容器，换热容器内部设置有用于热交换的流体换热管道，换热流体管道和设置于换热容器外的换热流体冷却装置连通并供其内的换热流体循环流动，翻箱机翻箱方向一侧和换热容器上端进砂口衔接，换热容器下端中部设置有带出砂开关阀的出砂口；其特点在于，所述换热流体管道内的换热流体为气态制冷剂，所述换热流体冷却装置包括串联的空调压缩机和空调蒸发器，空调压缩机用于将气态制冷剂压缩为液态，空调蒸发器用于将液态的制冷剂转化为低温的气态。

这样采用气态制冷剂作为换热流体，这种气冷的方式和现有的常规水冷的方式相比，气态制冷剂在换热流体冷却装置能够依靠空调压缩机和空调蒸发器快速地降温并带走热量，使其能够快速降温后循环利用，极大地提高了换热效率，这样，和采用冷却水作为换热流体的水冷方式相比，换热流体的冷却受气温影响较小。使其特别适合在冷却水难以快速降温处理的高温地区使用。

但其中，还需考虑在换热容器内部设置怎样的冷却换热结构，以更好地提高换热效率，提高换热效果。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种结构简单，能够提高换热效率，极大地提高对型砂冷却效果的铸造型砂冷却换热结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种铸造型砂冷却换热结构，包括设置于换热容器内部换热空间内的流体换热管道，其特征在于，流体换热管道为间隔布置的多根，且流体换热管道上还间隔设置有若干倾斜设置的铝翅片。

这样，依靠铝翅片能够增大和型砂的接触提高热交换效率，同时铝翅片倾斜设置使其不阻碍型砂的掉落。

作为优化，还包括设置于换热容器内部换热空间内的除尘换热管道，除尘换热管道连通到除尘系统的除尘罩和除尘风机之间的除尘管道上。

这样，将除尘系统的风流管道设置一部分进入到换热容器中形成除尘换热管道，可以利用除尘换热管道和型砂进行热交换，依靠除尘换热管道内部的除尘用风流带走一部分型砂的热量，故和现有的换热装置相比，不增加额外换热装置动力的前提下，既实现了除尘，又利用了除尘系统来提高了换热效率，除尘管道达到除尘和冷却的双重效果，故极大地提高了对型砂换热冷却效果。

作为优化，换热容器的左右两侧各设置有一个除尘用夹层空腔，两个除尘用夹层空腔之间连通设置有多根并列间隔设置的除尘换热管道，两个除尘用夹层空腔各自向外连通至除尘管道内；换热容器的左右两侧还各设置有一个换热流体夹层空腔，两个换热流体夹层空腔之间连通设置有多根并列间隔设置的流体换热管道，两个换热流体夹层空腔各自向外通过管道连通至换热流体冷却装置。

这样，该结构可以很好地实现了将除尘系统的风流引入到了换热容器内腔中进行换热以提高型砂的热交换效率。具体地说，换热容器的左右两侧各设置有一个除尘用夹层空腔，除尘气流经过除尘用夹层空腔然后在经过多根除尘换热管道进入到换热容器内腔中进行换热；结合多根流体换热管道的换热，极大地提高对换热容器内腔中掉落的型砂的换热效果。

作为优化，换热容器水平截面为矩形。这样更加利于各夹层空腔以及除尘换热管道和流体换热管道的布置，提高空间利用效率。

作为优化，除尘用夹层空腔位于换热流体夹层空腔外侧，且除尘用夹层空腔中部通过一个呈向外的锥台形的静压箱各自向外连通至除尘管道内。

这样，设置的静压箱使得除尘风流可以靠静压箱整流后进入到除尘换热管道中，降低气流噪音，同时利于除尘风流中的灰尘在静压箱以及除尘用夹层空腔内汇聚沉降，利于提高后续气流流速。除尘用夹层空腔设置于外侧可以方便设置清理其内积尘。

作为优化，除尘用夹层空腔外侧下端开设有除尘清理门。方便打开清理集尘。

作为优化，换热容器一侧的换热流体夹层空腔上端通过向上的管道向外连出并连接至换热流体冷却装置，换热容器另一侧的换热流体夹层空腔下端通过向下的管道向外连出并连接至换热流体冷却装置。

