专利名称：消失模热砂余热回收与利用的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及消失模铸造技术领域，尤其涉及一种消失模热砂余热回收与利用的设备。
背景技术：
在铸造行业中，消失模是新兴的、最先进的铸造工艺之一，消失模铸造过程通常是先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，刷涂耐火涂料并烘干后，将模型置于砂箱中，然后填入干砂振动造型，最后在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件，铸件从砂型中取出后，整个砂型消失又成为散落的砂子，这些砂子初始的温度非常高，通常有200-500°C，有些砂型产生的热砂的温度可以高达上千摄氏度，这些热砂只有冷却到50°C左右才可以重新使用，目前对热砂的冷却方式通常有三种一是将热砂放在指定的场地自然晾晒，让热砂自然降温，这种方式降温很慢，因而在整个消失模工艺中需要大量的干砂周转，而且晾晒热砂也需要一定面积的场地，导致生产·成本较高，而且很不方便；二是风冷，即将热砂放置在特定的设备上，向设备通风，将热砂的热量带走，这种方式降温速度也比较慢，而且会产生大量的粉尘污染空气，导致工作环境很恶劣；三是将热砂通过换热装置进行降温，目前的换热装置通常包括一个绕自身的轴心转动的滚筒，滚筒的轴心通常是水平或者接近水平方向，热砂由滚筒的一端进入，由另一端流出，滚筒的上方设有一根喷水管，喷水管向滚筒的外表面喷水，吸收滚筒的热量从而使滚筒内的热砂降温，而目前这种换热装置对热砂的冷却效率通常比较低，而且滚筒和热砂的重量比较重，因此驱动滚筒旋转需要很大的动力，导致使用时的能耗比较高，并且水洒在滚筒表面后一部分形成蒸汽，液态的水则洒在滚筒的周围，导致工作环境很差，这些对热砂的冷却方式使热砂包含的巨大热量完全浪费掉了，没有得到利用，在消失模铸造的生产过程中根据工艺流程的顺序通常设有以下几个工作车间制造模型的制模车间、为模型涂上涂料的喷涂室、将涂上涂料的模型烘干的烘干室，烘干室也通常根据工艺分为白模烘干室和黑模烘干室，白模烘干室通常需要25-50摄氏度的室温，黑模烘干室通常需要30-60摄氏度的室温，因此需要大量的热量来维持烘干室的室温，当处于冬天外界环境温度较低时，为了工人的工作舒适，其他的工作车间，如喷涂室，制模车间等都需要供暖，目前所用的方式是为烘干室等车间设置一套专门的供热装置，通常采用锅炉供热或者电热装置供热，在整个消失模生产工艺中，为烘干室等车间的供热需要的费用大约要占整个工艺成本的5%左右，而热砂所产生的热量完全可以供应消失模其他工艺过程需要的热量，现在却没有任何工艺和设备对热砂的热量进行收集利用。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种消失模热砂余热回收与利用的设备，它可以将消失模产生的热砂的热量进行回收和利用，为消失模生产工艺中的其他环节提供热量，节约整个生产工艺的能源，从而降低生产成本。[0004]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种用于消失模热砂余热回收与利用的设备，包括用于与消失模铸造产生的热砂进行热交换的第一换热装置，所述第一换热装置与相应的工作车间的散热装置通过热工介质相连通，所述第一换热装置与散热装置之间设有循环装置。由于使用了上述设备，通过将热工介质与第一换热装置内的热砂进行热交换，将热量传递给热工介质，将散热装置安装到消失模铸造相应的工作车间内，如烘干室、喷涂室等地点，吸收了热量的热工介质流入散热装置对工作车间进行供热，从而实现了对热砂热量的回收与利用，热工介质通过循环装置在第一换热装置与散热装置之间循环流动，不断地进行吸热和放热的过程；使用本设备具有如下几个好处从对能量利用的角度来说，本设备充分利用了热砂所包含的热量，不需要通过专门的供热设备对烘干室等工作车间供热，既节约了能源，极大地降低了生产成本，而且还减少了对环境的污染，有着很好的节能
