Пресс непрерывного действия (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК B30B5/04 

КЛ /

2.Пресс непрерывного действия, содержащий установленные на ведущих валках две ветви бесконечных лент, образующих между собой камеру прессования, устройства, создающие прессующие нагружения лент и источники магнитных или электрических полей, размещенные внутри ветвей лент, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества прессования, устройства, создающие прессующие нагружения лент, выполнены в виде гибких, установленных на дополнительных валках замкнутых оболочек из диа- или парамагнитного материалов, охватывающих изолирующие экраны, причем полости оболочек заполнены пористым эластичным материалом, пропитанным ферромагнитной или электрореологической жидкостями.

3.Пресс непрерывного действия, содержащий установленные на ведущих валках две ветви бесконечных лент, образующих между собой камеру прессования, устройства, создающие прессующие нагружения лент и источники электрических полей, размещенные внутри ветвей лент, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества прессования, каждый источник электрических полей снабжен рядом контактов и находящихся во взаимодействии с ними электродов, установленных в ветвях бесконечных лент, каждая ветвь которых выполнена из двух охватывающих одна другую и установленных с зазором лент, причем зазоры закрыты непроницаемой для жидкости перегородкой и заполнены пропитанным электрореологической жидкостью пористым эластичным материалом, а электроды размещены в нем.

4.Пресс непрерывного действия, содержащий установленные на ведущих валках две ветви бесконечных лент, образующих между собой камеру прессования, устройства, создающие прессующие нагружения лент и источник электрического поля с охватывающим его изолирующим экраном, размещенным внутри ветвей лент, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества прессования, источник электрического поля снабжен рядом контактов и находящихся во взаимодействии с ним электродов, установленных в устройствах, создающих прессующие нагружения лент, которые выполнены в виде установленных на дополнительных валках гибких замкнутых призматических оболочек, охватывающих изолирующие экраны, причем полости оболочек заполнены пропитанным электрореологической жидкостью пористым эластичным материалом, в котором установлены электроды.

5.Пресс по пп. 2 и 4, отличающийся тем, что гибкие оболочки закреплень на бесконечных лентах и выполнены из диаили парамагнитного диэлектрического или электропроводного материалов.

1. Пресс непрерывного действия, содержащий установленные на ведущих валках две ветви бесконечных лент, образующих между собой камеру прессования, устройства, создающие прессующие нагружения лент и источники магнитных или электрических полей, размещенные внутри ветвей лент, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества прессования, он снабжен охватывающим источник магнитных или электрических полей изолирующим экраном, а бесконечные ленты выполнены из диа- или парамагнитного материалов с внутренними полостями, заполненными пористым эластичным материалом, пропитанным ферромагнитной или электрореологической жидкостью

1

Изобретение относится к обработке слоистых материалов давлением и может быть использовано в прессах непрерывного действия для получения длинномерных композиционных материалов на основе металлической фольги, полимерных пленок, и пропитанных связующим тканых материалов.

Известен пресс непрерывного действия, содержащий установленные на ведущих валках две ветви бесконечных лент, образую1цих между собой камеру прессования, устройства, создающие прессующие нагружения лент, и источники магнитных или электрических полей, размещенные внутри ветвей лент .1.

Недостаток данного пресса заключается в том, что в нем возможно использование только сравнительно тонких прессующих лент, поэтому силы магнитного притяжения в системе взаимодействия магнитное устройство - прессующая ферромагнитная лента невысокие, что ограничивает технологические возможности пресса и снижает качество прессования. Повыщение напряженности магнитного поля приводит к резкому возрастанию габаритов магнитных

устройств и пресса в целом, а также к его усложнению.

Кроме того, тонкие прессующие ленты, ввиду их низкой изгибной жесткости, не

способны сглаживать перепады давлений, передаваемых средствами прессующего нагружения лент на прессуемый материал.

Такие перепады давлений возникают при использовании всех типов средств прессующего нагружения лент и имеют место на входе, выходе и по длине зоны прессования, что снижает качество прессования и приводит к ухудщению свойств получаемых материалов.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков и повыщение качества прессования.

