ЭКСТРУДЕР С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 1998 года по МПК B21C27/04 

Данное изобретение относится к экструдерам для удаления воздуха, в частности к его уплотнительному устройству. Экструдер состоит из цилиндра с мундштуком и поршня возвратно-поступательного движения.

В производстве продольных металлических профилей традиционным методом применяется формовочная машина упомянутого выше типа. Металлическая заготовка кругового сечения предварительно нагревается и помещается в цилиндр. Затем поршень выдавливает заготовку через мундштук с большой силой. Выдавленные таким образом профили принимают различные формы в зависимости от формы отверстия в мундштуке.

Проводится работа по усовершенствованию методов производства металлических профилей на основе использования мелкочастичного материала, такого как металлический порошок или иглы. Однако, когда используется мелкочастичный материал при изготовлении болта или металлической экструзии, возникают проблемы раковин и влаги, что не улучшает качества экструдера.

В заявке N 0397473 патента EP дается описание технологии и оборудования для производства металлических изделий путем уплотнения мелкочастичного материала при использовании экструдера для удаления газа. Применяется поршень с клином, где отсасываемый газ проходит через клин и расточку в поршне. Это решение дает конечный продукт, весьма приближенный, к оптимальному, т.е. фактически без вредных примесей и пор с почти непроницаемой поверхностью, которая предохраняет от адсорбции влаги и газа во время дальнейшего его использования.

Однако в системе оборудования, описываемого в заявке вышеупомянутого норвежского патента, имеется один минус, а именно между поршнем и цилиндром не достигается удовлетворительной герметизации, а это, в свою очередь, означает, что воздух затягивается в цилиндр во время операции выпуска, когда используется существенный вакуум.

Известен также экструдер, в котором воздух удаляется из цилиндра посредством вентиляционной плиты, прижимаемой к вентиляционному кольцу, смонтированному на цилиндре. Вентиляционная плита может приводиться в движение при помощи механизмов поршня/цилиндра. Это решение сложное и дорогостоящее. Кроме того, оно требует много места и ограничивает свободу движений оператора.

В данном изобретении предусмотрено уплотнительное устройство для экструдера, которое обеспечивает почти полную герметизацию и которое в соединении с вакуумным насосом может обеспечивать давление ниже 10^-3 атм. В дальнейшем давление можно снижать при помощи молекулярного или диффузионного насоса.

В этом изобретении предусмотрен отдельный уплотнительный механизм, устанавливаемый у впуска, сопровождающий поршень при выходе его цилиндра.

Теперь изобретение будет описано более подробно путем примеров и ссылок на прилагаемый чертеж, на котором изображена часть экструдера в парциальном сечении. Он состоит из цилиндра 1, поршня 2 и уплотнительного устройства 11. Мундштук экструдера, оборудование для подвода мелкочастичного материала и гидравлическое устройство для движения поршня на чертеже не показаны и подробно здесь обсуждаться не будут. Цилиндр 1 снабжен диагонально расположенным радиальным отверстием или расточкой 6, идущей от конца подачи с открыванием в цилиндр. Расточка снабжена стальной резьбовой трубкой (на чертеже не показана), которая, в свою очередь, соединяется с вакуумным насосом (также не показан).

Для обеспечения герметизации между цилиндром 1 и поршнем 3 с внешней стороны поршня 3 и поршня 2 помещается уплотнительное устройство 11. Оно состоит из футляра 4, в основном из алюминия, с внутренним уплотнением 8 против штока поршня 3, и манжеты V-образного сечения их жаропрочного материала, служащей уплотнением против днища цилиндра 1. С лицевой стороны футляра против цилиндра присоединяется ряд постоянных магнитов 7. Постоянные магниты обеспечивают центровку футляра по отношению к цилиндру во время процесса повышения вакуума в цилиндре в связи с операцией выпуска, что способствует прижиманию футляра к стенкам по бокам отверстия цилиндра.

Кроме того, постоянные магниты или вернее сила их воздействия помогают поршню во время его обратного хода вклиниваться во внутренний конус (уплотнительное устройство и внутренний конус на чертеже не показаны) на футляре 4 и подтягивают его к первоначальному положению. Для улучшения герметизации и уменьшения износа уплотнительного кольца для футляра предусмотрено смазочное устройство (не показано), которое обеспечивает попадание смазки на поверхность кольца. Кроме того, чтобы предохранить магниты от ослабления их воздействия при температурах свыше 200^oC, на цилиндре предусмотрено стальное с водяным охлаждением кольцо 5, с которым сталкиваются магниты.

Принцип работы устройства удаления следующий.

Как только поршень 3 с поршнем 2 оказывается вне цилиндра 1, футляр 4 с магнитами 7 заклинивается твердо с поршнем 2.

После того как цилиндр загружается заготовкой или мелкочастичным материалом, поршень 3 с поршнем 2 вводятся в цилиндр. Футляр будет "удерживаться" в положении магнитами, как показано на чертеже, и воздух/газ теперь может быть удален из цилиндра через вентиляционную расточку 6. По мере удаления воздуха уплотнительные кольца 8 и 9 обеспечивают более полную герметизацию между цилиндром/футляром и поршнем/футляром соответственно и футляр, как упоминалось выше, будет прижиматься к цилиндру. Испытания показали, что 100%-ная герметизация достигается при давлении в 10^-3 атм. В конце операции удаления поршень вместе со штоком продвигается дальше в цилиндр, пока не завершится весь цикл экструзии.

Механизм удаления, описанный выше, был в принципе разработан для использования в связи с удалением воздуха/газа при экструзии мелкочастичного материала, однако механизм, как определено в формуле изобретения, может также использоваться при экструзии заготовок. Он может далее найти применение в связи с экструдером для удаления газа через поршень, как упоминалось в заявке патента EP, на которую первоначально ссылалась в спецификации.

Сущностью изобретения является экструдер с устройством для удаления воздуха, в котором имеется уплотнительное устройство, установленное со стороны впускного отверстия цилиндра 1 на поршне 2 или его штоке с возможностью прижатия к цилиндру при перемещении поршня в цилиндре к выходному отверстию. Уплотнительное устройство выполнено в виде футляра с уплотнительными кольцами и имеет магниты, соединенные с цилиндром. Цилиндр выполняют с расточкой для удаления воздуха, расположенной в стенке цилиндра наклонно к его вертикальной оси со стороны входного отверстия. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Экструдер с устройством для удаления воздуха, содержащий цилиндр с впускным отверстием на одном конце и мундштуком с выходным отверстием на другом, поршень, установленный с возможностью перемещения из позиции с внешней стороны впускного отверстия цилиндра в позицию внутри цилиндра, отличающийся тем, что он снабжен уплотнительным устройством, установленным со стороны впускного отверстия цилиндра на поршне или его штоке с возможностью прижатия к цилиндру при перемещении поршня в цилиндре к выходному отверстию. 2. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что уплотнительное устройство выполнено в виде футляра с уплотнительными кольцами. 3. Экструдер по п.1 или 2, отличающийся тем, что футляр снабжен магнитами, соединенными с цилиндром. 4. Экструдер по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что цилиндр снабжен стальным водоохлаждаемым кольцом, взаимодействующим с магнитами. 5. Экструдер по любому из пп.1 4, отличающийся тем, что цилиндр выполнен с расточкой для удаления воздуха, расположенной в стенке цилиндра наклонно к его вертикальной оси со стороны входного отверстия.