一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置及冷却方法.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410626248.9(22)申请日 2014.11.07B22C 5/08(2006.01)(71)申请人 江苏科技大学地址 212003 江苏省镇江市梦溪路 2 号(72)发明人 施红 王镭 孙程斌 刘欢(74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所( 普通合伙 ) 32204代理人 李晓静(54) 发明名称一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置及冷却方法(57) 摘要一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置及冷却方法，本发明公开了一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，包括盛放旧砂的旧砂安置桶、支撑旧砂安置桶的支撑架、位于支撑架上

2、的环形水通道和与环形水通道连接的进水管，旧砂安置桶内设置搅拌装置，环形水通道上设有若干个雾化笛形管，雾化笛形管上设有雾化器，支撑架上设有热回收系统，进水管与热回收系统连接。本发明的一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，通过雾化器将冷却水雾化后作用于旧砂安置桶对旧砂进行降温，通过换热器将冷水进行加热，利用了旧砂的冷水的热量，形成了热量的再利用，具有绿色环保的优点，而且装置结构简单、耗电小 ；本发明冷却方法，操作简单，热量的利用率高。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图3页(10)申请公布号 CN 104475675 A(

3、43)申请公布日 2015.04.01CN 104475675 A1/1 页21.一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，其特征在于 ：包括盛放旧砂的旧砂安置桶、支撑旧砂安置桶的支撑架、位于支撑架上的环形水通道和与环形水通道连接的进水管，旧砂安置桶内设置搅拌装置，环形水通道上设有若干个雾化笛形管，雾化笛形管上设有雾化器，支撑架上设有热回收系统，进水管与热回收系统连接。2.根据权利要求 1 所述的间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，其特征在于 ：所述热回收系统包含进水源、水泵、换热器、控制器、和第一温度传感器和第二温度传感器，所述进水源通过第一管道和第二管道与水泵和换热器冷边入口分别连接，第一管

4、路上设有第一阀门，第二管路上设有第二阀门，水泵与进水管连接，环形水通道连接的出水管与换热器的热边入口连接，热边入口的水通过换热器的热边出口排出，冷边入口的水经过换热器加热之后通过冷边出口排出，控制器与搅拌装置连接，第一温度传感器位于旧砂安置桶桶壁上，第二温度传感器位于搅拌叶片上 ；第一温度传感器和第二温度传感器与控制器连接。3.根据权利要求 1 所述的间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，其特征在于 ：所述旧砂安置桶设有出砂孔，出砂孔设有出砂孔密封盖。4.根据权利要求 1 所述的间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，其特征在于 ：所述雾化笛形管有 5 个，均匀分布在环形水通道上。5.根据权利要求

5、1 所述的间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，其特征在于 ：所述搅拌装置包含搅拌叶片。与搅拌叶片连接的搅拌轴和与搅拌轴连接的启动电机。6.一种基于间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置的冷却方法，其特征在于，包括以下步骤 ：关闭出砂孔，旧砂通过输送带送往间歇式高温旧砂雾化冷却装置中覆盖量约为整个容器的一半体积，打开第一管路上的第一阀门，流经第一管路的水通过雾化器喷向旧砂存放桶的外壁面，通过雾化水滴的蒸发将热量带走，热蒸汽在换热器中与第二管路的水进行热交换，加热第二管路中的水，最后第一管路的水蒸气或水通向厂房外，第二管路的水通向厂房内的盥洗室作为热水使用 ；当上述过程进行到一定的时间后，第一温度传感

6、器检测到旧砂存放桶桶壁的温度，当第一温度传感器检测到桶壁的温度低于 T1 并且持续时间为 5 分钟时，控制器启动搅拌装置，搅拌叶片对旧砂进行搅拌，使得旧砂中心的热砂被推向壁面，进行冷却处理，搅拌持续1-2 分钟，然后停止工作 ；同时，当第二温度传感器的温度低于 T2 的持续时间超过 10 分钟时，停止雾化，从出砂孔运走旧砂。7.根据权利要求 1 所述的间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，其特征在于 ：所述T1 为 200，T2 为 35。权 利 要 求 书CN 104475675 A1/3 页3一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置及冷却方法技术领域0001 本发明涉及一种间歇式高温旧砂雾化冷

