РЫЧАЖНЫЙ ПРЕСС ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК B28B3/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям прессов для формования брикетов, преимущественно для изготовления кирпича методом полусухого прессования.

Известен рычажный пресс для формования изделий из порошковых материалов, включающий ротор, выполненный в виде полого цилиндра с радиально расположенными пресс-формами, установленный с возможностью позиционного поворота с фиксацией, и механизм перемещения прессующих и выталкивающих элементов, связанный с приводом.

Недостатками данного технического решения является неравномерная пропрессовка изделия по высоте вследствии невозможности обеспечения встречного прессования изделия, невысокая надежность, обусловленная возможными вздутиями пресс-форомы и их заклиниванием в гнездах ротора, а также невозможность прессования изделий с пустотами.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных качеств пресса, повышение надежности, снижение габаритных размеров и металлоемкости.

Поставленная задача решается за счет того, что в прессе, содержащем ротор, выполненный в виде полого цилиндра с радиально расположенными пресс-формами, ромбовидный рычажный механизм (РРМ) с присоединенными к шарнирным узлам прессующей и загрузочной (или выталкивающей) оснастками, привод встречно-расходящегося перемещения двух шарнирных узлов РРМ и оснастку встречного прессования, механизма исполнены по вариантам:
вариант 1 рычаги РРМ выполнены в виде трехшарнирных жестких элементов, из которых два шарнира служат для соединения со смежными элементами, а к третьим шарнирам присоединены оснастки встречного прессования. Выполнение пресса варианта 1 может осуществляться соединением смежных трехшарнирных элементов РРМ друг с другом: вариант 1^a двумя внутри расположенными шарнирами вариант 1^б двумя снаружи расположенными шарнирами;
вариант 2 оснастка встречного прессования в одной пресс-форме тягами-толкателями соединена с оснасткой прямого прессования в другой пресс-форме, оснастка встречного прессования в которой, тягами-толкателями соединена с оснасткой прямого прессования в первой пресс-форме;
вариант 3 к одному шарнирному узлу РРМ присоединена оснастка прямого прессования, к другому шарнирному узлу, расположенному на той же диагонали РРМ присоединена оснастка встречного прессования, а оснастка загрузки и выталкивания прикреплены к шарнирным узлам РРМ (или к одному из них), лежащим на другой диагонали;
вариант 4 во внутренней части РРМ перемещения прессующих и выталкивающих (или загрузочных) оснасток установлен дополнительный РРМ перемещения опорных плит с закрепленными пустотообразователями, которые размещены в отверстиях прессующих плунжеров с возможностью осевого перемещения, при этом два шарнирных узла одного РРМ связаны с двумя шарнирными узлами другого РРМ;
вариант 5 в прессе по варианту 4, два шарнирных узла РРМ перемещение прессующих и выталкивающих (или загрузочных) оснасток и два шарнирных узла РРМ встречно-расходящегося перемещения опорных плит с пустотообразователоями связаны друг с другом с возможностью ограниченного взаимного перемещения;
вариант 6 в прессах по вариантам 1 или 2, или 3, или 4, или 5 загрузочные и/или выталкивающие плунжеры и два шарнирных узла РРМ соединены друг с другом с возможностью ограниченного взаимного перемещения.

Исполнение пресса по варианту 1 позволяет производить двухстороннее прессование, причем нагрузка в шарнирах от плунжеров встречного и прямого прессования не суммируются друг с другом, что позволяет снизить габаритные размеры шарниров, потери энергии на трение и в целом металлоемкость пресса. Однако, неравные значения скоростей перемещения плунжеров прямого и встречного прессования, несколько снижают равномерность прессования изделия по глубине.

Исполнение пресса по варианту 2 позволяет достичь идентичности величин хода и скорости перемещения плунжеров прямого и встречного прессования на всем протяжении рабочего и обратного ходов, что обеспечивает повышение качества прессования изделия.

