СИЛОВОЙ МОДУЛЬ АГРЕГАТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2012 года по МПК B22F3/14 

Изобретение относится к порошковой металлургии, конкретно к оборудованию для обработки литых заготовок, полученных из сплошных и дискретных материалов, при высоких давлениях и температурах.

Аналогом заявляемого технического решения является устройство для термической обработки материалов при высоких давлениях и температурах, описанное в патенте СССР №402185, В22F 3/14 от 12.10.1973 г. Устройство содержит силовой контейнер, выполненный из трубы с торцевыми кольцами и укрепленным на ней предварительно напряженным бандажом, и прессовую стойку, состоящую из двух цельнометаллических обойм (верхней и нижней), распорного стержня и ленточного бандажа, перемещающуюся относительно контейнера по рельсам. В рабочей камере установлен электронагревательный элемент, система подвода и отвода газа, система охлаждения.

Недостатком устройства является то, что прессовая стойка имеет металлоемкие цельнометаллические обоймы и малоэффективную систему охлаждения, что ограничивает технологические возможности устройства.

Вторым аналогом заявляемого агрегата является изостат для обработки материалов в жидкости, описанный в патенте RU №2151026 С1, В22F 3/14, 3/15 от 20.06.2000. Изостат содержит силовой контейнер, выполненный многокорпусным с соосным расположением плотно прилегающих друг к другу цельнометаллических цилиндров, наружный из которых выполнен с плотно намотанной на него стальной лентой, а внутренний образует рабочую камеру, герметично закрываемую верхней и нижней пробками с уплотнениями. В рабочей камере установлен плоский индукционный нагреватель из медных пластин в виде спирали, на котором установлен рабочий сосуд с жидкостью. Давление в рабочей камере создается газом, подающимся через одну из пробок.

Недостатком аналога является то, что использование медного нагревателя значительно снижает его температурный диапазон. Конструкция силового контейнера хоть и усилена бандажом из стальной ленты, но имеет малоэффективную систему охлаждения из-за большого количества цилиндров.

Ближайшим аналогом заявляемого технического агрегата является силовой модуль автоклава, описанный в патенте RU №2166409 С1, В22F 3/14 от 10.05.2001. Модуль содержит многовтулочный контейнер, скрепленный обмоткой из стальной ленты, с размещенными в нем герметично уплотненными подвижными торцевыми пробками, ограничивающие осевое перемещение этих пробок ригели и три силовые рамы со стойками и обмоткой из высокопрочной стальной ленты.

Недостатком аналога является то, что применение конструкции из трех рам значительно усложняет эксплуатацию автоклава, кроме того даже незначительная разница в геометрических размерах рам приводит к неравномерности нагрузки от создаваемого в контейнере давления, воспринимаемого рамами и, как следствие, разрушению наиболее нагруженной из рам. Кроме того, опирание рам на цилиндрические поверхности ригелей и проставок приводят к перекосам рам из-за отсутствия их точной фиксации на ригелях и проставках. Выполнение втулок контейнера из сварных листовых металлических цилиндров без последующей обработки не обеспечивает равномерности распределения нагрузки от предварительного сжатия обмоткой из стальной ленты из-за разного зазора между втулками. Все это отрицательно сказывается на ресурсе работы автоклава. К числу недостатков относится и то, что ригели полностью перекрывают торцевые пробки, что значительно повышает металлоемкость оборудования.

Предлагаемое изобретение решает задачу расширения технологических возможностей обработки деталей при высоких давлениях и температурах, снижает металлоемкость и упрощает эксплуатацию.

Технический результат заявленного изобретения обеспечивается тем, что контейнер силового модуля агрегата выполнен двухвтулочным, при этом на внутренней цилиндрической поверхности наружной втулки выполнены кольцевые спиралевидные проточки для охлаждения внутренней втулки, силовая рама выполнена в виде пакета толстых стальных листов, стянутых через проставочные втулки шпильками, таким образом, что зазор между листами составляет 5-15 мм, а на нижней пробке установлены донный нагреватель, боковой нагреватель и рабочая камера для размещения обрабатываемых деталей. Применение рамы из пакета листов позволяет использовать стандартные стальные листы, что упрощает обработку отдельных листов и сборку их в единый пакет, а также снижает металлоемкость. Наличие зазора 5-15 мм между листами позволяет не обрабатывать поверхности листа, что снижает затраты на обработку. Такая конструкция силовой рамы позволяет применять агрегат для обработки деталей при разных значениях давления, создаваемого в контейнере, что расширяет технологические возможности агрегата. Отсутствие проставок и ригелей между пробками, установленными в контейнер, и рамой существенно упрощают конструкцию и снижают металлоемкость агрегата. Контейнер выполнен из готовой трубы с одетой на нее рубашкой охлаждения таким образом, что во внутренней втулке образуются сжимающие напряжения, а на рубашку охлаждения установлен бандаж из стальной ленты для безопасной эксплуатации агрегата. Применение водоохлаждаемого индукционного нагревателя повышает температурный диапазон обработки в агрегате, расширяет технологические возможности агрегата, а также увеличивает ресурс работы нагревателей. Боковые нагреватели, установленные вдоль образующей рабочей камеры, позволяют обеспечить управляемый градиент температур по всему объему рабочей камеры, что расширяет технологические возможности обработки деталей. Верхняя и нижняя пробки силового модуля выполнены из двух цилиндрических стальных плит, соединенных между собой болтами и имеющих в месте стыка кольцевые резиновые уплотнения, при этом в нижней плите верхней пробки и в верхней плите нижней пробки выполнены кольцевые проточки, соединенные между собой, для подвода и отвода охлаждающей жидкости через штуцеры, установленные в верхней плите для верхней пробки и в нижней плите для нижней пробки, что увеличивает срок службы уплотнений между пробками и контейнером, а также улучшает охлаждение зоны контейнера между наружной поверхностью теплоизоляционного колпака и верхней пробкой.

