Устройство для уплотнения зернистых формовочных материалов импульсом давления газообразной среды Советский патент 1991 года по МПК B22C15/272 

19

Фиг1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам для изготовления литейных форм импульсным способом.

Целью изобретения является повышение качества форм за счет повышения скорости срабатывания клапана и расширение технологических возможностей за счет обеспечения уплотнения широкоформатных форм.

На фиг. 1 изображено устройство с кольцевой камерой ускорения, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вариант с дисковыми камерами ускорения; на фиг. 3 - то же, с дисковой камерой ускорения; на фиг. 4 - то же, вариант с кольцевой камерой уплотнения ; на фиг. 5 - пневмосистема для работы с несколькими устройствами.

Устройство (фиг.1) содержит корпус 1 с управляющим корпусом 2, которые соединены посредством упложения. В управляющем корпусе 2 размещена клапанная тарелка 3, имеющая возможность перемещения вдоль внутренней стороны управляющего корпуса 2 по поверхности 4. Поверхность 4 оболочки быть выполнена без специальных уплотнитепьных элементов при тождестве управляющей среды и среды, обеспечивающей толчок давления. если используются различающиеся сррды и, с едоса(ельно, несбхолимо обеспечив герметичность, целесообразно устанавливать на поверхности 4 уплотнительный элемент, например уплотнительн ie кольцо. Над обратной стороной клапанной тарелки 3 из управляющей корпусе 2 пасмещено уплотнение 5, обеспечивающее герметичное прилегание задней стороны клапанной тарелки 3.

Клапаннап тарелка 3 выпопненэ е форме и в зависимости от величины уплотняемого отверстия может быть оснащена ребрами или другими усиливчющими элементами. В качестве материала для них можно использовать пластмассу или эластомер, а также металл, причем предпочтительно металлические уплотнительные элементы оснащать эластомерной оболочкой.

На нижней стороне клапанной тарелки 3 выполнена уплотнительная поверхность 6.

К уплотнительной поверхности б корпуса 1 примыкает кольцеобразный, односторонне открытый отражательный полый корпус 7, который с помощью распорок 8 опирается на корпус 1. Примыкающая к уплотнительной поверхности 6 сторона дополнительного отражательного корпуса 7 имеет выемку 9, которая с обеих сюрон

кромки отражательного корпуса 7 имеет уплотнительные поверхности 10. Предпочтительна глубина выемки 9 в пределах 1,0 -2.0 мм. что применительно к используемому

сжатому газу обеспечит нагружение по возможности малого объема заполнения. В случаях, когда используется дополнительное давление, вырабатываемое с помощью напорного резервуара (не показан), выемка

0 9 выполняется большей глубины. Уплотнительные поверхности 10 и выемка 9 образуют односторонне открытое пространство - камеру Q 2. Примыкающие к уплотнительной поверхности 6 уплот нитег.ьные поверх5 ности 10 отражательного корпуса 7 ограничивают так называемую ускорительную поверхность клапанной тарелки 3. К моменту перехода о: закрытою состояния к открытому ускорительной поверхности

0 применительно к распределению длвлсния газа, воздействующею на уплотнительный элемент, возникает квззиотражательный опрокидывающий аффект, который ускоряет движение клапанной тарелки 3 при ее

5 поднятии, г е. за счет открывания ускорительной поверхности происходит скачкооб- равнее уво,. нагружаемой поверхности под воздействием находящегося проел г.днгть ; камеры Q 1 сжатого

0 газа на уплотните :,ной поверхности кло- гзнной гярелки 3 н пе/.ичину ускорительном поверхности.

Вместо выемки 9 в отражательном корпусе 7 можно предусмотреть сквозную по5 лую поверхность, которая в этом случае образуе. квазипро транство при подъеме уплотнителыной поверхности 6 с отражательным корпусом 7. Такое пространство является малопредпочгительным при рас0 смотрении его с технических позиций мро- ождения потока, так как ускорительная поверхность должна открываться одновременно в полном объеме. Чтобы обеспечить эффективность использования ускоритель5 ной поверхности отражательный корпус 7 должен быть установлен в части устройства, обеспечивающей создание и передачу давления сжатого газа.

Примыкающие к уплотнительной повер0 хности 6 уплотнительные поверхности 10 могут, например, с целью улучшения уплотнения, иметь выпуклую или другую геометрическую форму.

