Поршневой узел машины литья под давлением Российский патент 2022 года по МПК B22D17/20 

Поршневой узел машины литья под давлением Изобретение относится к металлургическому производству и пригодно как элемент оснастки для получения цветных отливок на этих машинах. Известен шток этой машины, на передней части которого размещен поршень с зазором между их торцами; с торца первого образован продольный канал, в котором с боковым зазором зафиксирована трубка с уплотнительным элементом на конце, упертым локально в его коническое дно, куда открыто одно поперечное окно, а другое выходит в боковой зазор; у переднего торца штока образованы поперечные окна, открытые в выше указанный боковой зазор, а в конце его передней части размещен свой уплотнительный элемент для герметизации зоны охлаждения поршня (см. патент SU 1783209 А1 от 23.01. 1989).

Его недостатки: неэффективность охлаждения поршня из-за толстых стенок переднего торца, и поэтому перегрев и разрушение его, а также уплотнительного элемента вследствие отсутствия омывания последнего хладагентом.

Известен шток этой машины, на передней части которого размещен поршень с зазором между их торцами; с торца первого образован продольный канал, в котором с боковым зазором зафиксирована трубка с уплотнительным элементом на конце, упертым локально в его коническое дно, куда открыто одно поперечное окно, а другое выходит в боковой зазор; у переднего торца штока образованы поперечные окна, открытые в выше указанный боковой зазор, там же размещен свой уплотнительный элемент для герметизации зоны охлаждения поршня (см. патент SU 1783209 А1 от 23.01. 1989). Известен и другой поршневой узел, содержащий соединенные между собой поршень и шток; трубку, установленную с боковым зазором в образованном с его переднего торца продольном канале; на заднем конце трубки размещен уплотнительный элемент, упирающийся в коническое дно этого канала, а передним концом она соединена неразъемно с полым хвостовиком, ввернутым резьбой в канал штока и дополнительно зафиксированным штифтом; этот хвостовик заканчивается расположенным без зазора между торцами поршня и штока диском с поперечными окнами, открытыми в полость хвостовика и в продольные проточки присоединительной поверхности штока, выходящие в его кольцевую канавку с уплотнительным элементом, куда открыты поперечные окна его передней части, выходящие также и в его продольный канал; в задней части штока выполнены поперечные окна, открытые в этот канал и в его коническое дно (см. патент RU 2179907 С2 от 22.05. 2000., а наклонные окна диска взяты из патента RU 2680320 С1 от 19.02.2019).

Его недостатки: нетехнологичность из-за длинных резьб поршня и штока; коррозия этих резьб, особенно в передней части их соединения от нагретого там хладагента; разрушение от циклических нагрузок диска по его поперечным окнам

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение изготовления поршня и штока с минимальной коррозией их резьб при работе. Технический результат от его использования: повышение надежности и технологичности предлагаемого узла.

Это достигается тем, что в поршневом узле машины литья под давлением в виде соединенных между собой резьбами боковых поверхностей малой полости поршня и наружной штока с продольным каналом под трубку с полым хвостовиком на переднем конце, соединенным резьбой с такой же поверхностью передней полости штока и заштифтованные между собой, переходящим в размещенный без зазоров между торцами поршня и штока диск меньшего диаметра последнего с началами наклонных поперечных окон на фаске в зоне пересечения его торца и боковой поверхности и концами в коническом дне полости диска и хвостовика, открытыми своими началами в кольцевой зазор между ним и поршнем, а через него и в продольные проточки резьбовой части штока, выходящие в его заднюю кольцевую канавку с уплотнительным элементом, которая его поперечными окнами соединена с продольным каналом; при этом за задней кольцевой канавкой на штоке расположен поршень боковой поверхностью большой полости, образованной с заднего торца, НОВЫМ ЯВЛЯЕТСЯ ТО, ЧТО на дне этой полости поршня расположены начала его выполненных продольных окон, отделенных стенками от доньев резьбы под таковую штока и выходящих концами в его сформированную на поверхности малой полости кольцевую канавку, открытую в среднюю кольцевую канавку между боковыми поверхностями малой полости поршня и диска, базирующегося передней боковой поверхностью большего диаметра на части боковой поверхности малой полости поршня, а на остальной части ее сформирована кольцевая канавка, заканчивающейся дном поршня и образующая с диском переднюю кольцевую канавку узла, соединенную со средней кольцевой канавкой сформированными на диске продольными проточками, расположенными передними краями сзади его фаски с поперечными окнами; на боковой поверхности большой полости поршня размещена неразъемно с ним и с упором передним торцом в ее дно втулка с внутренней резьбой под резьбу штока и наружными продольными проточками, открытыми задними краями в эту полость, а передними краями в продольные проточки, выполненные на конце боковой поверхности малой полости его; передние края продольных проточек втулки через ее торцевые поперечные проточки и фаску резьбы штока открыты в конец средней кольцевой канавки этого узла. Расположением на дне большой полости поршня начала его продольных окон, отделенных стенками от доньев присоединительной резьбы под таковую штока и выходящих концами в его сформированную на поверхности малой полости кольцевую канавку, обеспечивается по ним циркуляция хладагента с минимальным воздействием его на резьбовое соединение «поршень-шток» и более эффективным охлаждением этой зоны поршня.