这样方便管道的连接安装，同时利于换热流体的整体循环流动。

作为优化，所述除尘换热管道为倾斜布置，且倾斜向下的方向和管道内部的风流流动方向一致。这样，可以防止风流中夹杂的灰尘在除尘换热管道内堆积造成卡堵或者降低除尘风流流速。

作为优化，所述除尘换热管道和流体换热管道均沿水平成排地排列布置，且各自对应设置为沿高度方向均匀间隔排布为多排，流体换热管道沿和除尘换热管道相反的方向倾斜布置形成交错，且每排除尘换热管道和流体换热管道中间位置为交错位置。这样，管道均倾斜布置可以避免落砂在管道外表面堆积，同时交错倾斜布置的管道也可以避免引导落砂往同一方向迁移，故可以更好地保证型砂在换热容器中下落的均匀性，以更好地提高热交换效率。

作为优化，所述除尘换热管道和流体换热管道外表面各自均间隔设置有铝翅片；除尘换热管道和流体换热管道外表面的铝翅片各自沿管道前后两侧向外凸起形成且和管道同向倾斜设置（具体实施时铝翅片倾斜角度大于所在管道倾斜角度以利于型砂滑落），每根除尘换热管道的铝翅片均在对应交错的流体换热管道上具有竖向对应的铝翅片，且每个除尘换热管道的铝翅片下半部的竖向投影和对应的该层流体换热管道上的铝翅片的下半部的竖向投影具有一个重合的部分。

这样铝翅片延前后方向延伸设置可以提高其和掉落型砂的接触效果也提高热交换效率，同时相邻的管道上对应的铝翅片在竖向上错位叠合布置，使得每个除尘换热管道的铝翅片上滑落的型砂能够掉落到下方对应的流体换热管道上的铝翅片表面，进而使得型砂在换热容器内腔能够形成类之字形的依次左右变向交错下落。这样，极大程度地提高型砂在换热容器中的停留时间，也极大程度提高型砂和铝翅片的接触换热效率，使得型砂换热冷却效果得到极大提高。

综上所述，本实用新型具有结构简单，能够提高换热效率，极大地提高对型砂冷却效果的优点。

附图说明

图1为一种采用了本实用新型结构的消失模型砂冷却处理系统的结构示意图。

图2为图1中单独一个换热容器的结构示意图，图中显示部分铝翅片的结构示意。

图3为图2的水平剖视图，图中未显示铝翅片结构。

图4为图1中单独显示型砂在铝翅片之间滑落过程的示意图。

具体实施方式

下面结合一种采用了本实用新型结构的消失模型砂冷却处理系统及其附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1-4所示，一种消失模型砂冷却处理系统，包括翻箱机1和换热装置，换热装置包括一个换热容器2，换热容器2内部设置有用于热交换的流体换热管道3，换热流体管道3和设置于换热容器2外的换热流体冷却装置4连通并供其内的换热流体循环流动，翻箱机1翻箱方向一侧和换热容器2上端进砂口衔接，换热容器2下端中部设置有带出砂开关阀的出砂口5；其中，还包括除尘系统，除尘系统包括设置于除尘位置的除尘罩，以及和与除尘罩相连的除尘风机6，除尘系统还包括连通于除尘罩和除尘风机之间的除尘管道7，除尘管道包括设置于换热容器内腔中的除尘换热管道8。实施时，除尘风机出气端和除尘布袋相连构成布袋除尘系统。

这样，将除尘系统的风流管道设置一部分进入到换热容器中形成除尘换热管道，可以利用除尘换热管道和型砂进行热交换，依靠除尘换热管道内部的除尘用风流带走一部分型砂的热量，故和现有的换热装置相比，不增加额外换热装置动力的前提下，既实现了除尘，又利用了除尘系统来提高了换热效率，除尘管道达到除尘和冷却的双重效果，故极大地提高了对型砂换热冷却效果。