Поставленная цель достигается тем, что пресс непрерывного действия, содержащий установленные на ведущих валках две ветви бесконечных лент, образующих между собой

° камеру прессования, устройства, создающие прессующие иагружения лент, и источники магнитных или электрических полей, размещенные внутри ветвей лент, по первому варианту снабжен охватывающим источники магнитных или электрических полей изолирующим экраном, а бесконечные ленты выполнены из диа- или парамагнитного материалов с внутренними полостями, заполненными пористым эластичным материалом, пропитанным ферромагнитной или электрореологической жидкостью. По второму варианту уст;ройства, создающие прессующие нагружейия лент, выполнены в виде гибких, установленных на дополнительных валках замкнутых оболочек из диа- или парамагнитного материалов, охватывающих изолирующие экраны, причем полости оболочек заполнены пористым эластичным материалом, пропитанным ферромагнитной или электрореологической жидкостями. По третьему варианту источник электрических полей снабжен рядом контактов и находящихся во взаимодействии с ними электродов, установленных в ветвях бесконечных лент, каждая, ветвь которых выполнена из двух лент, одна из которых охватывает другую и установлена относительно нее с зазором, заполненным пропитанным электрореологической жидкостью пористым эластичным материалом, причем торцы зазоров закрыты непроницаемой для жидкости перегородкой, а электроды установлены в пористом эластичном материале. Кроме того, в зазор между лентами каждой из ветвей установлена гибкая замкнутая призматичная оболочка, полость которой заполнена пористым эластичным материалом. Гибкие оболочки закреплены на бесконечных лентах и выполненных из диа- или парамагнитного, диэлектрического или электропроводного материалов. На фиг. 1-4 показаны принципиальные схемы; на фиг. 5-7 - рукавная прессующая лента, поперечные разрезы; на фиг. 8 - расположение гибких замкнутых оболочек на направляющем валке; на фиг. 9 и 10 - варианты сопряжения гибких замкнутых оболочек друг с другом; на фиг. 11 - конструкция прессуйэщего органа с электродами Пресс (фиг. 1) состоит из двух прессующих бесконечных рукавных лент 1 и 2, устройства 3 прессующего нагружения лент, магнитных устройств 4 и 5 и изолирующих магнитное поле экранов 6 и 7, выполненных из ферромагнитного материала. Устройство 3 нагружения лент выполнено в виде барокамеры 8 высокого давления. Внутри барокамеры размещены магнитные устройства, причем устройство 4 представляет собой постоянный магнит (магнитную плиту в виде одного или набора нескольких магнитов), а устройство 5 электромагнит (электромагнитную плиту, полученную с помощью одного, либо набора электромагнитов). Магнитная 4 и электромагнитная 5 плиты размещены параллельно прессующим ветвям лент 1 и 2. Экраны б и 7 образук: т контур, который охватывает магнитные устройства 4 и 5. Экраны могут быть установлены внутри, снаружи, либо на стенках барокамеры 8, которые могут быть выполнены в виде изолирующих экранов. Ленты 1 и 2, образующие в зазоре между собой камеру 9 прессования, в которую подается прессуемый материал 10, выполненный в виде бесконечных гибких рукавов заполненных пористым эластичным материалом, пропитанным ферромагнитной жидкостью, и установлены на валках 11, которые обеспечивают их натяжение, перемещение и регулирование размеров камеры 9. Пресс (фиг. 2) содержит две ветви прессующих бесконечных лент 1 и 2, аналогичных известным, и устройство прессующего нагружения лент, выполненное в виде отдельных гибких замкнутых оболочек 12, образующих бесконечные контуры 13 и 14, охватывающие соответственно экраны 6 и 7. Оболочки 12 выполнены призматическими и адгезионно закреплены основаниями на бесконечных лентах 15 и 16, изготовленных как и оболочки, из немагнитного (диа- или парамагнитного) материала. Прессующая нагрузка q, например от силового механического, пневматического или гидравлического привода (не показан) передается на подвижную магнитную плиту 4 правой ветви пресса, а затем через слой роликов 17, ленту 15 и прессующую ленту 1 - на изготавливаемый материал 10. Валки 18 обеспечивают натяжение и перемещение лент 15 и 16, на которых основаниями закреплены оболочки 12, заполненные пористым эластичным материалом, пропитанным ферромагнитной жидкостью. Пресс (фиг. 3) имеет электроды 19 и 20, размещенные параллельно прессующим ветвям бесконечных рукавных лент 1 и 2 (в зоне действ 1я прессующего нагружения) и изолирующие электрическое поле экраны 21 и 22, которые образуют контур, охватывающий электроды. Электроды, которые могут быть выполнены в виде металлических плит, пластин, листов, набора стержней и т. п., имеют выводы 23 для подключения к источнику высокого электрического напряжения. В данном прессе электроды выполнены в виде металлических плит, установленных с возможностью взаимного поджатия их друг к другу через слои роликов 17, рукавные ленты 1 и 2 и прессуемый материал, и передающих прессующую нагрузку ( от механизма поджатия. Пресс имеет также подвижные контакты 24, необходимые для пропускания через рукавные ленты 1 и 2 в зоне прессования электрического тока. Пресс, показанный на фиг. 4, устроен аналогично выщеописанным вариантам его исполнения. В поперечном разрезе рукавные ленты 1 и 2 (фиг. 1 и 3) представляют собой эластичную (гибкую) оболочку 25, заполненную эластичным пористым материалом 26 с сообщающимися порами, который адгезионно скреплен со стенками оболочки (фиг. 5). Пористый материал пропитан ферромагнитной жидкостью (при использовании рукавной ленты в прессе, показанном на фиг. 1) или электрореологической жидкостью (в прессе, показанном на фиг. 3). В качестве эластичного (т. е. гибкого, упругого) пористого материала могут быть использованы ткани, поропласты, нетканые иглопробивные материалы из синтетических волокон, металлические и полимерные сетки, перфорированные листы, в том числе и из металла, и другие аналогичные материалы, имеющие сообщающиеся поры размера 0,01-5 мм. Размер пор должен превыщать дисперсность частиц, входящих в состав ферромагнитной жидкости и электрореологической жидкости в 2- 1000 раз.

