一种内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统

摘要

本发明提供了一种内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，属于机械工程技术领域。它解决了现有的技术没有发现和解决产品质量受水温影响及模具寿命受水温影响的问题。内燃机活塞毛坯采用活塞铸造机铸造，本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统包括倾斜设置的下料导板，下料导板的两侧均设有能防止活塞铸件从对应侧面滑落且能收集活塞毛坯余热的集热管件；本再利用系统还包括能使集热管件的进水口与车间供水系统相连通和使集热管件的出水口与冷却水道相连通的连通机构。本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统即冷却了活塞毛坯，又充分地利用了活塞毛坯铸造余热，有效地节约了冷却活塞毛坯所需的风冷或水冷的设备及有效地节约了能源消耗。

权利要求

1.一种内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，内燃机活塞毛坯采用活塞铸造机（1）铸造，活塞铸造机（1）包括床身和定位在床身上的模具（2），所述的模具（2）内具有冷却水道（2a）；其特征在于，本再利用系统包括倾斜设置的下料导板（4），所述的下料导板（4）的两侧均设有能防止活塞铸件从对应侧面滑落且能收集活塞毛坯余热的集热管件（3）；本再利用系统还包括能使集热管件（3）的进水口与车间供水系统（6）相连通和使集热管件（3）的出水口与冷却水道（2a）的进水口相连通的连通机构；所述的集热管件（3）包括若干根采用导热材料制成具有若干个迂回管段且排列在一平面上的集热子管（3a）。

2.根据权利要求1所述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，其特征在于，所述的集热管件（3）中所有所述的集热子管（3a）排列在一平面内，且上述的平面与下料导板（4）的导向面相垂直。

3.根据权利要求1所述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，其特征在于，所述的集热子管（3a）与下料导板（4）下端位置相对的端口为进水口，所述的集热子管（3a）与下料导板（4）上端位置相对的端口为出水口。

4.根据权利要求1所述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，其特征在于，所述的导热材料为铜或铝。

5.根据权利要求1所述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，其特征在于，所述的连通机构包括分水器（7）和集水器（8），两组所述的集热管件（3）中所有所述的集热子管（3a）的进水口与分水器（7）的出水口一一对应地相连通；两组所述的集热管件（3）中所有所述的集热管件（3）的出水口与集水器（8）的进水口一一对应地相连通。

6.根据权利要求5所述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，其特征在于，所述的连通机构还包括串联在分水器（7）进水口处的调压阀（9）。

7.根据权利要求5所述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，其特征在于，所述的连通机构还包括串联在分水器（7）进水口处的调压阀（9）和串联在集水器（8）出水口处的测温测压阀（10）。

说明书

一种内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统

技术领域

[0001] 本发明属于机械工程技术领域，涉及一种余热再利用系统，特别是一种内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统。

背景技术

[0002] 内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。内燃机的曲柄连杆机由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。显然，活塞是内燃机的必备部件之一。

[0003] 根据活塞的使用状态及运动特征等，目前活塞毛坯都采用铸造方法生产。但是人们还是设计出了不同的铸造方法，如中国专利文献公开的一种活塞重力铸造方法【申请号：201110043501.4；公开号：C N102151794A】、制造内燃机用的活塞的方法【申请号：200580040113.3；公开号C N101065568A】。人们也设计出了各种用于铸造活塞毛坯的装置，如中国专利文献公开的一种铝活塞全自动铸造机【申请号：01261352.5；授权公告号：CN2501613Y】、一种汽车发动机活塞铸造机【申请号：201120149211.3；公开号：CN202097380U】。具体来说，金属溶液注入模具内，待金属凝固后取出活塞毛坯，此时活塞毛坯的温度仍然很高，然后进行风冷或水冷，从而使达到对活塞处理的预想效果。若不对活塞毛坯的剩余热量进行再利用，显然，在热量的无端大量浪费。

[0004] 申请人还发现用于冷却金属溶液的冷却水水温不稳定，容易导致产品质量不稳定。另外，模具对冷却水温度也有一定的要求，如冬季冷却水温度过低，使模具温度骤变，导致模具变形开裂，寿命缩短，造成一定的经济损失。