其中，位于翻箱机1翻箱方向的一侧对应设置有一个振动输送机9，振动输送机9出口和换热容器上端进砂口衔接，除尘罩包括对应设置在振动输送机上方的输送机除尘罩10。具体地说，振动输送机包括一个斜向设置的输送槽构件，输送槽构件上端设置于翻箱机翻箱方向的一侧下方，输送槽构件上设置有振动器，输送槽构件下端为出口，输送机除尘罩覆盖设置在输送槽构件上方。

这样，翻箱机翻箱将型砂倒入到振动输送机中，依靠振动输送机的输送槽构件在振动时实现对型砂的输送，使得振动过程中，型砂夹杂的部分热量和粉尘能够很好地被上方的输送机除尘罩中的风力吸走，达到初步除尘并带走热量的效果。振动输送机采用振动的方式输送型砂，配合上方设置的除尘罩，能够使得振动时型砂中夹杂的粉尘能够被震出并靠风流带走，提高除尘效果。

其中，所述换热流体管道3内的换热流体为气态制冷剂，所述换热流体冷却装置4包括串联的空调压缩机和空调蒸发器，空调压缩机用于将气态制冷剂压缩为液态，空调蒸发器用于将液态的制冷剂转化为低温的气态。

这样采用气态制冷剂作为换热流体，这种气冷的方式和现有的常规水冷的方式相比，气态制冷剂在换热流体冷却装置能够依靠空调压缩机和空调蒸发器快速地降温并带走热量，使其能够快速降温后循环利用，极大地提高了换热效率，这样，和采用冷却水作为换热流体的水冷方式相比，换热流体的冷却受气温影响较小。使其特别适合在冷却水难以快速降温处理的高温地区使用。

其中，所述换热装置中包括一个预冷用的换热容器和一个冷却用的换热容器，翻箱机1翻箱方向一侧和预冷用的换热容器上端进砂口衔接，预冷用的换热容器下端出砂口一侧还设置有外端斜向下的旁通出砂管11，旁通出砂管11和冷却用的换热容器上端进砂口衔接，冷却用的换热容器下端出砂口用于出砂至消失模铸造箱车；预冷用的换热容器内的换热流体管道和冷却用的换热容器内的换热流体管道连通后再和换热流体冷却装置循环连通。

这样，换热装置中采用了两套并列的换热容器串联使用，一个实现预冷，一个实现冷却，极大地提高了冷却效果和冷却处理效率。实施时，旁通出砂管上也设置有开关阀，使其可以单个换热容器单独使用。

其中，所述换热装置中换热容器的进料一侧还并列竖向设置有一个提升机12，提升机12下端设置有用于进砂的提升机进砂斗13，提升机12上端出砂口通过外端斜向下设置的送砂筒14连接到换热容器上端的进砂口。

这样，采用提升机提升后进砂到换热容器，使得换热容器能够和翻箱机设置于同一地面，使其利于布局安装，节省空间。

其中，提升机12包括竖向设置的提升机外壳，提升机外壳内腔上下两端设置有链轮，上端链轮和位于提升机外壳外部的提升机电机15驱动连接，上下两端的链轮上套设有呈竖向环形的环链16，环链16上设置有链斗，链斗随环链运动经过下端链轮后时从提升机进砂斗接砂，经过上端链轮后从提升机上端出砂口出砂。这样采用环链斗式提升机，能够更好地避免卡堵，保证工作顺畅。当然实施时也可以采用现有的皮带斗式提升机或者钢丝胶带斗式提升机等现有的提升机结构实现提升。

其中，所述换热容器2下端靠近提升机一侧还设置有外端斜向下连接到提升机进砂斗的回砂管17，回砂管17上设置有回砂开关阀。这样，型砂在换热容器内换热后可以打开回砂管实现回砂至提升机，再次返回换热容器实现热交换，进而实现对型砂的循环换热处理，直至温度降低至满足要求再关闭回砂开关阀，保证换热效果。