Поступлением хладагента из этих окон в кольцевую канавку поршня, а из нее в среднюю кольцевую канавку узла между боковыми поверхностями малой полости поршня и диска, обеспечивается его перемещение к дну поршня.

Базированием диска передней боковой поверхностью большего предыдущей части диаметра на поверхности малой полости поршня сводится к минимуму перекос поршня на штоке при несоосности этого узла и камеры прессования машины литья под давлением.

Формированием на остальной части малой полости поршня кольцевой канавки, заканчивающейся его дном, образуется с диском переднюю кольцевую канавку узла.

Соединением ее со средней кольцевой канавкой выполненными на конце передней части диска продольными проточками, расположенными передними краями сзади его фаски с поперечными окнами, обеспечивается охлаждение всей боковой поверхности малой полости поршня и части донной поверхности, прилегающей к ней.

Размещением на боковой поверхности большой полости поршня неразъемно с ним и с упором передним торцом в ее дно втулки с внутренней резьбой под резьбу штока и наружными продольными проточками упрощается изготовление поршня с повышением эффективности охлаждения его в зоне втулки. Расположением краев ее продольных проточек открытыми в большую полость поршня и в разделенные ребрами продольные проточки, выполненные на боковой поверхности малой полости его, обеспечивается поступление хладагента из одной полости узла в другую и к дну поршня. Использование фаску резьбы штока и выполнением поперечных проточек на переднем торце втулки передние края ее продольных проточек соединяются с краем средней кольцевой канавки этого узла. Заявляемое решение ново, существенно отличается от известных сейчас, промышленно пригодно и соответствует критериям ИЗОБРЕТЕНИЕ. Предлагаемое представлено чертежом, где на фиг. 1 показано предлагаемое согласно п. 1 формулы, на фиг. 2 по п. 2 и на фиг. 3 по п. 3 ее. На первой фигуре изображена передняя часть штока 1, с торца которого выполнен продольный глухой канал 2, где с боковым зазором размещена трубка 3, неразъемная с полым хвостовиком 4, соединенным резьбой с такой же поверхностью образованной с торца штока 1 полости 5 и дополнительно зафиксирован с ним штифтом 6. Спереди хвостовик 4 заканчивается диском 7, размещенным без зазоров между передним торцом штока 1 и дном 8 полости поршня 9. Между боковой поверхностью диска 7 диаметром, меньше диаметра резьбы штока 1, и боковой поверхностью малой полости поршня 9 образована средняя кольцевая канавка 10 узла. Перед ней имеется передняя кольцевая канавка 11, образованная боковой поверхностью диска 7 диаметром, равным диаметру малой полости поршня 9 и кольцевой канавкой, образованной у дна полости поршня 9 и переходящей передним краем в его дно; передняя 11 и средняя 10 кольцевые канавки соединены между собой продольными проточками 12, например, радиусной формы в поперечном сечении, передние края которых расположены сзади фаски 13 диска 7 с началами наклонных поперечных окон 14, открытых концами в дно полости 15 его, общей и для хвостовика 4, с которым неразъемно соединена передняя часть трубки 3; в кольцевой канавке 16 штока 1 размещен уплотнительный элемент 17, герметизирующий зону циркуляции хладагента вдоль поршня 9 от дна 8 до этого элемента; в эту канавку открыты поперечные окна 18 штока 1, выходящие в его канал 2; поршень 9 и шток 1 своими резьбами образуют резьбовое соединение 19; на дне задней полости 20 поршня 9 находятся начала его продольных окон 21, отделенных стенками от доньев его резьбовой части и выходящих концами в кольцевую канавку 22, выполненную на боковой поверхности конца малой полости поршня 9. По п. 2 формулы на фиг. 2 показана втулка 23 с продольными проточками 21' на ее наружной боковой поверхности и резьбой под шток 1 на внутренней боковой поверхности, образующие резьбовое соединение 19; вместо кольцевой канавки 22 поршня 9 на боковой поверхности малой полости его выполнены продольные проточки 22', разделенные между собой ребрами, не показанными на фиг.2, упрочняющими поршень в зоне их расположения; указанные проточки 21' и 22' втулки и поршня 9 открыты краями одна в другую, но последние закрыты передними краями со стороны дна поршня. По п. 3 на фиг. 3 показана втулка 23 с продольными проточками 21', в которые открыты поперечные проточки 24, выполненные на ее переднем торце, выходящие на ее внутреннюю поверхность к заходной фаске 25 начала резьбы штока и через нее в конец средней кольцевой канавки узла. Поршень 9 охлаждается так: хладагент по полости 2 штока 1 и его поперечным окнам 18 попадает в кольцевую канавку 16, охлаждая уплотнительный элемент 17 и заднюю часть поршня; далее он по продольным окнам 21 поршня (продольным проточкам 21' втулки 23), выполненным в зоне его резьбового соединения 19, оказывается через кольцевую канавку 22 поршня (его продольные проточки 22' или поперечные проточки 24 втулки и фаску 25 штока) в средней кольцевой канавке 10, а из нее с перемешиванием следует в переднюю кольцевую канавку 11 через продольные проточки 12 диска 7, передние края которых находятся сзади его фаски 13; в зоне сопряжения дна 8 поршня 9 и его внутренней боковой поверхности обеспечивается максимальные отвод тепла от поршня и нагрев перемешанного хладагента, устремляющегося к поперечным окнам 14 диска 7 с последующим отводом по ним в его полость 15 и хвостовика 4, из которой по трубке 3 следует в заднюю часть штока и через поперечное окно за его пределы (см. фиг. 1 прототипа). Эффект охлаждения поршня 9 определяется расходом хладагента и связанной с ним скоростью циркуляции его по кольцевым канавкам 10 и 11 с разрушением пограничного слоя на поверхности поршня 9 проточками 12 диска 7, чем интенсифицируется теплоотвод от передней части поршня 9, максимально нагреваемой контактирующим с ней сплавом при работе. При таком нагреве поршня и описанной схеме циркуляции хладагент находится без циркуляции практически с начальной температурой в зазорах резьбового соединения поршень-шток, чем его воздействие сводится к минимальной коррозии металла в обычных условиях, если подавать хладагент по описанной выше схеме. При этом и износ продольных окон поршня или проточек его втулки от коррозии будет таким же, как и этих резьб. Данной схемой охлаждения повышается его стойкость на несколько десятков тысяч запрессовок АЛ сплавов. Отсутствием проточек на резьбе штока существенно упрощается его изготовление, чем повышаются его технологичность и прочность его резьбы и резьбового соединения узла. Изготовление поршня также упрощается при использовании п. 2 и 3 формулы, не говоря о повышении эффективности охлаждения его в зоне размещения втулки с несколькими разделительными ребрами между ее проточками.