减排效果，具有极高的经济效益和环境效益；从对热砂冷却的角度来说，与传统的将热砂通过晾晒自然冷却相比，本设备使热砂的降温速度加快，而且占用空间小；与风冷将热砂降温相比，本设备基本不产生灰尘，使工作环境得到改善；与通过将水喷淋在滚筒上对滚筒内的热砂降温相比，本设备的热工介质限制在第一换热装置内流动，保持工作环境的干燥。作为一种优选方案，所述第一换热装置包括集热器，所述集热器包括支架，所述支架上设有集砂箱，所述集砂箱包括箱壁，所述箱壁形成容纳腔，所述箱壁上方形成进砂口，所述箱壁的下方形成出砂口，所述出砂口的面积小于所述进砂口的面积，所述容纳腔内设有由若干换热单元组装而成的换热器，所述换热单元之间有间隙，所述换热单元包括相互平行的进液管和出液管，所述进液管的一端设有进液连接部，另一端连接有第一连接管，所述第一连接管连通所述出液管，所述出液管的一端设有出液连接部，另一端连接有第二连接管，所述第二连接管连通所述进液管，所述进液管的进液口方向与所述出液管的出液口方向相反；所述散热装置包括若干相互连接的所述换热单元，所述散热装置通过管道连接所述第一换热装置；所述循环装置包括与散热装置连接的冷却池，所述冷却池位于所述散热装置下游，所述冷却池与第一换热装置之间连接有循环水泵。由于采用了上述技术方案，将热砂通过进砂口输送到集砂箱的容纳腔内，热砂由出砂口向进砂口移动时与换热单元接触，热砂与换热单元内的热工介质换热，热工介质将热砂的热量吸收，吸收了热量的热工介质流入散热装置，换热装置安装在烘干室、喷涂室等工作车间，为消失模生产工艺提供热量，热工介质在循环水泵的作用下不停地在集热器和散热装置之间流动，进行吸热和散热的过程，将热砂的热量传递到烘干室等工作车间得到回收利用。作为一种改进，还包括用于和第一换热装置排出的热砂进行热交换的第二换热装置。消失模铸造根据铸件的不同，所产生的热砂的温度范围变化较大，通常热砂是在2000C -500°C左右，热砂经过第一换热装置热交换后通常能达到100°C -300°C，热砂在这个温度范围所释放的热量，足够第一换热装置吸收为消失模铸造所有的工作车间的供热，此时热砂的温度还不能够直接用来制造砂型，再经过第二换热装置，热砂温度可以降至50°C左右，这个温度的砂子可以直接拿去做砂型，与以往的冷却方式相比，热砂冷却的速度变快，制造同等量的砂型所需的等待冷却的砂子的量变少，大大缩短了热砂的使用周期，提高了砂子的利用率，也相应的能够提高消失模的生产效率，减少购买大量砂子的费用。作为本实用新型的优选方案，所述第二换热装置包括液浮式换热器，所述液浮式换热器包括支架，所述支架上转动安装有由动力装置驱动的滚筒，所述滚筒的一端设有进砂口，另一端设有出砂口，所述滚筒内设有使砂由进砂口向出砂口移动的推进机构，所述滚筒的下方安装有冷却箱，所述冷却箱内装有液态的热工介质，所述滚筒底部浸设于所述热工介质内，所述冷却箱上设有控制液位和热工介质温度的温液控制机构。使用时，动力装置驱动滚筒转动，热砂由进砂口进入滚筒后向出砂口移动，最终由出砂口出来，热砂在滚筒内将热量经由滚筒壁传递给冷却箱内的热工介质，实现热砂的迅速降温，采用这种结构具有以下几个好处(I)热砂降温的速度快，散热效率高，由于滚筒不停地转动，使冷却箱内的热工介 质不断地流动，能够很快的将滚筒散发出来的热量带走，温液控制机构使冷却箱内的热工介质保持低温，使热交换持续高效的进行，并且在滚筒的转动以及推动机构的作用下滚筒内的砂子不停地运动，可以将砂子的热量尽快的传递到滚筒上，从而加快热砂的降温速度，使砂子尽快达到可以重新使用的温度，这样就减少了消失模铸造需要周转的干砂的量，从而节约了时间，降低了成本，而且节省了晾晒热砂的空间。