УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ ПОРОШКА Российский патент 2015 года по МПК B22F3/04 

Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, может использоваться в прессовых установках.

Известна установка для гидростатического прессования ("Прогрессивное оборудование и средства автоматизации в технологических процессах ковки и объемной штамповки". А.П. Петров и другие. Москва, Высшая школа, 1989 г., стр. 67, рис. 2.18), содержащая рабочую камеру, затвор, источник высокого давления, систему регулирования и сброса давления жидкости.

Установка имеет сложное устройство, высокое потребление энергии и металлоемкость.

Известна установка для гидростатического прессования порошковых материалов (прототип), раскрытая в Линц В.П. и др. Кузнечно-прессовое оборудование и его наладка. М., Высшая школа, 1988, стр. 145.

Установка имеет сложное устройство, в частности источник высокого давления и системы регулирования и сброса давления, высокое энергопотребление и металлоемкость.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является упрощение конструкции, уменьшение энергопотребления, снижение металлоемкости.

Технический результат достигается тем, что в установке устройство для создания высокого давления жидкости в рабочей камере выполнено внутри контейнера в виде подвижной и неподвижной частей, соединенных между собой пружинами, снабженных металлическими пластинами, изолированными от корпуса контейнера и соединенными с источником высокого напряжения, причем подвижная часть отделена от рабочей камеры контейнера полостью и перегородкой с клапанами, контейнер снабжен с внешней стороны емкостью с жидкостью, при этом емкость соединена с рабочей камерой и полостью клапанами.

На фиг. 1 - общий вид установки в разрезе,

фиг. 2 - устройство для создания высокого давления жидкости в рабочей камере,

фиг. 3 - электростатический клапан,

фиг. 4 - структурная электросхема высокого напряжения.

Установка гидростатического прессования порошка состоит из контейнера 1 с рабочей камерой 2, снабженного крышкой 3 и затвором 4. Крышка 3 снабжена уплотнениями 5. Внутри контейнера 1 в рабочей камере 2 размещается порошок 6 в эластичной оболочке 7, размещенной на подставках 8. В нижней части контейнера 1 размещено устройство для создания высокого давления жидкости в камере 2. Оно состоит из подвижной 9 и неподвижной 10 частей, соединенных между собою пружинами 11, снабженных металлическими пластинами 12 и 13. Последние изолированы от корпуса контейнера 1 и соединены с источником высокого напряжения. Подвижная часть 9 отделена от рабочей камеры 2 полостью 14 с клапаном 15 и перегородкой 16 с клапаном 17. Установка снабжена пультом управления 18, содержащим блок управления и контроля, блок высокого напряжения, аккумулятор (не показаны). Контейнер 1 снабжен снаружи емкостью 19 для жидкости. Емкость 19 соединена с рабочей камерой 2 через электростатический клапан 20, который выполнен с приводом из подвижной 21 и неподвижной 22 частей, снабженных металлическими пластинами 23 и 24, соединенными с источником высокого напряжения и изолированными от корпуса емкости 19 и от корпуса контейнера 1. Клапан 20 снабжен пружиной 25. Емкость 19 снабжена патрубком 26 для слива или пополнения жидкости. Силовая часть для увеличения мощности в работе и давления в камере 2 снабжается дополнительными пластинами 27, соединенными с источником высокого напряжения.

Для повышения эффективности управления давлением жидкости в рабочей камере между подвижной частью 9 и неподвижной 10 выполнены дополнительные пластины 27, соединенные с источником высокого напряжения.

Работает установка следующим образом. Для прессования порошок 6 в эластичной оболочке 7 помещают в рабочую камеру 2 на подставки 8. Через патрубок 26 под небольшим давлением заполняют жидкостью емкость 19 и через клапаны 15, 20 полость 14 и рабочую камеру 2. Для наполнения рабочей камеры 2 кратковременно открывается клапан 20 путем подачи высокого потенциала на пластины 23, 24 через контакты 2-3 Р1 с блока высокого напряжения. Пластины 23, 24 заряжаются одноименным зарядом и отталкиваются кулоновскими силами. Подвижная часть 21 открывает кратковременно клапан 20. Затем заряд с пластин 23, 24 снимается контактами 1-2 Р1. Клапан 20 закрывается пружиной 25.