其中，换热容器内腔中位于上端进砂口下方相邻处沿内腔横向设置有振动均料筛，振动均料筛下方为设置有流体换热管道3和除尘换热管道8的换热空间。

这样，可以依靠振动均料筛振动落砂，提高落砂分布的均匀性以提高换热效果。

其中，振动均料筛包括横向安装在换热容器内腔的中部向上凸起呈弧形的弧形筛网18，还包括安装在筛网上的筛网振动器19；所述换热容器内腔中位于上端进砂口处向内延伸设置有筒状的进砂筒20，进砂筒20斜向下且出口正对弧形筛网18中部上方设置。

这样，使得进砂筒落砂至筛网，在型砂在筛网中部向四周滑落的过程中下漏落砂，更好地利于提高落砂在水平方向上分布的均匀性，以更好地提高换热效果。

其中，换热容器内腔上端还设置有换热容器除尘罩21，换热容器除尘罩21上端通过管道连接到除尘管道7中。

这样，换热容器除尘罩能够对换热容器内部产生向上的风流吸力，使得换热容器内的落砂在和流体换热管道以及除尘换热管道进行换热的同时，被从下往上的风流往上带走热量，实现多重换热效果，提高换热效率；另外，在落砂掉落的过程中能够依靠向上的风流使得型砂中细小的粉尘能够更好地被风流带走，实现型砂选型效果，型砂后续不用再进行清洗烘干等选型处理，提高型砂处理整体效率。具体实施时，换热容器除尘罩覆盖于筛网上方，这样换热容器除尘罩产生的向上的风流吸力透过筛网向上能够更好地将筛网上抖动的型砂内夹杂的粉尘带走，提高型砂除尘效果，同时还能够更好地和筛网的振动配合，提高型砂在筛网上的均布效果，更好地提高型砂下落的均匀性，进而更好地提高型砂在换热容器内腔中的换热效果。实施时，换热容器中位于换热空间下部且位于出砂口5上方位置设置有外端开口向上弯曲的进风管22，以供换热容器除尘罩抽吸风用使得换热空间中形成从下往上的风流带走热量，以实现上述的多重换热效果；同时向上弯曲的进风管可以避免落砂从进风管飘出。

其中，换热容器2的左右两侧各设置有一个除尘用夹层空腔23，两个除尘用夹层空腔23之间连通设置有多根并列间隔设置的除尘换热管道8，两个除尘用夹层空腔23各自向外连通至除尘管道7内；换热容器2的左右两侧还各设置有一个换热流体夹层空腔24，两个换热流体夹层空腔24之间连通设置有多根并列间隔设置的流体换热管道3，两个换热流体夹层空腔24各自向外通过管道连通至换热流体冷却装置4。

这样，该结构可以很好地实现了将除尘系统的风流引入到了换热容器内腔中进行换热以提高型砂的热交换效率。具体地说，换热容器的左右两侧各设置有一个除尘用夹层空腔，除尘气流经过除尘用夹层空腔然后在经过多根除尘换热管道进入到换热容器内腔中进行换热；结合多根流体换热管道的换热，极大地提高对换热容器内腔中掉落的型砂的换热效果。

其中，换热容器2水平截面为矩形，这样更加利于各夹层空腔以及除尘换热管道和流体换热管道的布置，提高空间利用效率。

其中，除尘用夹层空腔23位于换热流体夹层空腔24外侧，且除尘用夹层空腔23中部通过一个呈向外的锥台形的静压箱25各自向外连通至除尘管道7内。这样，设置的静压箱使得除尘风流可以靠静压箱整流后进入到除尘换热管道中，降低气流噪音，同时利于除尘风流中的灰尘在静压箱以及除尘用夹层空腔内汇聚沉降，利于提高后续气流流速。除尘用夹层空腔设置于外侧可以方便设置开门清理其内积尘。同时，设置的静压箱为小直径端向外的锥台形，可以更好地和除尘管道衔接连通，避免过风截面突然变大产生过多涡流绕流而使得除尘用夹层空腔中灰尘能够更好地初步沉降，以避免灰尘进入到除尘换热管道内造成堵塞并降低热交换效率。