Пресс варианта 3 имеет более низкую производительность, в сравнении с прессами вариантов 1 и 2, однако, соединение оснастки прямого прессования к одному шарнирному узлу РРМ, оснастки встречного прессования к противолежащему шарнирному узлу РРМ, а оснасток загрузки и выталкивания к шарнирному узлу (или к одному из них), лежащим на другой диагонали, позволяют снизить величину требуемых усилий, причем с обеспечением уравновешивания сил, действующих под углом к направлениям перемещения, что обеспечивает повышение надежности, снижение металлоемкости и габаритных размеров пресса. Применение в прессе РРМ, имеющих форму выпуклых или вогнутых многозвенников, позволяет выполнить варианты прессов, в которых:
вариант 3^а оснастки загрузки и выталкивания закреплены к одному шарнирному узлу, имеющему возможность перемещения в перпендикулярном направлении к перемещению прессующих оснасток;
вариант 3^б выталкивающая оснастка закреплена к одному, а загрузочная оснастка к другому шарнирным узлам РРМ, имеющим возможность перемещения в перпендикулярном направлении к направлению перемещения прессующих оснасток.

В прессе по варианту 4, разновеликие длины рычагов и углов между ними, основного и дополнительного РРМ, позволяют получать разновеликие величины хода и скорости перемещения прессующих плунжеров и пустотообразователей, причем при этом время максимального погружения пустотообразователей в формовочную смесь и начальный момент их извлечения, совпадает со временем прохождения рычагов РРМ перемещения прессующей оснастки через "мертвые точки", что позволяет извлекать пустотообразователи из отформованных изделий, не вызывая разрушения кромок пустот.

В прессе по варианту 5, соединение шарнирных узлов РРМ перемещения прессующих и выталкивающих (или загрузочных) оснасток с шарнирными узлами РРМ перемещения пустотообразователей с возможностью ограниченного взаимного перемещения, позволяет достигать положения "мертвых точек" рычагам обоих РРМ на конечных стадиях прессования и пустотообразования, что обеспечивает снижение максимальных нагрузок на шарнирные соединения и потребляемой мощности двигателя привода.

исполнение пресса по варианту 6, позволяет не производить увязку величин хода прессующих и загрузочных (или выталкивающих) плунжеров в соответствии с длинами рычагов РРМ и углов между ними, что обеспечивает снижение металлоемкости, устраняет бесполезные дополнительные перемещения механизмов.

На фиг. 1 и 2 изображен пресс варианта 1^а; на фиг. 3 и 4 пресс варианта 1^б; фиг. 5 и 6 пресс варианта 2; на фиг. 7 и 8 пресс варианта 3^а; на фиг. 9 и 10 пресс варианта 3^б; на фиг. 11 и 12 пресс варианта 4; на фиг. 13 и 14 пресс варианта 5, сечение.

Пресс варианта 1^а состоит из ротора 1 с радиально расположенными пресс-формами 2, во внутренней части которого размещены привод 3 встречно-расходящегося перемещения ползунов 4 (условно показаны в виде шарниров) и РРМ 5. Приводом 3 может служить гидроцилиндр, кривошипно-ползунный, винтовой, клиновой или иной механизмы. Привод 3 тягами-толкателями 6 соединен с ползунами 4, являющимися шарнирными узлами РРМ 5, элементы 7 которого имеют форму треугольников с шарнирами на вершинах, два из которых участвуют в образовании РРМ 5, и к третьим шарнирам 8, через тяги 9, присоединены балки 10 с закрепленными плунжерами 11 встречного прессования. К ползунам 4, через тяги-толкателя 12 закреплены загрузочные плунжеры 13. К двум шарнирным узлам РРМ 5, имеющим возможность перемещения в направлении, перпендикулярном к направлению перемещения ползунов 4, присоединены плунжеры прямого прессования 14. В позициях выталкивания готовых изделий 15 из пресс-формы, установлены выталкивающие плунжеры 16, которые могут приводиться в движение от дополнительного привода или их соединения посредством шатунов с ползунами 4 (не показано). Ротор 1 снабжен кожухом 17, в котором, в позициях прессования, загрузки и выталкивания предусмотрены проемы-направляющие для размещения в них плунжеров загрузки 13, прямого прессования 14, встречного прессования 11, выталкивания 16.