С целью управления состоянием давле5 ния в отражательной камере Q2, последняя с помощью линии 11 и регулирующего кла пана 12 соединена с атмосферой или с ресивером (ре показан)

Соединение отражательной камеры Q2 с тмосферой служи для выравнивания

давления после его толчка и для нового уплотнения посредством клапанной тарелки 3, однако посредством аккумулированного в ресивере сжатого газа могут быть инициированы дифференцированные силы ускорения, влияющие на ускорительную поверхность клапанной тарелки 3.

Центрально по отношению к кольцеобразному отражательному корпусу 7 или к образованной напорным корпусом 1 напорной камере Q1 установлен открытый с обеих сторон выхлопной корпус 13 с проходной камерой Q3. Верхний конец 14 выхлопного корпуса 13 расположен на уровне уплотнения отражательного корпуса 7 и прилегает, таким образом, к уплотнительной поверхности 6 клапанной тарелки 3. С целью оказания благоприятного влияния на распределение потока применительно к напорной камере Q1 и проходной камере Q3, определенная уплотнительной поверхностью 6 плоскость уплотнения может быть разделена на ряд плоскостей. Возможный вариант исполнения с отведенной вниз уплотнительной поверхностью 15 клапанной тарелки 3 показан на фиг. 1 пунктирной линией. Полый корпус укорачивается на опущенную уплотнительную поверхность 15.

Поперечное сечение выхлопного корпуса 13 или проходной камеры Q3 может быть как круглым, так и полигональным. В области уплотнительной поверхности 6 поперечное сечение выхлопного корпуса 13, в частности при больших его величинах, может быть выполнено с опорными ребрами 16 для клапанной тарелки 3. Вместо опорных ребер 16 полый корпус 13 может быть разделен на несколько полых корпусов (фиг.З), причем полые корпуса могут быть выполнены также в виде расширяющихся сопл, в результате чего для клапанной тарелки 3 создаются лучшие условия прилегания или лучшие параметры потока сжатого газа при ее ограниченном ходе. Выхлопной корпус 13 может быть выполнен в виде цилиндрических или полигональных элементов.

Нижний конец 17 выхлопного корпуса 13 герметически укреплен в плите 18 основания напорного корпуса 1 так, что его отверстие направлено к поверхности 19 формовочного материала.

Для соединения с формовочной установкой 20 напорный корпус 1 выполнен на плите 18 основания с присоединительной частью 21.

Стенками напорного корпуса 1, с одной стороны, и выхлопного корпуса 13, с другой стороны, образована односторонне открытая по отношению к клапанной тарелке 3 камера 01, к которой подсоединена подводящая линия 22. осуществляющая подвод рабочей среды, например сжатого воздуха. В подводящей линии 22 установлен клапан 23, с помощью которого может регулироваться подвод среды.

В присоединительной части 21 установлена необходимая для уменьшения давления сжатого газа на поверхность 19

0 формовочного материала декомпрессион- ная линия 24, которая через декомпресси- онный клапан 25 (в данном случае через звукодемпфирующее устройство) соединяется с атмосферой. Стенки управляющего

5 корпуса 2, с одной стороны, и обратная сторона клапанной тарелки 3, с другой стороны, образуют камеру управления Q4. Через одну из стенок управляющего корпуса 2 проходит линия 26, в которой установлен

0 клапан 27, соединенный с подводящей 28 и отводящей 29 линиями

Через линию 26 клапанная тарелка 3 может в одностороннем порядке нагружаться рабочей средой, например сжатым еозду5 хом

В предпочтительном варианте камера управления Q4 соединена с буферной камерой Q5 дополнительного резервуара 30, в результате чего под воздействием находя0 щегося в камере Q5 воздуха достигается буферный эффект для скачкообразно двигающейся клапанной тарелки 3.

Как в напорный корпус 1, так и в управляющий корпус 2 могут быть встроены ма5 нометры 31 и 32 для измерения давления.

На фиг. 2 изображен вариант устройства, в котором используется пластично деформируемый уплотнительный элемент 33, а также предусматривается использование

0 нескольких отражательных корпусов 7 и открытых с обеих сторон выхлопных корпусов 13. Уплотнительный элемент 33, окруженный управляющим корпусом 2, с целью обеспечения возможности быстрой смены

5 формы выполнен в виде элемента типа силь- фона из одного эластомера. Со стороны уп- лотнительной поверхности 34 уплотнительного элемента 33 этот элемент оснащен усилительной пластиной 35, кото0 рая служит для улучшения герметичности при прилегании.