Втулка вставляется в поршень с нагревом его или охлаждение ее, или запрессовывается из-за минимальной площади контакта вершин ее ребер, разделяющих соседние продольные проточки, с поверхностью большой полости с последующей сваркой их между собой в зоне этих ребер. Таким образом, предлагаемыми решениями максимально эффективно охлаждается поршень изнутри, сводится к минимуму коррозия резьб его и штока и продольных каналов поршня с повышением его стойкости и упрощением изготовления частично его и штока из-за укороченных резьб протяженностью 10-12 витков и отсутствия на резьбе последнего продольных проточек.

Изобретение относится к области металлургии. Поршневой узел машины литья под давлением содержит поршень (9) и шток (1), соединенные между собой посредством резьбы, с полостями, каналами и рабочими окнами под хладагент. Полый хвостовик (4), соединенный резьбой с наружной поверхностью штока и заштифтованный с ним, выполнен переходящим в диск (7) с окнами, открытыми в полость хвостовика, размещенный без зазоров между торцами поршня и штока. В диске выполнены наклонные поперечные окна. На боковой поверхности поршня в зоне резьбового соединения со штоком в большой полости выполнены продольные окна, отделенные стенками от доньев резьбы, начала которых расположены на дне большой полости поршня, а концы открыты в кольцевую канавку в малой полости поршня. Кольцевая канавка малой полости поршня открыта в среднюю кольцевую канавку между боковыми поверхностями поршня и диска, выполненного диаметром, меньшим диаметра резьбы штока. Средняя кольцевая канавка (10) соединена с передней кольцевой канавкой (11) на части боковой поверхности поршня, заканчивающейся его дном, продольными проточками диска, диаметр которого в этой части малой полости поршня равен диаметру малой полости поршня. Обеспечивается повышение надежности и технологичности. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Поршневой узел машины литья давлением, содержащий соединенные между собой поршень и шток с продольным каналом под трубку, размещенную в нем с боковым зазором и зафиксированную передним концом в полом хвостовике, соединенном резьбой и штифтом с такой же поверхностью передней полости штока, переходящем в диск с открытыми в его полость окнами, размещенный без зазоров между торцом штока и дном поршня, причем у этого узла образованы рабочие окна под хладагент, отличающийся тем, что поршень, содержащий большую полость, образованную с его заднего торца, и малую полость, размещен этим торцом на штоке за его кольцевой канавкой с уплотнительным элементом и поперечными окнами в ней, открытыми в его продольный канал; при этом на дне большой полости поршня выполнены начала его продольных окон, отделенных стенками от доньев его резьбы, концы которых открыты в кольцевую канавку, образованную с поверхности малой полости поршня, открытую в среднюю кольцевую канавку, выполненную между боковыми поверхностями поршня и диска диаметром, меньшим диаметра резьбы штока; средняя кольцевая канавка соединена с передней кольцевой канавкой, сформированной на части боковой поверхности поршня, заканчивающейся его дном, продольными проточками, образованными на диске, диаметр которого в этой части малой полости поршня равен диаметру малой полости поршня; в диске выполнены наклонные поперечные окна с началами на его фаске в зоне пересечения торца с боковой поверхностью его, открытые в переднюю кольцевую канавку между диском и поршнем, а их концы расположены в коническом дне полости хвостовика.