В прессе варианта 1^б, позиции 1-11 аналогичны позициям варианта 1^а. Кроме этого, к двум шарнирным узлам РРМ 5 (ползунам 4) закреплены штоки выталкивающих плунжеров 16, а к двум другим шарнирным узлам балки 18 с закрепленными плунжерам 14 прямого прессования. В позиции загрузки формовочной смеси в пресс формы 2, установлены загрузочные плунжеры 13, которые могут приводиться в движение от дополнительного привода или их соединения посредством шатунов с ползунами 4 (не показано).

В прессе варианта 2, привод 3 изображен в виде кривошипного механизма с двумя шипами, расположенными диаметрально и соединенными шатунами 19 с ползунами 4. Плунжеры 14 прямого прессования в одной пресс-форме, тягами-толкателями 20 соединены с плунжерами 11'' встречного прессования в другой пресс-форме 2, расположенной на роторе 1 в диаметрально противоположной позиции, в которой плунжер 14'' прямого прессования, тягами-толкателями 21 соединен с плунжерами 11 встречного прессования в первой пресс-форме 2. Загрузочные плунжеры 13 через тяги-толкатели 22 соединены с ползунами 4. Ползуны 4 снабжены консолями 23, к которым посредством шатунов 24, шарнирно соединены выталкивающие плунжеры 16. Остальные позиции пресса варианта 2 соответствуют позициям пресса варианта 1.

Пресс варианта 3 содержит привод 3 встречно-расходящегося перемещения двух шарнирных узлов РРМ 5, в котором к шарнирным узлам, расположенным на одной диагонали, закреплены плунжеры встречного 11 и прямого 14 прессования, а к шарнирным узлам, расположенным на другой диагонали; вариант 3^а - загрузочный 13 и выталкивающий 16 плунжеры, закреплены к одному шарнирному узлу; вариант 3^б загрузочный плунжер 13 закреплен к одному шарнирному узлу РРМ, а выталкивающий плунжер 16 соответственно к другому.

В прессе варианта 4, привод 3 встречно-расходящегося перемещения изображен в виде кривошипно-ползунного механизма, соединенного шатунами 19 с ползунами 4.В качестве одного из примеров, конфигурация РРМ 5 принята по варианту 1^а. Во внутренней части РРМ 5 смонтирован РРМ 25, который состоит из шарнирно соединенных рычагов 26. Ползуны 4 также являющиеся шарнирами РРМ 25, шатунами 27 соединены с выталкивающими плунжерами 16. К двум другим шарнирным узлам РРМ 25 закреплены плиты 28, снабженные пустотообразователями 29, которые с возможностью осевого перемещения размещены в сквозных отверстиях в плунжерах 14 (114'') прямого прессования. Погружаемые в формовочную смесь участки пустотообразователей 29 выполнены сужающимися к конечной части (не показано). В сечении готового изделия 15 изображены отформованные пустоты 30. Позиции 1 11 и 13 19 соответствуют позициям на фиг. 1 6.

В прессе варианта 5 позиции 1 130 соответствуют аналогичным позициям пресса варианта 4, кроме этого, корпуса шарнирных узлов 31 РРМ 25 снабжены штангами 32 с упорными оголовками 33, которые размещены с возможностью осевого перемещения в полостях 34, выполненных в корпусах шарнирных узлов 35 РРМ 5. На входных отверстиях полостей 34 закреплены упорные шайбы 36.

В прессе варианта 6, корпуса шарнирных узлов 35 снабжены штангами 37 с упорными оголовками 38, которые размещены с возможностью осевого перемещения в полостях 39, выполненных в загрузочных (или выталкивающих) плунжерах 13. На входных отверстиях полостей 39 закреплены упорные шайбы 40.

Прессы работают следующим образом.