В других вариантах исполнения рукавная лента образована плоскими лентами 27, например металлическими, и боковыми эластичными стенками 28 (фиг. 6). При этом боковые стенки 29 рукава выполнены гофрированными, а сам рукав заполнен пористыми эластичными слоями 30 (фиг. 7). Гофры боковых стенок рукава могут быть как продольными, так и поперечными.

Конструктивно призматические оболочки 12 (фиг. 8-10) выполнены аналогично рукавным лентам 1 и 2 (фиг. 5-7). Они имеют замкнутую, непроницаемую для жидкости эластичную стенку и заполнены пористым эластичным материалом 26, пропитанным ферромагнитной жидкостью (в прессе, показанном на фиг. 2) или электрореологической жидкостью (в прессе на фиг. 4). Боковые стенки 31 оболочек 12 (фиг. 9) выполнены с выступами и впадинами, которые соответствуют впадинам и выступам соседних оболочек, либо снабжены прикрепленными к ним пористыми слоями 32, содержащими в своих порах ферромагнитную или электрореологическую жидкость (фиг. 10). Рукавные ленты 1 и 2 и оболочки 12 могут иметь (фиг. 11) электроды 33 с выводами 34 для подведения к электрореологической жидкости, заполняющей поры материала 26, электрического тока.

В прессе, имеющем магнитные устройства-4 или 5 (фиг. 1 и 2), рукавные ленты 1 и 2, оболочки 12, ленты 15 и 16 и пористый материал 26 изготовлены из диа- или парамагнитного материала (полимера, меди, алюминия, некоторых сортов стали и т. п.). В противном случае при использовании ферромагнитных материалов они бы экранировали ферромагнитную жидкость от воздействия магнитного поля.

В прессе, имеющем электроды 19 и 20 (фиг. 3 и 4), рукавные ленты 1 и 2, оболочки 12, ленты 15 и 16 и пористый материал 26 выполнены из диэлектрического материала, например полимера, если используется электрореологическая жидкость, твердеющая

в электрическом поле. При использовании же электрореологической жидкости, твердеющей при пропускании через нее электрического тока, рукавные ленты 1 и 2 должны быть устроены, как показано на фиг. 6 или 7. При этом плоские ленты 27 и ролики 17 (фиг. 3) выполняются из электропроводного материала, а стенки 28 и 29 - из диэлектрика, иначе ток через жидкость не будет пропущен. Если ток через рукавную ленту 1 (фиг. 6) может быть пропущен в направлении по ее толщине, тогда работает пара вертикальных контактов 24, либо по ее щирине с помощью горизонтальной пары контактов 24. В последнем случае стенки 28 должны быть выполнены из электропроводного материала, а ленты 27 - из диэлектрика.

