УСТАНОВКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ КАМНЕЙ Российский патент 1994 года по МПК B28B3/00 B28B3/20 

Изобретение относится к изготовлению строительных материалов, полуфабрикатов и конструктивных элементов и может быть использовано на заводах по производству искусственного камня, а также при строительстве глинобитных стен (известно под названием саманное строительство).

Известно, что прессование искусственных камней, например силикатного, в формах связано с использованием высоких прессующих удельных давлений на формуемые изделия. Однако при таком способе изготовления в отформованных изделиях остаются внутренние напряжения, которые в дальнейшем приводят к снижению прочности и короблению изделий. Это вызвано тем, что глиняное сырье представляет собой системы из трех компонентов: твердого вещества, воды и воздуха. В процессе прессования количество двух первых компонентов остается неизменным, уменьшение объема прессуемой массы происходит путем удаления и некоторого сжатия воздуха. Воздух, адсорбированный поверхностью глиняных частиц, препятствует их слипанию, а воздух, сжатый в порах прессуемой массы, увеличивает долю упругих деформаций в общей деформации массы. Без удаления воздуха из пресс-формы в процессе сжатия не может быть получен качественный кирпич.

Известна дуплексная машина "Терраблок Хайдро-статик II" предназначенная для производства блоков (кирпичей) из глины, которые могут сразу же идти на кладку стен без из отвердевания или сушки. Кирпичи "Терраблок" могут сразу же укладываться с раствором традиционным способом или всухую друг на друга. Система "Терраблок" фактически устраняет трудоемкие, требующие много времени операции традиционного глинобитного строительства, сохраняет все необычные свойства и характеристики самана в качестве строительного материала.

В основу данной системы заложена технология использования высоких гидравлических давлений (280 кг/см²) при прессовании блоков в формах.

При всех достоинствах системы "Терраблок" она обладает следующими недостатками: наличие высокого рабочего давления до 280 кг/см² (проспект системы "Терраблок", раздел "Размеры и спецификации") и, как следствие, наличие высокопрочного гидравлического оборудования - сложного и дорогого в изготовлении; значительные энергетические затраты, связанные с получением таких высоких давлений.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому для формования искусственных камней является устройство [1] , включающее в себя раму, в нижней части которой установлена матрица, соединенная с устройством для подачи сырья, а в верхней - силовой цилиндр, который соединен с рабочим органом, систему подачи энергоносителя, устройство для удаления сформованных изделий. Устройство работает следующим образом.

В нерабочем положении рабочий орган отведен силовым цилиндром (на чертеже не показан) в крайнее верхнее положение. В этот период из устройства для подачи сырья подается дозированная порция исходного сырья в матрицу. Под действием силового цилиндра рабочий орган осуществляет вертикальное прессование, которое заканчивается в крайнем нижнем положении. После этого происходят горизонтальная подпрессовка порции сырья и проталкивание ее через фильеру устройством для удаления сформованных изделий.

К недостаткам известного устройства относятся невысокое качество формуемых изделий и необходимость дополнительного расхода различных добавок при формовании изделий, повышение энергозатрат при формовании изделий.

Целью изобретения является повышение качества формуемых изделий и снижение энергетических затрат на их изготовление.

Цель достигается тем, что в устройстве для формования искусственных камней, содержащем раму, в нижней части которой установлена матрица, соединенная с устройством для подачи сырья, а в верхней - силовой цилиндр, нижний конец штока которого соединен с рабочим органом, систему подачи энергоносителя, устройство для удаления сформованных изделий из зоны формования, между рабочим органом и штоком силового цилиндра закреплен направляющий стержень, на котором подвижно установлен ударник, снабженный в верхней и нижней его частях эластичными манжетами, образующими две силовые камеры, причем верхняя камера меньше нижней силовой камеры, направляющий стержень снабжен центральным воздухоподводящим каналом, который соединен радиальными каналами с силовыми камерами и подсоединен к источнику сжатого воздуха, при этом полость прямого хода силового цилиндра соединена с центральным воздухоотводящим каналом, рабочий орган выполнен из материала, обеспечивающего снижение скорости прохождения ударного импульса, например, алюминия, а радиальный канал, расположенный в верхней силовой камере ударника, снабжен ниппелем, верхняя силовая камера ударника соединена с атмосферой жиклирующим устройством. Кроме того, направляющий стержень соединен со штоком силового цилиндра посредством муфты, в которой утолщенная часть штока и контактирующая с ним поверхность муфты выполнены сферическими, между сферическими поверхностями штока и муфты установлена упругая прокладка, а сверху между штоком и муфтой выполнен зазор.

Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Глиняное сырье представляет собой систему из трех компонентов: твердого вещества, воды и воздуха. Без удаления воздуха из пресс-формы (матрицы) в процессе сжатия не может быть получен качественный кирпич. При воздействии на материал, находящийся в форме, прессующего давления рабочего органа, а также ударного воздействия, которое передается ему от ударника, происходит ярко выраженный "вбивающий эффект", при котором формуемый материал тем больше уплотняется, чем ниже частота и больше амплитуда ударника. Это обусловлено тем, что режим работы ударника - ударный, у которого характер ускорения при ходе его вверх (верхнее ускорение) меньше некоторой величины, при которой происходит разуплотнение формуемого материала. В результате такого воздействия зерна глиняного порошка сближаются деформируются, их суммарная контактная поверхность увеличивается и частицы глины соединяются за счет поверхностных молекулярных сил.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что: между рабочим органом и штоком силового цилиндра закреплен направляющий стержень с центральным воздухоподводящим каналом; на направляющем стержне подвижно установлен ударник, снабженный в верхней и нижней частях эластичными манжетами, образующими две силовые камеры; верхняя силовая камера меньше нижней силовой камеры; центральный воздухоподводящий канал соединен радиальными каналами с силовыми камерами; полость прямого хода силового цилиндра соединена с центральным воздухоподводящим каналом; рабочий орган выполнен из алюминия; радиальный канал, расположенный в верхней силовой камере ударника, снабжен ниппелем; верхняя силовая камера ударника соединена с атмосферой жиклирующим устройством; направляющий стержень соединен со штоком силового цилиндра посредством муфты, в которой утолщенная часть штока и контактирующая с ним поверхность муфты выполнены сферическими; между сферическими поверхностями штока и муфты установлена упругая прокладка, а сверху между штоком и муфтой выполнен зазор.

Сравнение заявляемого устройства не только с прототипом, но и с другими решениями в данной области техники и смежных областях позволило выявить признаки, сходные с отличительными признаками в заявляемом техническом решении, а именно: широко используется в различных пневмосистемах соединение центральных воздухоподводящих каналов через радиальные каналы с силовыми камерами (полостями); широко известно в технике использование жиклирующих устройств; соединение различных устройств посредством муфты, контактирующие части которых имеют сферическую форму; использование ниппельных устройств в различных устройствах.

Однако наличие у предлагаемого технического решения новой совокупности признаков, известных и неизвестных, позволило: повысить качество формирования готовых изделий; снизить энергетические затраты по изготовлению кирпичей; исключить расход дополнительных реагентов.

Таким образом данное техническое решение соответствует критерию изобретения "Существенные отличия".

На чертеже представлено устройство для формования искусственных камней.

Устройство для формования искусственных камней состоит из рамы 1, смонтированной на ней матрицы 2, в которой производится формование искусственного камня 3, устройства 4 для подачи сырья (бункера) для исходной смеси 5, виброднища 6. На раме закреплен прессующий силовой цилиндр 7, снабженный плунжером 8 со штоком 9, которые образуют полости прямого 10 и обратного 11 хода, а конец штока, имеющего шаровую поверхность, через муфту 12 соединен с направляющим стержнем 13 через прокладку 14, причем между корпусом муфты и утолщенным концом штока имеется зазор 15. На направляющем стержне подвижно установлен ударник 16, снабженный верхней силовой камерой 17, образованной эластичной манжетой 18 и нижней силовой камерой 19, образованной эластичной манжетой 20, которая снабжена выхлопными отверстиями 21, прилегающими к основанию 22.

Для обеспечения работоспособности ударника в его направляющем стержне выполнен центральный воздухоподводящий канал 23, который радиальными каналами 24 и 25 соединен с соответствующими верхней и нижней силовыми камерами, причем верхняя силовая камера меньше нижней, кроме того направляющий стержень снабжен опорным фланцем 26. Радиальный канал, расположенный в зоне верхней силовой камеры, может быть снабжен ниппелем 27, а сама силовая камера - жиклирующим устройством 28. Для необходимой работы устройства для формования искусственных камней оно снабжено толкателем 29, соединенным с приводом 30 перемещения, а также рабочим органом 31, выполненным из алюминия и соединенным с основанием. Система работает от энергоносителя (сжатого воздуха, который подводится при помощи патрубков 32 и 33, причем полость прямого хода прессующего силового цилиндра соединена с центральным воздухоподводящим каналом направляющего стержня).

Устройство для формования искусственных камней работает следующим образом.

В исходном положении толкатель 29 находится под матрицей 2, рабочий орган 31 под действием силового цилиндра 7 находится в крайнем верхнем положении, ударник 16 не работает, выхлопные отверстия 21 эластичной манжеты 20 закрыты основанием 22.