7、却及热回收装置及方法，属于制造设备与工艺技术领域。背景技术0002 随着造型机械化、自动化、工艺化程度的不断提高，型砂所需要的量显著增加，旧砂的循环时间因为大大缩短，许多铸造厂为造型线的砂处理没有高效的砂冷却设备，导致在炎热的夏季或满负荷运作过程中出现了旧砂温度过高的情况。旧砂温度过高导致其性能恶化，铸件的质量下降，废品率上升，因此砂温对型砂和铸件的性能影响显著。0003 同时，由于提高生产效率的需要，铸件落砂温度可以达到 600-700，即使常见的铸铁件加工过程中，落砂温度也可以达到 300-400，因此这样的高温旧砂具有能量再利用的价值。0004 故需要设计一种新系统来解决上述快速冷却问题

8、，并能将型砂的“高热量”回收起来。发明内容0005 发明目的 ：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置及冷却方法，结构简单、耗电小、高效换热，具有绿色环保的优点。0006 技术方案 ：为解决上述技术问题，本发明的一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，包括盛放旧砂的旧砂安置桶、支撑旧砂安置桶的支撑架、位于支撑架上的环形水通道和与环形水通道连接的进水管，旧砂安置桶内设置搅拌装置，环形水通道上设有若干个雾化笛形管，雾化笛形管上设有雾化器，支撑架上设有热回收系统，进水管与热回收系统连接。0007 作为优选，所述热回收系统包含进水源、水泵、换热器、控制器和第一温

9、度传感器和第二温度传感器，所述进水源通过第一管道和第二管道与水泵和换热器冷边入口分别连接，第一管路上设有第一阀门，第二管路上设有第二阀门，水泵与进水管连接，环形水通道连接的出水管与换热器的热边入口连接，热边入口的水通过换热器的热边出口排出，冷边入口的水经过换热器加热之后通过冷边出口排出，控制器与搅拌装置连接，第一温度传感器位于旧砂安置桶桶壁上，第二温度传感器位于搅拌叶片上 ；第一温度传感器和第二温度传感器与控制器连接。0008 作为优选，所述旧砂安置桶设有出砂孔，出砂孔设有出砂孔密封盖。0009 作为优选，所述雾化笛形管有 5 个，均匀分布在环形水通道上。0010 作为优选，所述搅拌装置包含搅

10、拌叶片。与搅拌叶片连接的搅拌轴和与搅拌轴连接的启动电机。0011 一种基于间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置的冷却方法，包括以下步骤 ：0012 关闭出砂孔，旧砂通过输送带送往间歇式高温旧砂雾化冷却装置中，覆盖量约为说 明 书CN 104475675 A2/3 页4整个容器的一半体积，打开第一管路上的第一阀门，流经第一管路的水通过雾化器喷向旧砂存放桶的外壁面，通过雾化水滴的蒸发将热量带走，热蒸汽在换热器中与第二管路的水进行热交换，加热第二管路中的水，最后第一管路的水蒸气或水通向厂房外，第二管路的水通向厂房内的盥洗室作为热水使用 ；0013 当上述过程进行到一定的时间后，第一温度传感器检测到旧砂

11、存放桶桶壁的温度，当第一温度传感器检测到桶壁的温度低于 T1 并且持续时间为 5 分钟时，控制器启动搅拌装置，搅拌叶片对旧砂进行搅拌，使得旧砂中心的热砂被推向壁面，进行冷却处理，搅拌持续 1-2 分钟，然后停止工作 ；同时，当第二温度传感器的温度低于 T2 的持续时间超过 10分钟时，停止雾化，从出砂孔运走旧砂。0014 作为优选，所述 T1 为 200，T2 为 35。0015 有益效果 ：本发明的一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，通过雾化器将冷却水雾化后作用于旧砂安置桶对旧砂进行降温，通过换热器将冷水进行加热，利用了旧砂的冷水的热量，形成了热量的再利用，具有绿色环保的优点，而且装置结