Для пропускания электрического тока по схеме, показанной на фиг. 3, только в зоне прессования, а не по всему объему рукавных лент, наружная плоская лента 27 (фиг. 6) должна быть сплощной, а внутрен: няя лента 27, обращенная к роликам 17,- составной по длине из электропроводных участков, разделенных между собой изолирующими участками. Для пропускания тока по схеме (фиг. 6) составными должны быть либо обе ленты 27, либо обе стенки 28, либо и те и другие одновременно, а (по схемам (фиг. 4 и 8) - пара противоположных стенок каждой оболочки 12, взаимодействующих с контактами 24, выполнена из электропроводного материала, а остальные стенки - из диэлектрика.

Подвижные контакты 24 могут быть выполнены в виде роликов, щин и т. п.

Используемая известная ферромагнитная жидкость состоит из жидкости-носителя, например кремнийорганической жидкости, и дисперсной фазы, например, карбонильного железа. В качестве жидкости-носителя используются вода, керосин, масла, ртуть, расплавы легкоплавных металлов и другие жидкости, а в качестве дисперсной фазы - различные твердые ферромагнетики и некоторые добавки.

Используемая известная электрореологическая суспензия (жидкость) приготовляется на основе мащинного и трансформаторного масел, дисперсных частиц кремнезема и других силикатов, воды и некоторых добавок.

Такая электрореологическая жидкость твердеет в электрическом поле. Аналогичный состав имеет и электрореологическая жидкость, твердеющая при пропускании через нее электрического тока промыщленной частоты и напряжением в 500-5000 В: высокорафинированное белое масло (55%), глицериновый моноалеат (5%) и тонкий кварцевый порощок (40%).

Пресс работает следующим образом.