При остановленном и зафиксированном роторе 1, в соответствующих позициях производятся загрузка формовочной смеси, прессование и выталкивание из пресс-формы готовых изделий, что достигается следующим:
вариант 1^а (фиг. 1 2). Привод 3 через тяги-толкатели 6 обеспечивает встречное перемещение ползунов 4, в результате чего загрузочные плунжеры13, связанные тягами-токателями 12 с ползунами 4, производят загрузку формовочной смеси в один из пресс-форм 2. В это же время, в результате изменения геометрической формы РРМ 5, в другие пресс-формы перемещаются плунжеры 4 прямого прессования и навстречу им плунжеры 11 встречного прессования, которые обеспечивают сжатие формовочной смеси. Обратный ход механизмов, обеспечивающий возврат частей в исходное положение, производится путем придания ползунам 4 расходящегося перемещения. В исходном положении производится поворот ротора 1 и последующая его фиксация. Цикл повторяется,
Вариант 1^б (фиг. 3-4). В отличие от предыдущего, прессования в одних пресс-формах 2 производится при расходящемся перемещении ползунов 4, при этом в других пресс-формах перемещаются выталкивающие плунжеры 16, чем производят выталкивание готовых изделий 15. При встречном перемещении ползунов 4, происходит возврат частей в исходное положение;
Вариант 2 (фиг. 5 -6). Встречное перемещение ползунов, обеспечиваемое шатунами 19 от привода 3, обеспечивает через тяги-толкатели 22 загрузку смеси загрузочным плунжером 13 в пресс-формы 2. При этом элементы 7 РРМ 5 обеспечивают, в перпендикулярном направлении к направлению перемещения загрузочных плунжеров 13, расходящееся перемещение плунжеров 14 и 14'' прямого прессования, которые тягами-толкателями 20 или 21 перемещают плунжеры 11 и 11'' встречного прессования. Перемещения ползунов 4, через консоли 23 и шатуны 24, обеспечивают перемещения выталкивающих плунжеров 16 в пресс-формы 2 и выталкивание из них готовых изделий 15. После возврата частей в исходное положение, ротор 1 поворачивают и цикл повторяют,
Вариант 3^а (фиг.7 8). Расходящееся перемещение привода 3, переданное тягами-толкателями 6 ползунам 4, обеспечивает в одной пресс-форме 2 встречное перемещение плунжеров встречного 11 и прямого 14 прессования. Одновременно в этим, в других пресс-формах 2, загрузочный плунжер 13 перемещает дозированный объем смеси в пресс-форму, а выталкивающий плунжер 16 выталкивает изделие. При встречном перемещении ползунов 4, происходит возврат механизмов в исходное положение, при котором производится поворот ротора,
Вариант 3^б (фиг.9 10). Работа пресса аналогична варианту 3^а, за исключением того, что рабочий цикл происходит при встречном перемещении шарнирных узлов РРМ 5, тогда как в 3^а при расходящемся,
Вариант 4 (фиг.11 12). Взаимодействия привода 3 с РММ 5 с плунжерами 11 и 11'' встречного, 14 и 14'' прямого прессования, выталкивания 16, загрузки 13, аналогичны взаимодействиям этих частей в пресс по варианту 1^а, кроме этого, при встречном перемещении ползунов 4, под воздействием рычагов 26 РРМ 25, плиты 28 совершают расходящиеся перемещения, проталкивая пустотообразователи 29 через отверстия в корпусах плунжеров 14 и 14'' прямого прессования, в формовочную смесь. Причем, разность длин рычагов РРМ 5 и РРМ 25 обеспечивают перемещения плит 28 с большей скоростью, чем скорость перемещения плунжеров 14 и 14'', и на больше расстояние. Величина хода привода 3 предусматривает возможность незначительного перехода рычагов 7 через "мертвые точки". В начальный момент обратного хода механизмов плиты 28 начнут встречное друг другу перемещение, извлекая пустотообразователи 29 из отформованного изделия 15, когда еще плунжеры 14 прямого прессования продолжают находиться в неподвижном состоянии, так как рычаги 7 РРМ 5 проходят путь через "мертвые точки". Этого является достаточным для разрыва контакта между пустотообразователями 29 и массой отформованного изделия 15, без разрушения кромок пустот 30, чему содействует наличие сужений пустотообразователей 29 к концам.