[0005] 关于上述存在的技术问题，目前仅有人对热量浪费提出了解决方案并记载在中国专利文献中，一种内燃机活塞铸造余热热处理方法【申请号：89102238.4；公开号C N1046355A】，活塞铸造出模后静置一段时间，在含有聚丙烯酸钠的水质介质中淬火，然后在一定的温度下保温一段时间，达到利用铸造余热节约能源，保证活塞的机械性能和体积的稳定性，从而满足产品的技术标准要求。本方法有效地利用了活塞铸造余热，节约了能源。但还没有发现和解决产品质量受水温影响及模具寿命受水温影响的问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种不同的活塞毛坯铸造余热利用方法及稳定冷却水温度的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统。

[0007] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，内燃机活塞毛坯采用活塞铸造机铸造，活塞铸造机包括床身和定位在床身上的模具，所述的模具内具有冷却水道；其特征在于，本再利用系统包括倾斜设置的下料导板，所述的下料导板的两侧均设有能防止活塞铸件从对应侧面滑落且能收集活塞毛坯余热的集热管件；本再利用系统还包括能使集热管件的进水口与车间供水系统相连通和使集热管件的出水口与冷却水道相连通的连通机构。

[0008] 车间供水系统包括压力泵、冷却塔和蓄水箱。为了节约水源，冷却水道的进水口和集热管件的进水口均与车间供水系统相连通，即冷却水道的进水口处的热水经冷却塔冷却后再流经本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统，经过提温再进入冷却水道内。本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统的原理是由于采用活塞铸造机流水线生产和生产工艺固定，所以保证下料导板处温度基本平衡；由此可采用集热管件对此区域进行采集热量，既提高集热管件内的水温，保证进入模具的冷却水道内的冷却水水温符合模具的要求，进而延长模具使用寿命。本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统同时还冷却了活塞毛坯及保证了活塞毛坯稳定地沿下料导板滑动。

[0009] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的集热管件包括若干根采用导热材料制成具有若干个迂回管段且排列在一平面上的集热子管。

[0010] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的集热管件的数量为1～4根。

[0011] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的集热管件包括若干根采用导热材料制成且相对于下料导板纵线平行排列的集热子管。

[0012] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的集热管件的数量为5～15根。

[0013] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的集热管件中所有所述的集热子管排列在一平面内，且上述的平面与下料导板的导向面向垂直。

[0014] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的集热子管与下料导板下端位置相对的端口为进水口，所述的集热子管与下料导板上端位置相对的端口为出水口。进水口位于下端，出水口位于上端使集热子管水流方向与活塞毛坯滑动方向相反，增大冷却水与活塞毛坯接触的时间，进而有利于提高冷却水的温度。

[0015] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的导热材料为铜或铝。铜和铝容易被制作呈管状，同时铜和铝的导热系数较高，能将活塞毛坯辐射的热量传导给冷却水。

[0016] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的连通机构包括分水器和集水器，两组所述的集热管件中所有所述的集热子管的进水口与分水器的出水口一一对应地相连通；两组所述的集热管件中所有所述的集热管件的出水口与集水器的进水口一一对应地相连通。通过分水器和集水器连通即方便数量较多的集热子管与车间供水系统和与冷却水道相连通，同时可以保证各集热子管之间的水压稳定。

[0017] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的连通机构还包括串联在分水器进水口处的调压阀。

[0018] 在上述的内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统中，所述的连通机构还包括串联在分水器进水口处的调压阀和串联在集水器出水口处的测温测压阀。通过操纵调压阀调节集热子管内的水压，即调节冷却水的流速，水压越低，集水器出水口处的水温越高；反之相反。测温测压阀直观地反应冷却水的水温及水压，进而更方便及精确的操纵调压阀。

[0019] 与现有技术相比，本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统具有以下优点：

[0020] 1、本系统在采集热量的同时冷却了活塞毛坯，由此既充分地利用了活塞毛坯铸造余热，同时又有效地节约了冷却活塞毛坯所需的风冷或水冷的设备及有效地节约了能源消耗。

[0021] 2、本系统中集热管件和连通机构均可以保证流入冷却水道内的冷却水温度相对恒定，由此可以有效地延长模具的使用寿命。

[0022] 3、本系统的结构简单且紧凑，无需对原有设备主体装置进行改动，因此具有改造方便的优点。

附图说明

[0023] 图1是本发明的结构示意图。

[0024] 图2是图1中A-A的剖视结构示意图。

[0025] 图3是本发明的水路结构示意图。

[0026] 图中，1、活塞铸造机；2、模具；2a、冷却水道；3、集热管件；3a、集热子管；4、下料导板；5、盛料框；6、车间供水系统；7、分水器；8、集水器；9、调压阀；10、测温测压阀。