其中，除尘用夹层空腔23外侧下端开设有除尘清理门26，方便打开清理集尘。

其中，换热容器2一侧的换热流体夹层空腔24上端通过向上的管道向外连出并连接至换热流体冷却装置4，换热容器另一侧的换热流体夹层空腔24下端通过向下的管道向外连出并连接至换热流体冷却装置4。这样方便管道的连接安装，同时利于换热流体的整体循环流动。

其中，所述除尘换热管道8为倾斜布置，且倾斜向下的方向和管道内部的风流流动方向一致。这样，可以防止风流中夹杂的灰尘在除尘换热管道内堆积造成卡堵或者降低除尘风流流速。

其中，所述除尘换热管道8和流体换热管道3均沿水平成排地排列布置，且各自对应设置为沿高度方向均匀间隔排布为多排，流体换热管道3沿和除尘换热管道8相反的方向倾斜布置形成交错，且每排除尘换热管道和流体换热管道中间位置为交错位置。这样，管道均倾斜布置可以避免落砂在管道外表面堆积，同时交错倾斜布置的管道也可以避免引导落砂往同一方向迁移，故可以更好地保证型砂在换热容器中下落的均匀性，以更好地提高热交换效率。

其中，所述除尘换热管道8和流体换热管道3外表面各自均间隔设置有铝翅片27。这样可以更好地提高和落砂的热交换效率。

其中，参加图4，除尘换热管道和流体换热管道外表面的铝翅片27各自沿管道前后两侧向外凸起形成且和管道同向倾斜设置（具体实施时铝翅片倾斜角度大于所在管道倾斜角度以利于型砂滑落），每根除尘换热管道的铝翅片均在对应交错的流体换热管道上具有竖向对应的铝翅片，且每个除尘换热管道的铝翅片下半部的竖向投影和对应的该层流体换热管道上的铝翅片的下半部的竖向投影具有一个重合的部分。这样铝翅片延前后方向延伸设置可以提高其和掉落型砂28的接触效果也提高热交换效率，同时相邻的管道上对应的铝翅片在竖向上错位叠合布置，使得每个除尘换热管道的铝翅片上滑落的型砂能够掉落到下方对应的流体换热管道上的铝翅片表面，进而使得型砂在换热容器内腔能够形成类之字形的依次左右变向交错下落。这样，极大程度地提高型砂在换热容器中的停留时间，也极大程度提高型砂和铝翅片的接触换热效率，使得型砂换热冷却效果得到极大提高。

这样，上述系统工作时，消失模铸造型砂经翻箱机进入到振动输送机，在振动输送机振动以及上方输送机除尘罩提供的风流吸力作用下初步地带走热量和夹杂的灰尘，达到初步除尘和冷却的效果。然后型砂经振动输送机后从预冷用的换热容器旁的提升机进入到第一个预热用的换热容器，在换热容器上端弧形筛网上，依靠振动和换热容器除尘罩提供的风流吸力，再次带走热量和灰尘；同时弧形筛网的特殊结构结合振动和抽吸风力，能够带动型砂更加均匀地从弧形筛网上滑落；型砂在下落过程中处于悬空状态时由向上的风力带走热量，处于和除尘换热管道以及流体换热管道及其二者表面的铝翅片接触状态时，进行热交换实现冷却，这样实现了多重动态冷却的效果，且利用了除尘系统的管道成为冷却源极大地提高了热交换效率。同时铝翅片的特殊结构设置也提高了和型砂的接触换热效果。当型砂向下掉出换热空间后，还可以根据需要通过对开关阀的控制，使其从回砂管回砂至提升机实现循环换热处理，直至冷却至适合后再打开出砂口出砂，这样方式特别适合间歇批序式型砂冷却处理。当需要实现连续处理且处理量较大导致单个换热容器无法满足换热处理时，还可以关闭预冷用换热器的回砂管和出砂口，打开其旁通出砂管连通第二个换热容器（即上述冷却用的换热容器）依靠两个换热容器共同工作满足连续式处理的换热需求。故本系统具有换热效率高，型砂处理量大且能够实现多种换热方式的特点。