12、构简单、耗电小 ；本发明冷却方法，操作简单，热量的利用率高。附图说明0016 图 1 为本发明的结构示意图 ；0017 图 2 为图 1 中热回收系统的系统组成图 ；0018 图 3 为图 1 中的搅拌装置结构示意图 ；0019 图 4 为图 1 中搅拌装置的俯视结构示意图 ；0020 图 5 为一种换热器的结构示意图。具体实施方式0021 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。0022 如图1至图5所示，本发明的一种间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置，包括盛放旧砂的旧砂安置桶 13、支撑旧砂安置桶 13 的支撑架 1、位于支撑架 1 上的环形水通道 5和与环形水通道5连接的进水管9，旧砂安置

13、桶13内设置搅拌装置，环形水通道5上设有若干个雾化笛形管 7，雾化笛形管 7 上设有雾化器 6，支撑架 1 上设有热回收系统，进水管 9 与热回收系统连接。0023 在本发明中，所述热回收系统包含进水源 101、水泵 104、换热器、控制器、第一温度传感器和第二温度传感器，换热器选用管壳式换热器，所述进水源 101 通过第一管道和第二管道与水泵 104 和换热器冷边入口 107 分别连接，第一管路上设有第一阀门 103，第二管路上设有第二阀门 102，水泵 104 与进水管 9 连接，环形水通道 5 连接的出水管 10 与换热器的热边入口 105 连接，热边入口 105 的水通过换热器的热边出

14、口 106 排出，冷边入口107 的水经过换热器加热之后通过冷边出口 108 排出，控制器与搅拌装置连接，控制器选用80c51 单片机，温度传感器选用型号为 WRN 的热电偶温度传感器，第一温度传感器位于旧砂安置桶桶壁上，第二温度传感器位于搅拌叶片上 ；第一温度传感器和第二温度传感器与控制器连接。0024 在本发明中，所述旧砂安置桶 13 设有出砂孔 11，出砂孔 11 设有出砂孔密封盖 12 ；说 明 书CN 104475675 A3/3 页5所述雾化笛形管 7 有 5 个，均匀分布在环形水通道 5 上 ；所述搅拌装置包含搅拌叶片 8、与搅拌叶片 8 连接的搅拌轴 4 和与搅拌轴 4 连接的

15、启动电机 3，启动电机位于电机座 2 上。0025 一种基于间歇式高温旧砂雾化冷却及热回收装置的冷却方法，包括以下步骤 ：0026 关闭出砂孔 11，旧砂通过输送带送往间歇式高温旧砂雾化冷却装置中，覆盖量约为整个容器的一半体积，打开第一管路上的第一阀门 103，流经第一管路的水通过雾化器 6喷向旧砂存放桶的外壁面，通过雾化水滴的蒸发将热量带走，热蒸汽在换热器中与第二管路的水进行热交换，加热第二管路中的水，最后第一管路的水蒸气或水通向厂房外，第二管路的水通向厂房内的盥洗室作为热水使用 ；0027 当上述过程进行到一定的时间后，第一温度传感器检测到旧砂存放桶 13 桶壁的温度，当温度传感器检测到桶

16、壁的温度为 200时，控制器启动搅拌装置，搅拌叶片 8 对旧砂进行搅拌，使得旧砂中心的热砂被推向壁面，进行冷却处理，搅拌持续 1-2 分钟，然后停止工作，直到温度传感器检测到桶壁的温度达到设定停止的温度 35时，停止雾化，从出砂孔运走旧砂。0028 本发明的搅拌装置并不是一直工作，由于旧砂存放桶 13 中有旧砂，搅拌装置的搅拌叶片 8 在搅拌过程中阻力很大，搅拌装置的功率很大，一直工作搅拌装置耗电大，浪费能源，而达到降温的效果有限，而雾化由于雾化器 6 功率小，耗能低，而且雾化是比传统的对流换热辐射换热效率要高很多，所以大部分的散热都由雾化器 6 雾化的水进行散热，达到节约能源和快速降温的目的。0029 具体的，上述换热器冷边出口 108 的热水若达到 100，则通过净化器可直接饮用，若没有达到 100，则可作为盥洗室的洗澡用水或作为电加热器的进水能减少电加热器的能耗。0030 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出 ：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。说 明 书CN 104475675 A1/3 页6图1图2说 明 书 附 图CN 104475675 A2/3 页7图3图4说 明 书 附 图CN 104475675 A3/3 页8图5说 明 书 附 图CN 104475675 A