具体实施方式

[0027] 以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

[0028] 如图1所示，本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统设置在活塞铸造机1和车间供水系统6之间。在车间中本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统可与活塞铸造机1一一对应地设置。

[0029] 内燃机活塞毛坯采用活塞铸造机1铸造，活塞铸造机1包括床身和定位在床身上的模具2，模具2内具有冷却水道2a。

[0030] 车间供水系统6包括压力泵，冷却塔和蓄水箱。

[0031] 本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统包括下料导板4、集热管件3和连通机构。

[0032] 具体来说，下料导板4用于支撑活塞毛坯，下料导板4倾斜设置。下料导板4的两侧均集热管件3，集热管件3能防止活塞铸件从对应侧面滑落且能收集活塞毛坯余热；集热管件3和下料导板4围构形成一能使活塞毛坯沿轨迹线稳定滑动地导料槽。

[0033] 如图1和图2所示，集热管件3包括若干根采用导热材料制成且相对于下料导板4纵线平行排列的集热子管3a。导热材料为铜或铝。所有集热子管3a排列在同一平面上且所述的平面与下料导板4的导向面垂直。本实施例给出的集热子管3a的数量为10根，相邻两根集热子管3a之间具有间隙。根据实际情况，集热子管3a的数量可采用5～15根中的任意一根，相邻两根集热子管3a之间的间隙大小也可根据实际情况进行调整。总之，保证集热管件3的出水口处的温度符合要求即可。显然，集热子管3a也是倾斜设置的，则集热子管3a与下料导板4下端位置相对的端口为进水口，集热子管3a与下料导板4上端位置相对的端口为出水口。

[0034] 如图1至图3所示，连通机构能使集热管件3的进水口与车间供水系统6相连通和使集热管件3的出水口与冷却水道2a相连通。更具体来说，连通机构包括分水器7和集水器8，两组集热管件3中所有集热子管3a的进水口与分水器7的出水口一一对应地相连通；两组集热管件3中所有集热管件3的出水口与集水器8的进水口一一对应地相连通。

[0035] 为了更方便及更精确地控制集水器8出水口的温度；连通机构还包括串联在分水器7进水口处的调压阀9；或连通机构还包括串联在分水器7进水口处的调压阀9和串联在集水器8出水口处的测温测压阀10。

[0036] 本内燃机活塞毛坯铸造余热再利用系统是按以下方法使用的，首先保证导料槽的下端口处可连接一盛料框5；导料槽的上端口部与活塞铸造机1的下料位位置相对，即从活塞铸造机1上卸下的活塞毛坯能滑落入导料槽内；活塞毛坯在自身重力作用下沿导料槽向下滑动，直至滑落入盛料框5内。然后，将分水器7的进水口或调压阀9的进水口与车间供水系统6相连通；将出水器的出水口或测温测压阀10的出水口与冷却水道2a相连通。显然，活塞毛坯滑落的方向与水流方向相反，活塞毛坯余热辐射将集热管件3内的冷却水水温提高。

[0037] 活塞铸造机1生产活塞毛坯为流水线生产，可以保证导料槽内的活塞毛坯数量基本不变；再由于工艺固定，所以从模具2中取出的活塞毛坯温度基本一致，故导料槽处温度基本平衡。所以可以对此处活塞毛坯热量辐射加以利用。活塞铸造机1不断将活塞毛坯送入导料槽内，从集热子管3a的下端口一路加热至上端口处，最后通过模具2的冷却水道2a内。由于可以保证集水器8出水口处冷却水温度的稳定，从而达到利用余热来延长模具2使用寿命的目的。

[0038] 实施例二

[0039] 本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：集热管件3包括若干根采用导热材料制成具有若干个迂回管段且排列在一平面上的集热子管3a。集热管件3的数量为1～4根。

[0040] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

[0041] 尽管本文较多地使用了活塞铸造机1；模具2；冷却水道2a；下料导板4；盛料框5；车间供水系统6；分水器7；集水器8；调压阀9；测温测压阀10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。