Дозированная исходная смесь 5 из устройства 4 для подачи сырья (бункера) по виброднищу 6 поступает в пространство, образованное матрицей 2 и толкателем 29. После его заполнения подают сжатый воздух, который через патрубок 33 поступает в полость 10 прямого хода силового цилиндра 7 и в центральный воздухоподводящий канал 23 направляющего стержня 13. Под действием давления воздуха плунжер 8, а вместе с ним шток 9, направляющий стержень 13 и рабочий орган 31 перемещается вниз, создавая прессующее давление на исходную смесь 5, которая находится в матрице 2. Прессовку камня 3 ведут до максимального давления, создаваемого силовым цилиндром 7. Кроме силового цилиндра 7 сжатый воздух поступает через центральный воздухоподводящий канал 23 и через радиальные каналы 24 и 25 соответственно в верхнюю 17 и нижнюю 19 силовые камеры. При этом ниппель 27, установленный на радиальных каналах 24, пропускает воздух в верхнюю силовую камеру 17 только в одну сторону. В первую очередь заполняется верхняя силовая камера 17, благодаря чему в первый момент ударник 16 незначительно перемещается вниз. При этом эластичная манжета 20 более плотно прижимается к основанию 22, выхлопные отверстия 21 оказываются герметично перекрытыми и в нижней силовой камере 19 под действием сжатого воздуха, поступающего через радиальные каналы 25, создается избыточное давление. После произведенного удара эластичная манжета 20 снова прижимается к основанию 22 и выхлопные отверстия 21 закрываются, нижняя силовая камера 19 герметизируется. Процесс формирования и реализации удара повторяется. Под действием прессующего давления и ударного воздействия происходит уменьшение объема прессуемой массы, так как воздух из нее удаляется и масса уплотняется до такой степени, что зерна глиняной массы сближаются, деформируются, их контактная поверхность увеличивается, в результате чего частицы глины соединяются за счет поверхностных молекулярных сил. Муфта 12 обеспечивает передачу статического давления от штока 9 посредством его утолщенной концевой части шаровой поверхностью через прокладку 14 на направляющий стержень 13. Между корпусом муфты 12 и утолщенной частью штока 9 имеется зазор 15, который вместе с прокладкой 14 снижает передачу вредных ударных импульсов от ударника 16 на прессующий силовой цилиндр 7. После окончания процесса формования толкатель 29 под действием привода 30 перемещения выходит из-под матрицы 2 и искусственный камень 3 выталкивается на раму 1 и тем же толкателем 29 перемещается из зоны формования. Система воздухораспределения (не показана) в этот период подает сжатый воздух через патрубок 32 в полость 11 обратного хода силового цилиндра 7, шток 9, вместе с ним рабочий орган 31 занимают исходное положение.

Предлагаемое устройство позволяет без значительных энергозатрат повысить качество изделий за счет интенсификации ударного процесса уплотнения и может быть широко применено в строительной индустрии, а также в условиях сельской местности при строительстве глинобитных стен (саманное строительство).

Устройство для формования искусственных камней может быть выполнено как в вертикальном, так и горизонтальном исполнении.

В качестве силового цилиндра 7 может быть использован гидроцилиндр, в этом случае питание силового цилиндра 7 и центрального воздухоподводящего канала 23 осуществляется от различных энергоносителей.

Использование: изготовление строительных изделий методом прессования. Сущность изобретения: установка содержит матрицу, соединенные с силовым цилиндром направляющий стержень и подвижно установленный на нем ударник, устройство для подачи сырья, устройство для удаления изделий и рабочий орган. Ударник имеет верхнюю и нижнюю силовые камеры, сообщенные через каналы в направляющем стержне с источником сжатого воздуха, образованные эластичными манжетами. При подаче сжатого воздуха в силовые камеры на рабочий орган воздействуют ударные импульсы. 7 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ КАМНЕЙ, содержащая раму, в нижней части которой установлена матрица, сообщенная с устройством для подачи сырья, а в верхней - силовой цилиндр, конец штока которого соединен с рабочим органом, систему подачи энергоносителя и устройство для удаления отформованных изделий, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными между штоком цилиндра и рабочим органом направляющим стержнем с подвижно установленным на нем ударником, выполненным с верхней и нижней силовыми камерами, имеющими эластичные манжеты, причем объем нижней камеры превышает объем верхней, а направляющий стержень выполнен с центральным и радиальными воздухоподающими каналами, соединяющими источник сжатого воздуха с силовыми камерами. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система подачи энергоносителя силового цилиндра соединена с источником сжатого воздуха. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что рабочий орган выполнен из материала, обеспечивающего снижение скорости прохождения ударного импульса. 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что рабочий орган выполнен из алюминия. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что радиальный канал, соединяющий верхнюю силовую камеру с центральным каналом, перекрыт ниппелем. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена муфтой, соединяющей шток силового цилиндра с направляющим стержнем, при этом шток выполнен с утолщением на конце, установленным в муфте, а контактирующие поверхности муфты и штока имеют сферическую форму. 7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что верхняя силовая камера соединена с атмосферой посредством жиклирующего устройства. 8. Установка по п.6, отличающаяся тем, что муфта имеет упругую прокладку, расположенную между штоком и контактирующей с ним поверхностью муфты, а утолщение штока установлено в муфте с зазором.