(2)驱动滚筒转动所需的动力小，能耗低，由于滚筒和砂子的总重量非常大，在滚筒只受重力的情况下想要驱动滚筒转动需要很大的动力，为了保证动力的顺畅的传递，通常是通过齿轮传递动力，因此齿轮的负荷很大，比较容易损坏，而本实用新型当中，滚筒是浸设在热工介质中的，滚筒受到热工介质的浮力作用，浮力和重力相抵消，在滚筒浸入热工介质的深度达到一定程度时，液体的浮力可以完全抵消滚筒和砂子的重力，从而使动力装置驱动滚筒转动的动力极小，降低了很大的能耗，从而节约了生产成本，并且传递动力的设备受到的负荷也很小，不容易损坏，使用寿命长。(3)工作环境干净整洁，由于热工介质位于冷却箱内，热工介质在冷却箱内的进出有专门的温液控制装置控制，因此热工介质不会从冷却箱内溢出，可以保证工作环境的整洁。作为本实用新型的一种改进，所述滚筒的一端设有进风口，另一端设有出风口，所述出风口连接有吸风机，所述吸风机上设有除尘装置。这样就可以通过吸风机在出风口吸风使空气由进风口进入滚筒，并在滚筒内形成空气流，通过空气流动带走热砂的一部分热量，加快热砂的降温速度，通过除尘装置将空气流中的灰尘处理掉，从而保持室内的空气洁净，防止粉尘污染。作为本实用新型的进一步改进，所述滚筒内设有根据热砂温度向热砂喷水降温的自动喷淋装置，由于进入滚筒内的热砂的温度范围很大，从几百摄氏度到上千摄氏度不等，当热砂的温度较高时，自动喷淋装置就可以向热砂喷水，通过水和砂子的直接接触带走很大一部分热量，而且由于砂子温度较高，水落到砂子上后很快就气化蒸发，同时水蒸汽在吸风机的作用下从出风口排出，不会将砂子弄湿影响使用。作为一种优选方案，所述自动喷淋装置包括至少I个向热砂喷水的雾化喷淋头，所述雾化喷淋头连接水源，还包括根据进砂口处热砂的温度开启或关闭所述雾化喷淋头的第一温控开关，所述第一温控开关的温度传感器位于所述滚筒的进砂口处，当进砂口处的温度较高时，温度传感器向第一温控开关发送信号，使第一温控开关打开，雾化喷淋头开始喷水，为热砂降温，当进砂口处热砂的温度较低时，不需要使用喷水为热砂降温时，第一温控开关关闭雾化喷淋头，实现喷淋的自动控制，节省了人力，降低工人的劳动强度。作为一种优选方案，所述温液控制机构包括安装在所述冷却箱上的冷却箱进液口和冷却箱出液口，所述冷却箱进液口上设有根据热工介质的温度开启或关闭所述冷却箱进液口的第二温控开关，当液位上升超过冷却箱出液口位置时，热工介质通过冷却箱出液口排出到指定位置，当热工介质的温度超过预定的温度，影响与滚筒热交换的速度时，通过第二温控开关向冷却箱内输送温度较低的热工介质，由液体的性质决定，温度较高的液体质量较轻会在温度较低的液体的上方，因此当温度较低的热工介质流入时，温度较高的液体通过冷却箱出液口排出。以下结合附图
和实施例对本实用新型进一步说明。图I是本实用新型的工作流程图；图2是本实用新型集热器的结构示意图；图3是本实用新型换热单元的结构示意图；图4是图3的左视图；图5是本实用新型液浮式换热器的结构示意图；图6是本实用新型液浮式换热器的自动喷淋装置的原理图；图中1，换热单元；11，进液管；111，进液连接部；12，第一连接管；13，第二连接管；14，出液管；141，出液连接部；15，直角弯头；2，支架；21，箱壁；22，进液管道；23，出液管道；31，进砂槽；32，进风口 ；33，冷却箱进液口 ；34，冷却箱；35，电动机；36，支架；37，壳体；38，导轨；39，从动摩擦轮；40，滚筒；41，出风口 ；42，出砂槽。