Для создания высокого давления жидкости в камере 2 подается высокий потенциал (5-20 кВ) на пластины 12, 13. Пластины 12, 13 через контакты 1-2 Р2 заряжаются одноименным зарядом и мощными кулоновскими силами. Подвижная часть 9, отталкиваясь от неподвижной части 10, движется вверх и вытесняет рабочую жидкость из полости 14 через клапан 17 в рабочую камеру 2, где давление жидкости увеличивается и начинается прессование порошка 6 через эластичную оболочку 7. При выравнивании давлений в камере 2 и в полости 14 клапан 17 закрывается. Далее снимается высокий потенциал с пластин 12, 13 контактами 2-3 Р2. Кулоновские силы отталкивания исчезают. Подвижная часть 9 пружинами 11 подтягивается к неподвижной части 10. Давление в полости 14 падает и через клапан 15 из емкости 19 в полость 14 поступает порция жидкости. Далее операция может повториться несколько раз до создания в рабочей камере 2 необходимого давления до окончания опрессовки. После чего подачей высокого потенциала на пластины 23, 24 приоткрывается клапан 20, часть жидкости из рабочей камеры перетекает в емкость 19. Давление в камере 2 приближается к атмосферному. С помощью патрубка 26 с задвижки на нем давление доводится в рабочей камере 2 до атмосферного. Теперь можно открывать затвор 4 и снимать крышку 3, выгружать изделие и загружать новое.

Использование изобретения позволяет обойтись без внешнего источника высокого давления, например мультипликатора и обслуживающих его устройств, уменьшить энергопотребление в десятки раз. Средняя потребляемая электромощность будет в пределах 40-100 Вт. Ведь для создания огромного заряда в 1 кулон требуется ничтожное количество электричества, так как 1_к=1_А×1 с.

Силы кулоновского отталкивания огромны. Их можно оценить приближенно по формуле Кулона

,

Е₀ - электрическая проницаемость в вакууме (к²/м²·Н),

при g₁=g₂=1_кул и r=1 м,

r - расстояние между пластинами,

,

сопротивление R на фиг. 4 для регулировки времени разряда пластин 12, 13.

Безопасность при использовании высокого напряжения обеспечивается размещением блока высокого напряжения непосредственно на установке, при этом отсутствуют внешние токопроводящие с высоким напряжением провода. Защита от пробоя на корпус высоким потенциалом обеспечивается изоляцией и известными средствами и способами защиты.

Малое энергопотребление установкой позволяет использовать устройство в любых условиях, в том числе полевых, используя только аккумулятор или маломощный источник электрической энергии.

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Установка для гидростатического прессования порошка содержит контейнер с рабочей камерой для размещения порошка в эластичной оболочке, с крышкой и затвором, емкость с жидкостью, размещенную с внешней стороны контейнера, устройство для создания высокого давления жидкости в рабочей камере с системой регулирования и сброса давления. В контейнере установлена перегородка с клапаном для жидкости, образующая рабочую камеру и полость в нижней части контейнера, в которой размещено устройство для создания высокого давления жидкости в рабочей камере, состоящее из соединенных между собой пружинами подвижной и неподвижной частей, изолированных от корпуса контейнера и соединенных с источником высокого напряжения металлическими пластинами. Упомянутая подвижная часть размещена с образованием между ней и перегородкой полости для жидкости, рабочая камера и упомянутая полость для жидкости соединены посредством клапанов с емкостью для жидкости. Обеспечивается снижение энергопотребления установки, упрощение ее конструкции, а также снижение металлоемкости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для гидростатического прессования порошка, содержащая контейнер с рабочей камерой для размещения порошка в эластичной оболочке, с крышкой и затвором, емкость с жидкостью, размещенную с внешней стороны контейнера, устройство для создания высокого давления жидкости в рабочей камере с системой регулирования и сброса давления, отличающаяся тем, что в контейнере установлена перегородка с клапаном для жидкости, образующая рабочую камеру и полость в нижней части контейнера, в которой размещено устройство для создания высокого давления жидкости в рабочей камере, состоящее из соединенных между собой пружинами подвижной и неподвижной частей, изолированных от корпуса контейнера и соединенных с источником высокого напряжения металлическими пластинами, причем упомянутая подвижная часть размещена с образованием между ней и перегородкой полости для жидкости, а рабочая камера и упомянутая полость для жидкости соединены посредством клапанов с емкостью для жидкости.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что клапан, соединяющий емкость для жидкости с рабочей камерой, выполнен с приводом, содержащим подвижную и неподвижные части, снабженные металлическими пластинами, соединенными с источником высокого напряжения, и пружину.