С управляющим корпусом 2 или с уплот- нительным элементом 33 через проходное отверстие 36 соединен дополнительный ре5 зервуар37. Уплотнительный элемент 33 охватывает камеру управления Q4, а дополнительный резервуар 37 - буферную камеру Q5. Буферная камера Q5 в совокупности с управляющей камерой 04 обеспечивает амортизацию отталкиваемого назад

уплотнительного элемента 33 С целью обеспечения эффективного торможения клапан 38, находящийся в линии 39, которая ведет к уплотнительному элементу 33, должен быть закрыт. Клапан 38 оснащен подводящей линией 40 и отводящей линией 41. Подводящая линия 40 подключена к ресиверу (не показан), который обеспечивает аккумулирование находящейся под необходимым давлением рабочей среды, используемой для одностороннего нагружения уплотнительного элемента 33. По отводящей линии 41 осуществляется отвод рабочей среды, которая освобождается через линию 39 при уменьшении давления на уп- лотнительный элемент 33.

Отражательные корпуса 7 с односторонне открытыми отражательными камерами Q2 опираются на плиту 18 основания напорного корпуса 1. С целью недопущения уменьшения напорной камеры Q1 напорного корпуса 1 под воздействием опирающихся отражательных корпусов 7 последнее можно располагать на экономящих пространство опорах 42. В отрахл- гельную камеру Q2 ведут линии 43 с регулирующими элементами 44, например клапанами, которые соединены с атмосферой 1,ли с, напорным резервуаром 45

С чередованием относительно отражательных корпусоп 7 на расстоянии oi ни,. устаноьлены открытые с обеих сторон , то ecTt. проходящие насквозь, выхлопные кор- усз 13 с проходными камераг и Q3. -ы- хл.-пны корпуса 13 располагаются при этом с уплотнением на плите 18 основания и в месте с последней образуют большое число направленных к поверхности 19 формовочного материала отверстий проходных камер Q3. Проходные камера Q3 служат для пере дачи инициированного толчка давления и в предпочтительном варианте расположены с расширением на выходной стороне

На фиг. 3 показан вариант устройства в котором пространство корпуса 1 образует открытую с обеих сторон проходную каме pv Q3. Нижняя сторона корпуса 2 содержит присоединительную часть 21 для формовоч- t,ro устройства. С помощью присоединительной части 21 и зажимных элементов обеспечивается соединение корпуса 1 с формовочным устройством. К одной стенке корпуса 1 присоединена линия 24 с регули- рующи клапаном 25, которая служит для декомпрессии толчка давления, приложенного к поверхности 19 песка. Внутри корпу са 1, соединяясь с последним через реЬрэ 46, установлен односторонне открытый полый корпус 47, который по линии 48 с клапаном 49 подключен к ресиверу 50 Ресивер

50, со своей стороны, связан через клапан 51 с источником давления

Открытая сторона полого корпуса 1 огибает отражательный корпус 7 с отражательной камерой 02. Отражательная камера 02 имеет форму диска и сообщена с линией 11, которая через клапан 12 соединена с атмосферой.

Для взаимодействия с камерой 03 мож0 но также использовать отводы 52, за счет которых обеспечивается возможность управления работой управляющих элементов одновременно с инициированием или управлением толчком давления Соединенный

5 с корпусом 1 управляющий корпус 2 охватывает камеру управления 04. в которой установлена клапанная тарелка 3 с уплотнительной поверхностью 6. Клапанная тарелка 3 в виде цилиндрической оболочки

0 может быть выполнена из металла с эласто- мерным покрытием или из пластмассы.

Вытянутая вверх поверхность 53 оболочки клапанной тарелки 3 в предпочтительном варианте устанавливается уплотненно

5 ипи с ограниченным люфтом. В случае установки с ограниченным люфтом предпочтительно выполнять (. аеоые г оверхности 54 с упчотнением, препятствующим выходу рабочей среды им камеры управления 04

0Буферная камера Q5 через проходное

о;иерстие 55 соединена с управляющим корпусом 2. В проходное отверстие 55 впа- /,арт управляющая линия 56 которая соеди- нгна с клапаном 57 и - через отводящую

5 линию 58 и запирающее устройство - к ис- точкику давления.

Ча фиг 4 показано расположение клапанной тарелки 3, при котором обеспечивается более свободный люфт между ней и

0 внутренней поверхностью камеры управления Q4

Управляющий корпус 2 установлен в напорном корпусе 1 на ребрах 59. Герметизация управляющего корпуса 2

5 осуществляется с помощью крышки 60. Направленная к управляющему пространству внутренняя сторона крышки 60 имеет прокладку 61 из эластомера. Сторона отражательного корпуса 7, направленная к

0 клапанной тарелке 3. содержит проходящую по огибающей линии выемку 9, которая вместе с клапанной тарелкой 3 образует отражательную камеру 02, сообщенную че- ррз линию 11 с атмосферой.