具体实施方式
一种消失模热砂余热回收与利用的设备，包括用于与消失模铸造产生的热砂进行热交换的第一换热装置，所述第一换热装置与相应的工作车间的散热装置通过热工介质相连通，所述第一换热装置与散热装置之间设有循环装置，还包括用于和第一换热装置排出的热砂进行热交换的第二换热装置。所述第一换热装置包括集热器，如图2所示，所述集热器包括支架2，所述支架2上设有集砂箱，所述集砂箱包括箱壁21，所述箱壁21形成容纳腔，所述箱壁21上方形成进砂口，所述箱壁21的下方形成出砂口，所述出砂口的面积小于所述进砂口的面积，所述容纳腔为漏斗形，所述容纳腔内设有由若干换热单元I组装而成的换热器，所述换热单元I之间有间隙，根据处理热砂的量的大小，所述换热单元I的数量以及换热单元I之间的间隙可以合理的调整，如图3和图4所示，所述换热单元I包括相互平行的进液管11和出液管14，所述进液管11的一端设有进液连接部111，另一端连接有第一连接管12，所述第一连接管12连通所述出液管14，所述出液管14的一端设有出液连接部141，另一端连接有第二连接管13，所述第二连接管13连通所述进液管11，所述进液管11的进液口方向与所述出液管14的出液口方向相反，所述换热器设有用于热工介质进入的进液管道22用于热工介质流出的出液管道23;所述散热装置包括若干相互连接的所述换热单元，所述散热装置通过管道连接所述集热器，所述散热装置安装于黑模烘干室、白模烘干室、喷涂室和制模车间等工作车间内，所述换热单元I在烘干室内可以采用如下的方式安装，整个换热单元I与地面平行放置，将若干换热单元I连接起来形成一排，所有换热单元I位于同一平面内，换热单元I内通有温度较高的热工介质，为烘干室加温，刷好耐火涂料的模型放置在换热单元I上，既方便了搬运，也方便了模型的烘干；所述循环装置包括连接散热装置与第一换热装置之间的循环水泵。所述第二换热装置包括液浮式换热器，如图5所示，所述液浮式换热器包括支架36，所述支架36上转动安装有由动力装置驱动的滚筒40，所述滚筒40水平设置，所述动力装置包括与电动机35连接的主动摩擦轮,所述滚筒40上设有与所述主动摩擦轮相抵靠在一起的从动摩擦轮39，所述从动摩擦轮39上设有两个，每个从动摩擦轮39上均设有凸起的 环形导轨38，所述环形导轨38限制滚筒40在轴向上的位置，防止滚筒40在轴向上活动，所述主动摩擦轮的外侧包覆有壳体37，所述滚筒40的一端设有进砂口，所述进砂口连接有进砂槽31，所述滚筒40的另一端设有出砂口，所述出砂口连接有出砂槽42，所述滚筒40内设有使砂由进砂口向出砂口移动的推进机构，所述推动机构包括安装于所述滚筒40内的螺旋叶片，所述滚筒40的下方安装有冷却箱34，所述冷却箱34内装有液态的热工介质，所述滚筒40底部浸设于所述热工介质内，所述热工介质优选为水，因为水的比热容和密度都比较大，能提供较大的浮力和吸收较多的热量，而且取材方便，不造成污染；所述冷却箱34上设有控制液位和热工介质温度的温液控制机构，所述温液控制机构包括安装在所述冷却箱34上的冷却箱进液口 33和冷却箱出液口，所述冷却箱进液口 33上设有根据热工介质的温度开启或关闭所述冷却箱进液口 33的第二温控开关，所述第二温控开关的温度传感器位于冷却箱34内热工介质的内，且位于上部的液体内用于感知顶部液体的温度，所述滚筒40的一端设有进风口 32，另一端设有出风口 41，所述出风口 41连接有吸风机，所述吸风机上设有除尘装置，所述滚筒40内设有根据热砂温度向热砂喷水降温的自动喷淋装置，所述自动喷淋装置包括至少I个向热砂喷水的雾化喷淋头，所述雾化喷淋头连接水源，还包括根据进砂口处热砂的温度开启或关闭所述雾化喷淋头的第一温控开关，所述第一温控开关的温度传感器位于所述滚筒40的进砂口处，如图6所示的自动喷淋装置有Al、A2和A3三个第一温控开关，分别对应BI、B2和B3三个雾化喷淋头，雾化喷淋头直接通过水泵从冷却箱34内供水，A1、A2和A3可分别设定喷水的临界温度为100°C、20(TC和300°C。