一种低压铸造液面加压系统及方法和设备
技术领域
本发明属于低压铸造领域，尤其涉及一种安全节能的低压铸造液面加压系统及方法和设备。
背景技术
低压铸造是处于重力铸造和压力铸造之间的一种铸造方式，由于使用的压力较低，所以被称为低压铸造。低压铸造是在保温炉内的空气压力作用下，金属液由下而上充填型腔形成铸件的一种方法。
低压铸造的工艺过程如下：向装有金属液的密闭保温炉中通入压缩空气，金属液在空气压力作用下经过升液管上升，充填保温炉上方的型腔，充型完成后增大并保持空气压力，使型腔内的金属液在压力的作用下结晶。铸件经过冷却凝固后，排出保温炉内的压缩空气，待升液管中未凝固的金属液依靠重力回流至保温炉以后，打开模具取出铸件，至此一个完整的低压铸造工艺完成。由于空气压力的作用，浇铸通道和补缩通道合二为一，保持了铸型温度梯度与压力梯度的一致性，因此铸件品质较高。
现有的低压铸造液面加压系统，生产过程中保温炉内的压力状态依靠单个压力传感器判断，当压力传感器失效时容易引发生产事故。另一方面，充型时常温的压缩空气直接进入保温炉，对保温炉内金属液的温度产生影响，卸压时高温的压缩空气直接排放到大气中，不仅浪费能量，而且影响车间环境。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种安全节能的低压铸造液面加压系统及方法和设备，保证系统的安全运行，减少生产过程中能量消耗和对车间环境的影响。
本发明的技术方案是：一种低压铸造液面加压系统，包括进气支路、排气支路、热交换器、保温炉和控制单元;
所述进气支路上依次设有进气电磁阀、电气比例阀和单向阀;
所述排气支路上设有气动角座阀;
所述热交换器的一端与保温炉连接，另一端分别与进气支路和排气支路连接;
所述保温炉上设有压力反馈支路，所述压力反馈支路上设有压力传感器、第一压力继电器和第二压力继电器;
所述控制单元分别与进气电磁阀、电气比例阀、气动角座阀、压力传感器、第一压力继电器和第二压力继电器连接。
上述方案中，所述热交换器的另一端通过三通阀与进气支路和排气支路连接。
上述方案中，所述排气支路上还设有消声器。
上述方案中，所述进气支路上还包括减压阀;所述减压阀位于进气电磁阀的前面。
上述方案中，所述进气支路上还包括空气过滤器;所述空气过滤器设置在进气支路上的最前面。
上述方案中，所述排气支路上还包括安全阀;所述安全阀位于气动角座阀前。
一种低压铸造设备，包括所述的低压铸造液面加压系统。
一种根据所述的低压铸造液面加压系统的控制方法，包括以下步骤：
进气：所述控制单元控制进气电磁阀打开，空气从所述进气支路进入，通过电气比例阀调节空气流量大小，空气通过单向阀和热交换器进入保温炉;
排气：控制单元控制气动角座阀打开，所述保温炉内的压缩空气通过热交换器进入排气支路通过气动角座阀排出;
压力状态的监测：所述压力传感器、第一压力继电器和第二压力继电器分别实时检测保温炉内的压力值，并传送给控制单元，当所述压力传感器或者第一压力继电器所检测的压力值高于预设值P1，控制单元关闭进气电磁阀并打开气动角座阀进行排气;当所述压力传感器与第二压力继电器所检测的压力值均低于预设值P2，控制单元控制模具开模。
上述方案中，所述排气步骤中，排气支路还设有消声器，所述保温炉内的压缩空气通过热交换器进入排气支路经过气动角座阀后通过消声器排出。
上述方案中，还包括安全泄气步骤：排气支路上还设有安全阀;所述安全阀在保温炉压力超出预设值，且达到安全阀的开启压力时，安全阀打开，将保温炉内的部分气体排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了低压铸造过程中压力传感器失效引起的安全隐患，减小充型过程对铝液温度的影响，提高铸件品质，减少能量消耗，减少排气过程对车间环境的影响。
附图说明
图1是本发明一实施方式的系统原理图。
图中：1.空气过滤器;2.减压阀;3.进气电磁阀;4.电气比例阀;5.单向阀;6.热交换器;7.压力传感器;8.第一压力继电器;9.第二压力继电器;10.保温炉;11.安全阀;12.气动角座阀;13.消声器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
图1所示为所述低压铸造液面加压系统的一种较佳实施方式，所述低压铸造液面加压系统包括进气支路、排气支路、热交换器6、保温炉10和控制单元。
所述进气支路上依次设有进气电磁阀3、电气比例阀4和单向阀5。
所述排气支路上设有气动角座阀12，气动角座阀12由压缩空气驱动，在高温环境中有较高的可靠性，在系统排气时或系统判断保温炉10处于压力高状态时，气动角座阀12开启，排出保温炉10内的压缩空气。