2. Поршневой узел машины литья давлением, содержащий соединенные между собой поршень и шток, с продольным каналом под трубку, размещенную в нем с боковым зазором и зафиксированную передним концом в полом хвостовике, соединенном резьбой и штифтом с такой же поверхностью передней полости штока, переходящем в диск с открытыми в его полость окнами, размещенный без зазоров между торцом штока и дном поршня, причем у этого узла образованы рабочие окна под хладагент, отличающийся тем, что поршень, содержащий большую полость, образованную с его заднего торца, и малую полость, размещен этим торцом на штоке за его кольцевой канавкой с уплотнительным элементом и поперечными окнами в ней, открытыми в его продольный канал, на боковой поверхности большой полости поршня в зоне резьбового соединения его со штоком установлена неразъемно с поршнем втулка с упором переднего торца в дно этой полости с выполненными внутренней резьбой под резьбу штока и наружными продольными проточками, открытыми задними концами в большую полость поршня, а передними - в продольные проточки, выполненные с поверхности его малой полости и открытые в среднюю кольцевую канавку, образованную боковыми поверхностями поршня и диска диаметром, меньшим диаметра резьбы штока; средняя кольцевая канавка соединена с передней кольцевой канавкой, выполненной на части боковой поверхности поршня, заканчивающейся его дном, продольными проточками диска диаметром в этой части малой полости поршня, равным диаметру этой полости поршня; в диске выполнены наклонные поперечные окна с началами на фаске в зоне пересечения торца с его боковой поверхностью, открытые в переднюю кольцевую канавку между ним и поршнем и концами в коническое дно полости хвостовика.

3. Поршневой узел машины литья давлением, содержащий соединенные между собой поршень и шток с продольным каналом под трубку, размещенную в нем с боковым зазором и зафиксированную передним концом в полом хвостовике, соединенном резьбой и штифтом с такой же поверхностью передней полости штока, переходящем в диск с открытыми в его полость окнами, размещенный без зазоров между торцом штока и дном поршня, причем у этого узла образованы рабочие окна под хладагент, отличающийся тем, что поршень, содержащий большую полость, образованную с его заднего торца, и малую полость, размещен этим торцом на штоке за его кольцевой канавкой с уплотнительным элементом и поперечными окнами в ней, открытыми в его продольный канал; за резьбовой частью штока выполнены кольцевая канавка, в которой размещен уплотнительный элемент, и в ней – поперечные окна, открытые в продольный канал под трубку; при этом на боковой поверхности поршня в зоне резьбового соединения со штоком в большой полости расположена втулка, установленная неразъемно с поршнем и с упором передним торцом в дно этой полости, во втулке выполнена внутренняя резьба под резьбу штока и наружные продольные проточки, открытые задними концами в большую полость поршня, а передними концами через торцевые поперечные проточки втулки и фаску резьбы штока - в конец средней кольцевой канавки, образованной между боковыми поверхностями поршня и диска, выполненного диаметром, меньшим диаметра резьбы штока; средняя кольцевая канавка соединена с передней кольцевой канавкой, сформированной на части боковой поверхности поршня, заканчивающейся его дном, посредством продольных проточек, образованных на диске, диаметр которого в этой части малой полости поршня равен диаметру малой полости поршня; в диске выполнены наклонные поперечные окна, начала которых расположены на фаске, образованной в зоне пересечения торца с боковой поверхностью его, открытые в переднюю кольцевую канавку между диском и поршнем, а их концы открыты в коническое дно полости хвостовика.