В отличие от этого, в варианте 5 (фиг.13 14), в начальный момент обеспечения приводом 3 встречного перемещения шарнирных узлов 31 РРМ 25, пустотообразователи 29 начинают перемещения в формовочную смесь, когда плунжеры прямого прессования 14 продолжают сохранять неподвижное состояние. Только после того, как упорные оголовки 33 достигнут упорных шайб 36, шарнирные узлы 31 и 35 будут совместно продолжать перемещения к центру ротора 1, а другие шарнирные узлы с прессующей оснасткой наоборот от центра, что обеспечивает уплотнение формовочной смесей в пресс-формах.

Плунжеры 11 встречного прессования приводятся в движение приводом 3, через тяги толкатели 20 (21), аналогично исполнению пресса варианта 2. Процесс прессования прекращается, когда рычаги 26 и 7 РРМ 25 и 5 достигают положения "мертвых точек" и далее несколько проходят через них. В начальной стадии обратного хода, происходящем при расходящемся перемещении тяг-толкателей 6, шарнирные узлы 31, совершая расходящееся перемещение, обеспечивают извлечение пустотообразователей 29 из пустот 30, а шарнирные узлы 35 продолжают сохранять неподвижное состояние, обеспечивая этим поверхностный контакт плунжеров 14 прямого прессования с поверхностями отформованных изделий, что дает целостность кромок пустот 30. После того, как корпуса шарнирных узлов 31 достигнут до корпусов шарнирных узлов 5, дальнейшие перемещения они продолжают совершать совместно, обеспечивая полное извлечение пустотообразователей 29 и плунжеров 11 и 14 из пресс-форм 2. После возврата механизмов в исходное положение, производится поворот ротора на одну позицию, а затем цикл повторяется.

Вариант 6 (фиг.13 14). В начальный период встречного перемещения шарнирных узлов 35, обеспечивается перемещение плунжеров 14 прямого прессования в пресс-формы 2, но разгрузочные плунжеры 13 при этом продолжают сохранять неподвижное состояние. Величина возможного взаимного перемещения шарнирных узлов 35 и загрузочных плунжеров 13 принимается такой, что при достижении шарнирных узлов 35 положения, при котором остаток его требуемого перемещения равен величине перемещения загрузочных плунжеров 13, корпуса загрузочных плунжеров 13 и шарнирных узлов 35 прижимаются друг к другу. Дальнейшие перемещения они совершают совместно. В начальный период обратного хода, загрузочные плунжеры 13 продолжают сохранять неподвижное состояние до момента упора оголовкой 38 к упорным шайбам 40, а в дальнейшем продолжают совместное перемещение до достижения исходного положения. Аналогичным образом к шарнирным узлам РРМ могут соединяться как загрузочные 13, так и выталкивающие 16 плунжеры например, пресс по варианту 1^б).

