Pobierz

IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
DO WIADCZALNE I ANALITYCZNE WYZNACZANIE
GEOMETRII STRUMIENIA RUTU W OCZYSZCZARCE
WIRNIKOWEJ ZAWIESZKOWEJ
DO WIADCZALNE I ANALITYCZNE WYZNACZANIE
GEOMETRII STRUMIENI RUTU W OCZYSZCZARCE
WIRNIKOWEJ ZAWIESZKOWEJ
Roman WRONA1
Eugeniusz ZIÓŁKOWSKI2,
Marcin LAZYK3
Piotr ZYZAK4
Wydział Odlewnictwa AGH,
Kraków
1. Wprowadzenie.
Geometria kształtu strumieni rutu wyrzucanych z turbiny jest z jednym
z parametrów eksploatacyjnych maj cym wpływ na skuteczno oczyszczania. Strumienie
tworz przestrze miotanego rutu i tym samym wyznaczaj stref w zasi gu, której
powinny by zawieszane odlewy. W całym tym procesie d y si do zsynchronizowania
działania strumieni rutu na odlewy b d ce w ruchu na przejezdno-obrotowym zawiesiu.
Od kształtu geometrycznego strumieni oraz od uło enia turbin rzutowych b dzie zale e
efektywno oddzielania masy od odlewów.
Wyznaczanie kształtu geometrycznego strumieni mo na dokona
metod
do wiadczaln lub geometryczn . Metoda do wiadczalna wymaga stosowania kamer
cyfrowych przystosowanych do rejestracji procesów szybkozmiennych. Natomiast
w metodzie analitycznej wykorzystuje si obrazy statyczne utworzone przez działaj ce
strumienie rutu. Obrazy te w postaci cieranych powierzchni powstaj na ekranach
ustawionych w odległo ci odpowiadaj cej poło eniu odlewów lub mechanizmu
zawieszkowego. Obrazy powierzchni cieranych poddanych analizie komputerowej
przekształca si w geometri kształtu strumieni.
2. Identyfikacja strefy działania strumienia rutu z wirnika górnego.
Na podstawie obrazu odtwarzaj cego skutek działania strumienia rutu rzucanego
z wirnika górnego (rys. 1) dokonano komputerowej interpretacji kształtu strumienia
w przekroju poziomym w celu okre lenia jego geometrii.
1
prof. dr hab. in ., Wydział Odlewnictwa AGH-Kraków
dr in ., Wydział Odlewnictwa AGH-Kraków
3
mgr in ., Wydział Odlewnictwa AGH-Kraków
4
mgr in ., Wydział Odlewnictwa AGH-Kraków
2
25
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze
Rys. 1. Powierzchnia efektywnego działania skoncentrowanego (
i rozproszonego (
) strumienia rutu z wirnika górnego
)
Graficzne uj cie tego zagadnienia podano na rysunku 2.
Rys. 2. Szeroko strefy działania rutu z wirnika górnego A: 1 - strefa strumienia
skoncentrowanego, 2 - strefa strumienia rozproszonego, 3 - ekran badawczopomiarowy, 4 - tor jazdy zawiesia
Strumie rutu wyrzucany jest cał szeroko ci łopatki, który w miejscu zetkni cia
z ekranem jest dwukrotnie poszerzony. Jest to strumie skoncentrowany o najwi kszej
dynamice działania. Dalsza interpolacja tej strugi poza ekran teoretycznie wskazuje, e
strumie b dzie si rozszerzał. Bior c jednak pod uwag poło enie odlewów w miejscu
ekranu (i nie tylko) strumie trafiaj c w odlewy odbija si i ulega deformacji
niekontrolowanej, a tym samym traci energi i spada w dół na dno oczyszczarki. Oprócz
strumienia skoncentrowanego wyst puje strumie rozproszony o kształcie rozszerzaj cym
si w kierunku ekranu. Rozproszenie strumienia wzdłu zewn trznych jego zarysów
spowodowane jest znaczn sił tarcia wzdłu kraw dzi łopatki, i spadkiem energii wyrzutu
ziaren rutu znajduj cych si w zewn trznym zarysie strumienia. Kształt strumienia rutu
przedstawiono na tle toru ruchu mechanizmu zawieszkowego. Ł czn szeroko
strumienia skoncentrowanego i rozproszonego okre laj szeroko
strefy działania
strumienia rutu.
26
Nowa Sól 08-09.06.2006 r.
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
DO WIADCZALNE I ANALITYCZNE WYZNACZANIE
GEOMETRII STRUMIENIA RUTU W OCZYSZCZARCE
WIRNIKOWEJ ZAWIESZKOWEJ
Równie na podstawie uzyskanych obrazów na ekranie wyznaczono wysoko strefy
działania strumienia rutu. Pełn charakterystyk rozkładu strumienia rutu podano na
rysunku 3 w nawi zaniu do konstrukcji mechanizmu zawieszkowego.
A
Z
2
Rys. 3. Wysoko strefy działania strumienia rutu z wirnika górnego A. hg- wysoko
strefy intensywnego czyszczenia,1- strefa strumienia skoncentrowanego,
2- strefa strumienia rozproszonego, Z- zawiesie
Wyrzucany strumie rutu obejmuje swym zasi giem całkowit wysoko komory
tworz c wyra n
granic
pomi dzy zarysem strumienia skoncentrowanego
i rozproszonego. Szeroko i wysoko działania strumieni wyznacza przestrze , w której
powinny znajdowa si oczyszczane zestawy odlewów.