如图I所示本设备的工作流程为(I)将从砂型中产生的热砂输送到集热器内，此时热砂的温度通常在2000C _500°C左右，热砂由集砂箱的进砂口输送到集砂箱的容纳腔内，热工介质通过进液管道22通入换热器内，热砂在重力作用下流向出砂口，热砂流经换热单元I时，与换热单元I内的热工介质进行热交换，热工介质通常选用水，热工介质将热砂热量吸走，并通过出液管道23将热工介质输送到散热装置内，散热装置为黑模烘干室、白模烘干室、喷涂室和制模车间等工作车间供热，集热器内的水还可以输送到浴室使用，通过循环泵的作用，热工介质可以在散热装置和集热器之间循环，将热砂热量进行持续的回收利用，由此可以保证烘干室等工作车间的温度恒定，使本实用新型具有如下几个好处首先，可以不必为烘干室等车间设置专门的加热设备，这些设备所需的建造成本较高，而本实用新型的制造成本较低，因此大大降低了建设加热设备的成本；其次集热器使用的现有热砂的热量进行加热，不需要采用额外的加热能源，減少了购买能源的成本，既节约了能源，又減少了环境污染，起到了节能减排的作用，因此本实用新型大大降低了整个消失模铸造エ艺的生产成本，并且使用此集热器可以使热砂迅速的降温，使热砂的冷却时间变短，能够尽快的重新使用，从而提高了砂子的利用率(2)热砂从集热器内流出时，温度大约在100°C -300°C，为了对热砂进ー步冷却，在上述集热器的下方再串联ー个集热器，热砂从上游的集热器出口出来后直接进入下游的集热器，进行进一歩冷却，通过此步骤的冷却，热砂的温度通常位于100°c -200°c，下游集热器内的热エ介质通过出液管道输送到液浮式换热器的冷却箱内，作为进一歩冷却使用，而从下游集热器内出来的热砂通过提升机等设备向液浮式换热器输送；(3)热砂通过进砂槽31经由进砂ロ输送到滚筒40内，滚筒40在电动机35的作用下转动，砂子在螺旋叶片的作用下向出砂ロ方向运动，滚筒40跟下方的冷却箱34内的水热交换，水在滚筒40的转动带动下不停地流动，加快了换热过程，使热砂迅速的降温，冷却后的砂子通过出砂ロ从滚筒40内流出，由出砂槽42输送到指定地点，同时吸风机启动，空气不断地通过进风ロ 32流向出风ロ 41，空气流过热砂将大量的热量带走，加快了热砂冷却速度，同时灰尘也通过出风ロ 41进入吸风机，并通过除尘装置除去，防止空气的污染，保证里工作环境的整洁，当进砂ロ处的热砂的温度超过100°C吋，第一温控开关Al控制雾化喷淋头BI开启，向热砂喷水降温，加快热砂的冷却速度，当进砂ロ处的热砂的温度超过200°C时，第一温控开关A2控制雾化喷淋头B2开启，向热砂喷水降温，从而加大了喷水量，加快热砂的降温速度，当进砂ロ处的热砂的温度超过300°C吋，则第一温控开关A3控制雾化喷淋头B3开启，向热砂喷水降温，此时雾化喷淋头BI、B2和B3同时工作，使热砂迅速由高温降到低温，加快热砂的冷却速度，水遇到热砂产生的水蒸汽通过出风ロ 41排出，不会凝结后将降温后的热砂弄湿，影响使用，通过本步骤可以将大量的热砂的温度迅速降至50°C左右，这个温度的砂子可以直接拿去做砂型，与以往的冷却方式相比，热砂冷却的速度变快，制造同等量的砂型所需的等待冷却的砂子的量变少，大大缩短了热砂的使用周期，提高了砂子的利用率，也相应的能够提高消失模的生产效率，减少购买大量砂子的费用，冷却箱内的排出的热水可以输送到浴室使用，也可以输送到冷却池内，经过冷却后重新循环使用。
