Недостатком схем как лабораторного, так и промышленного типа является необходимость корректировки давления при кристаллизации сплава в полости формы. Эта величина изменяется соответственно понижению уровня сплава в тигле и практически корректировалась через три-четыре отливки. Отсутствие автоматической регулировки давления газовой среды, естественно, в какой-то степени отражается на качестве структуры отливок, а следовательно, и на стабильности их механических свойств. Особенно это заметно при отливке деталей с большой металлоемкостью, когда после каждой отливки уровень сплава в тигле будет опускаться на большую величину. Внимание конструктора должно быть обращено на создание автоматической корректировки, при которой пропорционально понижению уровня сплава в тигле будет автоматически возрастать величина давления, необходимого для кристаллизации сплава. Один из возможных способов заключается в применении гамма-лучей, которые в сочетании со счетчиком, усилителем и исполнительным механизмом позволят установить прямую связь между уровнем сплава и величиной давления.
В 1959 г. Машгизом была издана книга «Датчики системы автоматического управления и регулирования». Авторы книги Д А. Агейкин, Е. Н. Костина, Н. Н. Кузнецов. В книге приведены основы программирования и дано описание различных датчиков, основанных на изменении параметров контролируемой среды. В числе их имеются датчики, предназначенные для контроля изменяющегося уровня среды, находящейся в закрытом сосуде. Возможно, что некоторые из рекомендуемых схем или их комбинации помогут решить вопрос и с автоматической стабилизацией величины давления при кристаллизации и сделать схему автоматики более универсальной.
Ниже приводится краткое описание некоторых схем, заимствованных автором из указанной книги.
1) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ТИПА РУ-2
(Разработан ЦНИИЧМ—Москва)
В качестве системы управления применена система Леонарда. Чувствительный орган системы — датчик радиоактивного гамма-излучения, состоит из 10 источников и 10 счетчиков (фиг. 113,а). Каждый счетчик включен в один из 10 каналов тиратронно-релейной схемы, управляющей током возбуждения генератора системы Леонарда. В каждый канал схемы включена сигнальная лампочка. Имеется указание, что эта схема применяется для контроля за опусканием слитка из кристаллизатора.
2) ДАТЧИК УРОВНЯ ТИПА УР-2
(Разработан в НИИТеплоприборе—Москва)
Действие датчика (фиг. 113,б) основано на неодинаковом поглощении гамма-излучений в пустом и заполненном сосуде. 1 — источник гамма-излучений; 2—приемник; 3 — двигатель; 4 —индукционный датчик. Приемник и источник излучения, укрепленные на разных концах трубчатого кронштейна, охватывающего сосуд, перемещаются с помощью следящей системы синхронно с изменением уровня жидкости. Во вторичной схеме применены индукционный датчик типа ДР-2, вторичный прибор ЭВП-716-ШС и электронный блок БЭ-2. В качестве источника гамма-лучей применен препарат Co60;. Приемник излучения — счетчик АММ-4. Схема применяется при диаметре сосуда до 800 мм со стальными стенками толщиной до 100 мм. Приборы электронного блока могут быть вынесены от датчика на расстояние до 60 м.
3) ДАТЧИК УРОВНЯ ТИПА ИУ-4
(Разработан в ЦНИИЧМ—Москва)
Схема устройства показана на фиг. 113, в: 1 — источник гамма-излучений (Co60); 2 — галогенный счетчик типа СТС-1; 3 — башмак; 4 — направляющая; 5 — электромагнитный тормоз; 6 — каретка; 7 — пружина, прижимающая якорь тормоза к направляющей.
Источник излучений и счетчик укреплены на кронштейнах с противоположных сторон сосуда с контролируемой средой и связаны с кареткой, перемещающейся при падении уровня. Управление движением каретки осуществляется электромагнитным тормозом.
Питание обмотки тормоза в зависимости от изменения уровня производится через реле, включенное в анодную цепь тиратрона.
Предусматривается световая и звуковая сигнализация при опускании контролируемого уровня за нижний предел. Применение следящих систем, основанных на использовании лучевой энергии, осложняется тем, что тигель с жидким металлом устанавливается в нагревательное устройство, внутреннее пространство которого имеет высокую температуру.
Следовательно, источник гамма-излучения, имеющий свинцовую экранировку, а также и приемные устройства, придется выносить за пределы горячей зоны, что связано с известными трудностями. Несколько лучшие условия для применения гамма-лучевых датчиков обеспечат печи, работающие на токах высокой и промышленной частоты (например, печь системы Яковлева), где высокотемпературное поле создается внутри пространства, ограниченного охлаждаемым индуктором. Лучевые импульсы, преобразуемые в приемных устройствах в электрическую энергию и затем усиленные, следует подать в механизм, регулирующий величину давления подаваемой в тигель газовой среды.
Чем ниже уровень сплава в тигле, тем больше должна быть величина давления.
Автоматический контроль за уровнем сплава в закрытом сосуде (тигле) позволит осуществить литейную установку, в которой периодическая доливка рабочего сплава, осуществляемая сейчас вручную, может быть заменена механизированным дозатором, автоматически пополняющим тигель жидким сплавом из встроенного в агрегат плавильного устройства. Механизм дозатора может быть различным: можно применить и игольчатый стопор и вакуумное переливное устройство и дозатор, основанный на перемещении жидкого сплава под действием бегущего магнитного поля, и др.
Другим не менее перспективным применением автоматической дозировки будет бесковшовая заливка литейных форм на конвейере, например при отливке радиаторов парового отопления.
Несомненно, что при разработке и освоении автоматических регуляторов давления и дозирующих устройств встретятся значительные трудности как теоретического, так и практического характера. Это неизбежно, но это и не должно служить расхолаживающим фактором. Полное устранение ручного ковша и зависимости качества литья от квалификации и внимания рабочего должно стать задачей ближайших лет, так как это является препятствием на пути дальнейшего развития литейного производства.