Заявляемый агрегат для обработки лопаток турбин изображен на фиг.1-3.

На фиг.1 изображен разрез силового модуля агрегата в рабочем состоянии.

На фиг.2 изображен силовой модуль агрегата в рабочем состоянии.

На фиг.3 изображен силовой модуль агрегата, вид А фиг.2, вид сбоку.

Силовой модуль агрегата для обработки деталей содержит контейнер, выполненный из внутренней втулки 1 и наружной втулки 3, которая имеет на внутренней цилиндрической поверхности кольцевые спиралевидные проточки для охлаждения внутренней втулки и устанавливается на внутреннюю втулку с натягом, обеспечивающим создание во внутренней втулке напряжений сжатия, а на наружной поверхности установлен бандаж 4 из стальной ленты между нижним 2 и верхним 5 фланцами, одетыми на внутреннюю втулку 1. В контейнере установлены верхняя 6 и нижняя 7 пробки, имеющие по периметру уплотнения 18. Пробки состоят из двух цилиндрических стальных плит, соединенных между собой болтами 17 и имеющих в месте стыка кольцевые резиновые уплотнения 15, а в нижней плите для верхней пробки и в верхней плите для нижней пробки кольцевые проточки 16, соединенные между собой, для подвода и отвода охлаждающей жидкости через штуцеры, установленные в верхней плите для верхней пробки и в нижней плите для нижней пробки. На верхней пробке 6 крепится теплоизоляционный колпак 8, на внутренней стенке которого установлен теплоотражающий экран 9. На нижней пробке 7 установлен донный резистивный нагреватель 10 с теплоотражающим экраном 13, секционный боковой нагреватель 11 и рабочая камера 12, в которой помещают обрабатываемые детали. Рабочая камера 12, расположена внутри бокового 11 и над донным нагревателем 10. Между теплоотражающим экраном 13 донного нагревателя и нижней пробкой 7 имеется теплоизоляция 14.

Контейнер опирается нижним фланцем на разборное основание 19, выполненное из профильной трубы. Нижняя пробка фиксируется в контейнере механическими пружинными зажимами 27. Пробки удерживаются в контейнере рамой 20, которая перемещается по направляющим 21, установленным на основание 19. На боковых вертикальных поверхностях рамы 20 имеются кронштейны с коническими опорными роликами 22 (фиг.2), по два с каждой стороны, расположенные выше центра тяжести рамы. Перемещение рамы 20 происходит от электродвигателя 23 через редуктор 24 и червячную передачу, винт 25 приводится во вращение двигателем 23, а гайка 26 (фиг.2) неподвижно закреплена на кронштейне рамы 20.

На основании установлен механизм перемещения нижней пробки с рабочей камерой вверх-вниз. Механизм содержит четыре винта 28, закрепленные в верхних опорах 32 и нижних опорах 33, закрепленных на основании 19, и приводимые в движение электродвигателем 29 (фиг.3) через редукторы и полумуфты (не показаны), и четыре гайки, соединенные между собой каркасом 30, имеющим фиксаторы 31 для крепления нижней пробки 7.

В нижней части основания 19 установлена тележка 34 (фиг.3), перемещающаяся на конических опорных роликах 35 (фиг.3) по направляющим 38. Тележка 34 приводится в движение электродвигателем (не показан) через передачу винт-гайка. Винт 36 (фиг.3) вращается, а гайка 37 (фиг.3) неподвижно закреплена на кронштейне тележки 34. В крайних положениях установлены ограничительные упоры 39 (фиг.3).

Силовой модуль агрегата для обработки деталей работает следующим образом.