权利要求1.消失模热砂余热回收与利用的设备，其特征在于包括用于与消失模铸造产生的热砂进行热交换的第一换热装置，所述第一换热装置与相应的工作车间的散热装置通过热工介质相连通，所述第一换热装置与散热装置之间设有循环装置。
2.如权利要求I所述的消失模热砂余热回收与利用的设备，其特征在于所述第一换热装置包括集热器，所述集热器包括支架，所述支架上设有集砂箱，所述集砂箱包括箱壁，所述箱壁形成容纳腔，所述箱壁上方形成进砂口，所述箱壁的下方形成出砂口，所述出砂口的面积小于所述进砂口的面积，所述容纳腔内设有由若干换热单元组装而成的换热器，所述换热单元之间有间隙，所述换热单元包括相互平行的进液管和出液管，所述进液管的一端设有进液连接部，另一端连接有第一连接管，所述第一连接管连通所述出液管，所述出液管的一端设有出液连接部，另一端连接有第二连接管，所述第二连接管连通所述进液管，所述进液管的进液口方向与所述出液管的出液口方向相反； 所述散热装置包括若干相互连接的所述换热单元，所述散热装置通过管道连接所述第一换热装置； 所述循环装置包括连接散热装置与第一换热装置之间的循环水泵。
3.如权利要求I或2所述的消失模热砂余热回收与利用的设备，其特征在于还包括用于和第一换热装置排出的热砂进行热交换的第二换热装置。
4.如权利要求3所述的消失模热砂余热回收与利用的设备，其特征在于所述第二换热装置包括液浮式换热器，所述液浮式换热器包括支架，所述支架上转动安装有由动力装置驱动的滚筒，所述滚筒的一端设有进砂口，另一端设有出砂口，所述滚筒内设有使砂由进砂口向出砂口移动的推进机构，所述滚筒的下方安装有冷却箱，所述冷却箱内装有液态的热工介质，所述滚筒底部浸设于所述热工介质内，所述冷却箱上设有控制液位和热工介质温度的温液控制机构。
5.如权利要求4所述的消失模热砂余热回收与利用的设备，其特征在于所述滚筒的一端设有进风口，另一端设有出风口，所述出风口连接有吸风机，所述吸风机上设有除尘装置。
6.如权利要求4所述的消失模热砂余热回收与利用的设备，其特征在于所述滚筒内设有根据热砂温度向热砂喷水降温的自动喷淋装置。
7.如权利要求6所述的消失模热砂余热回收与利用的设备，其特征在于所述自动喷淋装置包括至少一个向热砂喷水的雾化喷淋头，所述雾化喷淋头连接水源，还包括根据进砂口处热砂的温度开启或关闭所述雾化喷淋头的第一温控开关，所述第一温控开关的温度传感器位于所述滚筒的进砂口处。
8.如权利要求4所述的消失模热砂余热回收与利用的设备，其特征在于所述温液控制机构包括安装在所述冷却箱上的冷却箱进液口和冷却箱出液口，所述冷却箱进液口上设有根据热工介质的温度开启或关闭所述冷却箱进液口的第二温控开关。
专利摘要本实用新型公开了一种消失模热砂余热回收与利用的设备，包括用于与消失模铸造产生的热砂进行热交换的第一换热装置，所述第一换热装置与相应的工作车间的散热装置通过热工介质相连通，所述第一换热装置与散热装置之间设有循环装置,由于使用了上述设备，通过将热工介质与第一换热装置内的热砂进行热交换，将热量传递给热工介质，将散热装置安装到消失模铸造相应的工作车间内，如烘干室、喷涂室等地点，吸收了热量的热工介质流入散热装置对工作车间进行供热，从而实现了对热砂热量的回收与利用，降低了整个消失模铸造工艺的成本，减少了环境污染，起到节能减排的作用。
文档编号B22C9/04GK202591547SQ201220276520
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月9日 优先权日2012年6月9日
发明者王少丰, 王宝图 申请人:潍坊鼎信铸造有限公司