3. Identyfikacja strefy działania strumienia rutu z wirnika dolnego.
Kształt strumienia wyznaczono równie na podstawie obrazu powierzchni na ekranie.
Przekrój poziomy strumienia składa si
ze strefy działania strumienia
skoncentrowanego i rozproszonego (rys. 4). Charakter zmian w zachowaniu si strumienia
jest podobny do strumienia z wirnika górnego. Zdecydowana ró nica wyst puje
w geometrii poszczególnych strumieni na wylocie i w miejscu uderzania w ekran. Dolny
ulega zdecydowanemu rozszerzeniu, przez co zwi ksza szeroko strefy efektywnego
oczyszczania.
27
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
B
75,00 mm
65,00 mm
1
3
2
4
Rys. 4. Szeroko strefy działania rutu z wirnika dolnego B: 1 - strefa strumienia
skoncentrowanego,2 - strefa strumienia rozproszonego, 3 - ekran badawczopomiarowy, 4 - tor jazdy zawiesia.
Na rysunku 5 podano wysoko strefy działania strumienia z wirnika dolnego.
Strumie rozproszony jest bardziej rozwarty w górnej cz ci, co mo e decydowa
o mniejszej skuteczno ci oczyszczania odlewów zawieszonych na górnej cz ci zawiesia.
Zdecydowanie bardziej skuteczne b dzie oczyszczanie odlewów zawieszonych na dolnych
ramionach zawiesia.
Z
B
2
Rys. 5. Wysoko strefy działania strumienia rutu z wirnika dolnego B: hd- wysoko
strefy intensywnego czyszczenia, 1- strefa strumienia skoncentrowanego, 2- strefa
strumienia rozproszonego, Z- zawiesie
4. Identyfikacja strefy działania strumieni rutu z wirnika dolnego i górnego.
Zarysy strumienia zintegrowanego wykre lono z uwzgl dnieniem wymiarów
i konstrukcji umocowania wirników na cianie komory.
W ten sposób otrzymano całkowit szeroko strefy, która składa si z dwóch
rozdzielonych strumieni skoncentrowanych i strumieni rozproszonych nakładaj cych si
28
Nowa Sól 08-09.06.2006 r.
DO WIADCZALNE I ANALITYCZNE WYZNACZANIE
GEOMETRII STRUMIENIA RUTU W OCZYSZCZARCE
WIRNIKOWEJ ZAWIESZKOWEJ
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
od wewn trz, natomiast rozdzielnie na zewn trznych strefach (rys. 6). Całkowita szeroko
strefy oczyszczania jest bardzo wa na, gdy wpływa ona na projektowanie odcinka
przesuwu zawiesia wzgl dem wirników oraz na długo ramion słu cych do zawieszania
odlewów.
A
B
75,00 mm
75,00 mm
65,00 mm
65,00 mm
1
2
3
4
Rys. 6. Szeroko strefy działania strumienia rutu z wirnika A-górnego i B-dolnego:
1 - strefa strumienia skoncentrowanego, 2 - strefa strumienia rozproszonego,
3 - ekran badawczo-pomiarowy, 4 - tor jazdy zawiesia
Całkowita strefa w płaszczy nie pionowej nieznacznie ró ni si od kształtu
powstałego z poł czenia pojedynczych stref (rys. 7). Pomijaj c powstałe w skutek odbicia
cz stkowe strumienie, mo na przyj , e kształt całkowity tworzy figur geometryczn nie
ró ni c si od kształtu pojedynczych strumieni. Takie uło enie stref ma wpływ na czas
oczyszczania w zale no ci od rozło enia odlewów na poziomach zawiesia górnym,
rodkowym i dolnym.
hc
A
1
Z
B
2
Rys. 7. Wysoko całkowitej strefy działania rutu z wirnika A i B. hc- wysoko
strefy intensywnego czyszczenia, 1- strefa strumienia skoncentrowanego, 2- strefa
strumienia rozproszonego, Z- zawiesie
29
IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006
Odlewnictwo XXI wieku
technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze
3. Podsumowanie.
Przedstawiona metoda analityczna z komputerowym wspomaganiem do okre lania
kształtu strumieni rutu jest w pełni przydatna. Bazuje na obrazach powierzchni
cieranych, które s rejestrowane aparatem cyfrowym, po zako czeniu procesu wyrzucania
rutu. Tym samym jest metod bezpieczn . Analiza komputerowa obrazów polega na
wykorzystaniu mo liwo ci programu Corel Photo-Paint oraz Corel Draw. Efektem tej
metody jest geometryczny kształt strumieni wraz z wymiarami ilo ciowymi opisuj cymi
przestrze skutecznego działania rutu. Okre lenie przestrzeni powinno by podstaw do
projektowania konstrukcji mechanizmu zawieszkowego oraz jego struktury kinematycznej.
4. Literatura.
1. P czek Z., Wrona R., Ziółkowski E. lazyk M., Zyzak P.; Badania i analiza
procesu oczyszczania odlewów odlewanych metod wytapianych modeli
w oczyszczarce zawieszkowej OWH-1,0×1,5. Projekt celowy nr ROW-445-204,
Specodlew, AGH, Kraków 2005
2. Łempicki J., Paradysz J.; Oczyszczanie i wyka czanie odlewów
i staliwnych. WNT, Warszawa 1979
eliwnych
3. Katalogi firmy Technical
30
Nowa Sól 08-09.06.2006 r.