Использование: в машиностроении, а именно в конструкциях прессов для формования брикетов, преимущественно для изготовления кирпича методом полусухого прессования. Сущность изобретения: рычажной пресс для формования изделий из порошковых материалов содержит ротор с радиально расположенными пресс-формами, встречно-расходящееся перемещение прессующих, загрузочных или выталкивающих оснасток во взаимно-перпендикулярных направлениях обеспечивается ромбовидным рычажным механизмом, в котором встречное перемещение плунжеров прямого и встречного прессования обеспечивается за счет их присоединения к различным шарнирам трехшарнирных элементов ромбовидного рычажного механизма, или соединения плунжеров прямого прессования с плунжерами встречного прессования в других пресс-формах. Размещенный в ромбовидном рычажном механизме дополнительный ромбовидный рычажной механизм перемещения пустотообразователей обеспечивает формование изделий с пустотами. Соединение выталкивающих или загрузочных плунжеров с механизмом встречно-расходящегося перемещения с возможностью взаимного ограниченного перемещения позволяет снизить габариты пресса и мощность двигателя. 4 с. и 2 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Рычажный пресс для формования изделий из порошковых материалов, включающий ротор, выполненный в виде полого цилиндра с радиально расположенными пресс-формами, установленный с возможностью позиционного поворота с фиксацией, механизм перемещения прессующих и выталкивающих элементов, связанный с приводом, отличающийся тем, что механизм прессующих и выталкивающих элементов выполнен в виде ромбовидного рычажного механизма, шарнирные узлы которого соединены между собой и с прессующими и выталкивающими элементами, пресс снабжен приводом встречно-расходящегося перемещения шарнирных узлов ромбовидного рычажного механизма, загрузочной оснасткой и оснасткой встречного прессования, а рычаги ромбовидного рычажного механизма выполнены в виде трех шарнирных жестких элементов, двумя шарнирами которых смежные элементы соединены друг с другом, а к третьим шарнирам присоединены оснастки встречного прессования. 2. Рычажный пресс для формования изделий из порошковых материалов, включающий ротор, выполненный в виде полого цилиндра с радиально расположенными пресс-формами, установленный с возможностью позиционного поворота с фиксацией, механизм перемещения прессующих и выталкивающих элементов, связанный с приводом, отличающийся тем, что механизм прессующих и выталкивающих элементов выполнен в виде ромбовидного рычажного механизма, шарнирные узлы которого соединены между собой и с прессующими и выталкивающими элементами, пресс снабжен приводом встречно-расходящегося перемещения шарнирных узлов ромбовидного рычажного механизма, загрузочной оснасткой и оснасткой встречного прессования, при этом оснастка встречного прессования в первой пресс-форме соединена с оснасткой прямого прессования в противолежащей пресс-форме, оснастка встречного прессования которой соединена с оснасткой прямого прессования в первой пресс-форме. 3. Рычажный пресс для формования изделий из порошковых материалов, включающий ротор, выполненный в виде полого цилиндра с радиально расположенными пресс-формами, установленный с возможностью позиционного поворота с фиксацией, механизм перемещения прессующих и выталкивающих элементов, связанный с приводом, отличающийся тем, что механизм прессующих и выталкивающих элементов выполнен в виде ромбовидного рычажного механизма, шарнирные узлы которого соединены между собой и с прессующими и выталкивающими элементами, пресс снабжен приводом встречно-расходящегося перемещения шарнирных узлов ромбовидного рычажного механизма, загрузочной оснасткой и оснасткой встречного прессования, при этом к одному шарнирному узлу ромбовидного рычажного механизма прикреплена оснастка прямого прессования в одной пресс-форме, к другому шарнирному узлу, расположенному на той же диагонали ромбовидного рычажного механизма, прикреплена оснастка встречного прессования в той же пресс-форме, а оснастки выталкивания и загрузки в других пресс-формах прикреплены к шарнирным узлам ромбовидного рычажного механизма, или одному из них, расположенным на другой диагонали ромбовидного рычажного механизма. 4. Рычажный пресс для формования изделий из порошковых материалов, включающий ротор, выполненный в виде полого цилиндра с радиально расположенными пресс-формами, установленный с возможностью позиционного поворота с фиксацией, механизм перемещения прессующих и выталкивающих элементов, связанный с приводом, отличающийся тем, что механизм прессующих и выталкивающих элементов выполнен в виде ромбовидного рычажного механизма, шарнирные узлы которого соединены между собой и с прессующими и выталкивающими элементами, пресс снабжен приводом встречно-расходящегося перемещения шарнирных узлов ромбовидного рычажного механизма, загрузочной оснасткой и оснасткой встречного прессования, при этом во внутренней части ромбовидного рычажного механизма перемещения прессующего и выталкивающего и/или загрузочного элемента установлен дополнительный ромбовидный рычажный механизм встречно-расходящегося перемещения опорных плит с закрепленными пустотообразователями, которые размещены с возможностью осевого перемещения в отверстиях прессующих плунжеров, а два шарнирных узла одного ромбовидного рычажного механизма связаны с двумя шарнирными узлами другого ромбовидного рычажного механизма. 5. Рычажный пресс по п.4, отличающийся тем, что два шарнирных узла ромбовидного рычажного механизма перемещения прессующего и выталкивающего и/или загрузочного элемента и два шарнирных узла ромбовидного рычажного механизма перемещения опорных плит с пустотообразователями соединены друг с другом с возможностью ограниченного взаимного перемещения. 6. Рычажный пресс по пп.1 5, отличающийся тем, что загрузочные и/или выталкивающие плунжеры и шарнирные узлы их перемещения соединены друг с другом с возможностью ограниченного взаимного перемещения.