Материал 10 подается в камеру 9 между прессующими рукавными лентами 1 и 2 (фиг. 1), которые движутся с одинаковой скоростью. Вначале материал обжимается валками 11, зятем поступает в барокамеру 8, где подвергается термическому прессованию, и выходит из нее в виде готового изделия, нагрузка на которое плавио уменьшается по мере приближения к выходу из пресса при одновременном снижении температуры. Нагрузка от валков II передается через стенки рукавных лент и пористый эластичный материал 26, пропитанный ферромагнитной жидкостью. Указанная передающая среда работает на сжатие практически как твердое тело, так как для ее деформирования требуется миграция жидкости, являющейся несжимаемой, в соседние участки пористого материала. Из-за вязкости жидкости и наличия в ней дисперсных частиц ее миграция в микропористой структуре заполняемого материала будет крайне медленной, что обеспечит несжимаемость структуры в течение нескольких десятков секунд, необходимых для входа прессуемого материала в барокамеру. В то же время рукавные ленты обладают требуемой гибкостью, необходимой для огибания валков 11, так как для их изгиба не нужна миграция упомянутой жидкости. По мере приближения к экранам 6 и 7 напряженность магнитного поля в зазоре между ними плавно увеличивается до напряженности поля, которая имеет место внутри контура, охватываемого экранами. Одновременно происходт перестройка структуры ферромагнитной жидкости, находящейся внутри рукавов лент - ферромагнитные частицы выстраиваются в переплетающиеся в капиллярно-пористой системе наполнителя рукавов цепочки, жесткость которь1х возрастает по мере увеличения напряженности магнитного ооля, пока не достигает жесткости твердого тела. Жесткие, затвердевшие ленты обеспечивают в барокамере равномерную передачу нагрузок на прессуемый материал, который за счет высокой жесткости прессующих лент, получается плотным и с гладкой поверхностью даже при значительной исходной неоднородностью его структуры. Все это повышает качество прессования, и соответственно, качество получаемых изделий. Известно, что изгибная жесткость несущего элемента пропорциональна квадрату его толщины. Поэтому, если рукавная лента. например, показанная на фиг. 6, будет вы-, полнена толщиной хотя бы в 10 мм (толщина стальных лент 27, как и в прототипе, иапример должна быть не более 0,3 мм при использовании высокопрочной стали с пределом текучести 70 кгс/мм и .модулем упругости 2,2Х 10 кгс/мм и диаметре валков 11, равном 300 мм), то ее жесткость примерно в 1000 раз выше жесткости прессующей ленты-прототипа. Соответственно выше и качество прессования. При необходимости жесткость лент изменяют в требуемую сторону изменением напряженности магнитного поля. После выхода из барокамеры жесткость рукавных лент плавно уменьшается и столь же плавно уменьшается прессующая нагрузка. Наличие экранов 6 и 7 обеспечив ает гибкость лент вне зоны прессования, что позволяет им огибать валки 11, а также .обеспечивает протекание релаксационных процессов в капиллярно-пористой системе материала 26, что позволяет восстанавливать ему после барокамеры исходную структуру, размеры и форму. Пресс, показанный на фиг. 2, работает следующим образом. Материал 10 подается и прессуется аналогично выщеописанному. Б отличие от пресса, показанного на фиг. 1, рукавные ленты 1 и 2 которого не могут быть выполнены составными, так как наличие стыков резко ухудшает качество прессования, бесконечные контуры 13 и 14 средства прессующего нагружения лент предлагаемого пресса выполнены составными из оболочек 12. Наличие отдельных оболочек увеличивает их толщину так как зазоры между ними, раскрываясь, огибают валки 17 при меньшем их диаметре и при большей толщине оболочек,-чем в случае использования сплошной рукавной ленты Это повышает жесткость и распределнтель ную способность контуров 13 и 14 и улучшает качество прессования, хотя и не исключает в отдельных случаях выполнение этих контуров рукавными, например при небольших усилиях прессования. Оболочки 12 затвердевают при воздействии магнитного поля аналогично затвердеванию рукавных лент 1 и 2. При этом после огибания валков 18 оболочки фиксируются друг относительно друга за счет выступов и впадин ни их боковых стенках 31, а наличие слоев 32 обеспечивает жесткую связь оболочек друг с другом в магнитном поле, превращая их в монолитную конструкцию, легко разъединяющуюся при снятии поля. Прессы, показанные на фиг. 3 и 4, работают аналогично вышеописанному. Однако используется не магнитное, а электрическое поле, а вместо ферромагнитной - электрореологическая жидкость. При этом электрическое поле создается либо между электродами 19 и 20 {фиг. 3), либо между электродами и прессующими ветвями металлических лент 1 и 2, электрический потенциал к которым подводится с помощью подвижных контактов 24 (фиг. 4). Когда используется электрореологическая жидкость, твердеющая при пропускании через нее электрического тока, ток подводят с помощью контактов 24, взаимодействующих в зоне прессования с электропроводными участками рукавных лент I и 2 или оболочек 12 (эти участки выполняют роль электродов) , либо с выводами 34 электродов 33. Поэтому жидкость твердеет только в зоне прессования, оставаясь жидкой в остальных зонах. Постоянство поперечного сечения жидкости в направлении пропускания тока обеспечивает одинакозую стецень ее затвердевания, так как плотность тока неизменная (поэтому как рукавные ленты, так и оболочки 12 должны быть в этом случае призматическими, а не какой-либо иной формы).

Предлагаемые варианты пресса при своей конструктивной простоте исполнения обеспечивают высокое качество прессования в широком диапазоне нагрузок, до 100- 300 кгс/см. При этом требования к исходной однородности структуры подвергаемого прессованию материала значительно снижены, так как высокая жесткость прессующих лент

обеспечивает требуемое качество и равнотолщинность получаемых изделий.

Варианты пресса с использованием электрореологической жидкости, твердеющей под действием электрического тока, наиболее целесообразно использовать при получении крупногабаритных изделий, так как при использовании других типов жидкости необходимо создание большого объема сильных магнитных и электрических полей, что сопряжено с трудностями. При получении изделий средних и малых размеров наиболее целесообразно использовать варианты пресса с электрореологической жидкостью, твердеющей в электрическом поле, и ферромагнитной жидкостью, причем последние наиболее целесообразны на производствах, где трудно обеспечить безопасность труда при использовании других типов указанных жидкостей.

11

i 1 t I in.,.lj

/ /// //////jf//////////////// ///

///////////////j j //// / / f /A

о 00 о о о о о о о о о о Ь о п о Q

иЯ г , Я flfV,V Л Л Л, У, V, Sovj J/J Л

Y//////y// f// /jj 7jf///./ / / / / A/77A

2 21 13

U

-/ / / 27 26 1 .6

. :.-.: r«(«i:«WBW x i« ew « r«i«. I I«IOX T«1 7« «I T r. Ul.l

л

Фиг.9

15

2 Ц