所述热交换器6的一端与保温炉10连接，另一端分别与进气支路和排气支路连接;所述热交换器6为蓄热式，当系统卸压排气时，热交换器6存储从保温炉10排出的气体的热量，降低排气的温度，从而减少对车间环境的影响;当系统充型进气时，常温的气体经过热交换器6时吸收热量，减少进气对铝液温度的影响，提高铸件的品质，同时减少铝液加热所消耗的能量。
所述保温炉10上设有压力反馈支路，所述压力反馈支路上设有压力传感器7、第一压力继电器8和第二压力继电器9;所述压力传感器7实时检测保温炉10内的压力值，一方面通过反馈压力对系统进行闭环控制，压力传感器7测量保温炉10的压力，控制单元根据测量值来实时调整电气比例阀4的开度从而调整进入保温炉10的气体流量;另一方面通过压力值判断保温炉10的压力是否处在安全状态。
所述控制单元分别与进气电磁阀3、电气比例阀4、气动角座阀12、压力传感器7、第一压力继电器8和第二压力继电器9连接。所述进气电磁阀3控制进气气路的通断，系统正常工作时进气电磁阀3打开，系统出现异常时，例如电气比例阀4失效或者保温炉10内的压力超过上限等情况，进气电磁阀3关闭，避免发生意外。所述电气比例阀4调节进入保温炉10的气体流量，使保温炉10内的压力满足工艺要求。所述单向阀5的作用是防止高温气体经过电气比例阀4，对电气比例阀4造成损坏。
所述第一压力继电器8动作点的压力值设为P1，若保温炉10内的压力高于P1，则保温炉10处于压力高状态，此时需要对保温炉10进行卸压，否则将发生危险;此时控制单元通过压力传感器7的测量值和第一压力继电器8的动作状态共同判断压力状态，若压力传感器7的测量值高于P1或第一压力继电器8的状态为压力高于P1，则系统判定保温炉10处于压力高的状态，需打开气动角座阀12进行卸压。
所述第二压力继电器9动作点的压力值设为P2，当保温炉10内的压力低于P2时，保温炉10处于压力低状态，此时可以开模取出铸件;此时控制单元通过压力传感器7的测量值和第二压力继电器9的动作状态共同判断压力状态，若压力传感器7的测量值低于P2且第二压力继电器9的状态也为压力低于P2，则系统判定保温炉10处于压力低的状态，此时可以开模取出铸件，若压力高于P2时开模，可能会造成铝液从升液管口溢出，引起事故。
根据本实施例优选的，所述热交换器6的另一端通过三通阀与进气支路和排气支路连接。
根据本实施例优选的，所述排气支路上还设有消声器13，消声器13能够减小系统排气时产生的噪音。
根据本实施例优选的，所述进气支路上还包括减压阀2;所述减压阀2位于进气电磁阀3的前面，减压阀2调整气源压力，减少气源压力波动对充型的影响。
根据本实施例优选的，所述进气支路上还包括空气过滤器1;所述空气过滤器1设置在进气支路上的最前面，位于减压阀2前，所述空气过滤器1过滤空气中的杂质和水分。
根据本实施例优选的，所述排气支路上还包括安全阀11;所述安全阀11位于气动角座阀12前，所述安全阀11在保温炉10压力出现异常时，且达到安全阀11的开启压力时，安全阀11打开，将保温炉10内的部分气体排出，避免发生事故。
实施例2
一种低压铸造设备，包括实施例1所述的低压铸造液面加压系统，具有实施例1的有益效果，此处不再赘述。
实施例3
一种根据实施例1所述低压铸造液面加压系统的控制方法，包括以下步骤：
进气：所述控制单元控制进气电磁阀3打开，空气从所述进气支路进入，通过电气比例阀4调节空气流量大小，空气通过单向阀5和热交换器6进入保温炉10;
排气：控制单元控制气动角座阀12打开，所述保温炉10内的压缩空气通过热交换器6进入排气支路通过气动角座阀12排出;
压力状态的监测：所述压力传感器7、第一压力继电器8和第二压力继电器9分别实时检测保温炉10内的压力值，并传送给控制单元，当所述压力传感器7或者第一压力继电器8所检测的压力值高于预设值P1，控制单元关闭进气电磁阀3并打开气动角座阀12进行排气;当所述压力传感器7与第二压力继电器9所检测的压力值均低于预设值P2，控制单元控制模具开模。
根据本实施例优选的，所述排气步骤中，排气支路还设有消声器13，所述保温炉10内的压缩空气通过热交换器6进入排气支路经过气动角座阀12后通过消声器13排出。
根据本实施例优选的，还包括安全泄气步骤：排气支路上还设有安全阀11;所述安全阀11在保温炉10压力超出预设值，且达到安全阀11的开启压力时，安全阀11打开，将保温炉10内的部分气体排出。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