В контейнер, установленный на основании 19, помещается верхняя пробка 6 с закрепленным на ней теплоизоляционным колпаком 8 и теплоотражающим экраном 9 до упора во внутреннюю втулку 1 с помощью вспомогательных подъемных средств. На тележку 34, находящуюся в выдвинутом из под контейнера положении, устанавливается нижняя пробка 7 с рабочей камерой 12, боковой 11 и донный 10 нагреватель с теплоотражающим экраном 13. В рабочую камеру 12 помещаются обрабатываемые материалы. Включается двигатель перемещения тележки с пульта управления и тележка 34 переводится в положение под контейнером. Двигатель перемещения тележки отключается. Включается электродвигатель подъема 29 и нижняя пробка 7 на каркасе 30 перемещается вверх по четырем винтам 28 до упора во внутреннюю втулку 1 контейнера. Нижняя пробка 7 фиксируется в контейнере механическими пружинными зажимами 27. Каркас 30 опускается в нижнее положение за счет изменения направления вращения электродвигателя 29. Рама 20 перемещается в положение над пробками 6 и 7 с помощью электродвигателя 23. К штуцерам верхней 6 и нижней 7 пробок, втулке 3 подсоединяются разъемы подвода охлаждающей жидкости. Подсоединяются токоподводы к нижней пробке 7 и газовые подводы к верхней пробке 6. Силовой модуль агрегата собран и готов к работе.

Далее включается агрегат охлаждения, гидростанция и газ из баллонов через клапана поступает в контейнер, включаются трансформаторы системы нагрева, и нагреватели 10 и 11 нагревают пространство рабочей камеры 12 до требуемой температуры. Давление в контейнере доводится до требуемого значения с помощью компрессоров. Контроль за параметрами технологического процесса ведется со шкафа управления. После проведения процесса газ сбрасывается в баллоны, нагрев выключается и происходит охлаждение. Разгрузка силового модуля агрегата происходит в обратной последовательности.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к оборудованию для обработки заготовок, полученных из сплошных и дискретных материалов, при давлениях более 10 МПа и температурах более 100°С. Силовой модуль содержит двухвтулочный контейнер с установленными в нем нижней (7) и верхней (6) пробками. Наружная втулка (3) контейнера установлена на внутреннюю втулку (1) с натягом, обеспечивающим создание во внутренней втулке (1) напряжений сжатия. На внутренней цилиндрической поверхности наружной втулки (3) выполнены кольцевые спиралевидные проточки для охлаждения внутренней втулки (1). Силовая рама (20) выполнена в виде пакета толстых стальных листов, стянутых через проставочные втулки шпильками, таким образом, что зазор между листами составляет 5-15 мм. На нижней пробке (7) установлены донный нагреватель (10), боковой нагреватель (11) и рабочая камера (12) для размещения обрабатываемых деталей. Изобретение позволяет повысить технологичность обработки, снизить металлоемкость и упростить эксплуатацию. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Силовой модуль агрегата для обработки деталей при высоких давлениях и температурах, содержащий многовтулочный контейнер с установленными в нем верхней и нижней пробками и силовую раму, отличающийся тем, что контейнер выполнен двухвтулочным, при этом наружная втулка контейнера установлена на внутреннюю втулку с натягом, обеспечивающим создание во внутренней втулке напряжений сжатия, а на внутренней цилиндрической поверхности наружной втулки выполнены кольцевые спиралевидные проточки для охлаждения внутренней втулки, силовая рама выполнена в виде пакета толстых стальных листов, стянутых через проставочные втулки шпильками таким образом, что зазор между листами составляет 5-15 мм, а на нижней пробке установлены донный нагреватель, боковой нагреватель и рабочая камера для размещения обрабатываемых деталей.

2. Силовой модуль агрегата по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности контейнера установлен бандаж из стальной ленты.

3. Силовой модуль агрегата по п.1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя пробки выполнены из двух цилиндрических стальных плит, соединенных между собой болтами и имеющих в месте стыка кольцевые резиновые уплотнения, при этом в нижней плите верхней пробки и в верхней плите нижней пробки имеются кольцевые проточки, соединенные между собой, для подвода и отвода охлаждающей жидкости через штуцеры, установленные в верхней плите верхней пробки и в нижней плите нижней пробки, причем в верхней пробке выполнены отверстия для подвода газа и установки термопар и токовводов, а в нижней пробке выполнены отверстия для подвода термопар и токовводов.

4. Силовой модуль агрегата по п.1, отличающийся тем, что донный нагреватель установлен в зазоре между дном рабочей камеры и нижней пробкой и представляет собой нагреватель резистивного типа, который состоит из одной или нескольких секций, изготовленных из токопроводного материала, и имеет со стороны нижней пробки защитный экран для отражения тепловой энергии в сторону рабочей камеры.

5. Силовой модуль агрегата по п.1, отличающийся тем, что донный нагреватель выполнен из одной или нескольких секций и представляет собой индукционный водоохлаждаемый нагреватель, например, из медной трубки с установленной внутри нее толстостенной стальной коррозионно-стойкой трубкой.

6. Силовой модуль агрегата по п.1, отличающийся тем, что боковой нагреватель размещен в зазоре между наружной боковой цилиндрической стенкой рабочей камеры и внутренней стенкой теплоизоляционного колпака, имеющего защитный экран и магнитопроводы, расположенные вдоль внутренней цилиндрической поверхности колпака, и представляет собой нагреватель индукционного, резистивного или индукционно-резистивного типа, который состоит из одной или нескольких секций.