5Герметизация напорного корпуса 1

обеспечивается при помощи крышки 62 пластины 6L основания. Пластина 63 основания имеет присоединительное устройство, при помощи которого напорный корпус 1 мс Р1 соединяться с формовочной установкой. В пластине 63 основания предусмотрены выполненные в виде трубок полые корпуса 64, которые выходят в напорную камеру Q1. Полые корпуса в виде трубок могут проходить параллельно один другому или в виде лучей по направлению к пространству 65. В напорной камере Q1 через крышку 62 напорного корпуса 1 проходит напорная линия 66 для подачи сжатой рабочей среды, например сжатого воздуха, подвод которого регулируется при помощи клапана 67. Вне напорного корпуса 1 с помощью двух клапанов 68 и 69 осуществляется подвод управляющей среды (сжатого воздуха). Подвод осуществляется по линии 70 через стенку напорного корпуса, причем сжагый воздух поступает через крышку 60 управляющего корпуса 2 в управляющую камеру Q4. Клапан 68 выполняет функции впускного клапана, а клапан 69 - функции выпускного клапана. Через боковую стенку напорного корпуса 1 проходит деаэрацион- ная линия 71, которая ведет в пространство 65. Деаэрационная линия 71 управляется клапаном 72 и через глушитель 73 шума соединена с атмосферой.

Устройство работает следующим образом.

Отражательную камеру 02 отражательного корпуса 2 нагружают атмосферным давлением, тем самым осуществляя его деаэрацию. Затем открывают клапан управляющей линии, в результате чего на of ратной стороне клапанной тарелки 3 создается управляющее давление. После того как она под воздействием управляющего давления прижимается к уплотнительной поверхности 6 и закрывает напорную камеру СМ. отражательную камеру Q2 и проходную камеру 03. открывают клапан 23 и заполняют напорную камеру 01 рабочей средой. При этом рабочая среда, например, сжатый воздух, действует в камере 01 в качестве давления, противоположного управляющему давлению на уплотнительную поверхность клапанной тарелки 3. Сила, воздействующая в соответствии с управляющим давлением на клапанную тарелку 3, постоянно превышает по величине силу, которая действует из напорной камеры 01.

При использовании одинаковых рабочих сред как в отношении управляющего давления, так и в отношении толчка давления предпочтительно поддерживать давление равным с обеих сторон клапанной тарелки 3. Поскольку нагружаемая поверхность клапанной тарелки 3 со стороны управления всегда является большей, то в данном случае обеспечивается надежное уплотнение.

При воздействии толчка давления на верхнюю часть формовочной массы имеет место падение давления в камере управления 04 до величины, которая соответствует превышению состояния равновесия. За счет устранения состояния равновесия, то есть к моменту перехода ускорительной поверхности, от закрытого к открытому состоянию, давление сжатого воздуха со стороны на0 порного пространства в соответствии с рефлекторным эффектом опрокидывания состояния давления скачкообразно действует теперь сильнее на клапанную тарелку 3 и поднимает ее со стороны отражательно5 го корпуса 7, то есть с ускорительной поверхности. Тем самым кратковременно увеличивается поверхность подвергающаяся воздействию давления со стороны напор- ной камеры 01, и скачкообразно

0 поднимается клапанная тарелка 3, в результате чего открывается проход к проходной камере Q3. За счет скачкообразного деблокирования проходного пространства осуще- ствляется такая же скачкообразная

5 декомпрессия находящегося в напорной камере 01 воздуха, который оказывает влияние на формовочную массу в качестве толчка давления.

Одновременно с воздействием толчка

0 давления запирают клапан 27, а следовательно остаточный сжатый воздух в камере управления 04 и буферной камере 05.

Под воздействием быстрого движения клапанной тарелки 3 остаточный сжатый

5 воздух сжимается и тем самым оказывает на нее тормозное влияние.

После воздействия толчка давления на поверхность 19 формовочной массы, т.е. после ее уплотнения, проходная камера 03

0 запирается клапанной тарелкой 3 и подвод рабочей среды прекращается,

Вследствие того, что после осуществления процесса уплотнения над поверхностью 19 формовочного материала

5 постоянно поддерживается остаточное давление, его необходимо устранить перед отделением формы от устройства путем отпирания клапана 25 через линию 24. Перед декомпрессией все подводящие линии

0 закрывают.

После этого снимают готовую полуформу, и цикл повторяется. Для создания толчка давления можно использовать различные среды, но целесообразнее всего использо5 вать в камере управления 04 сжатый воздух или инертный газ.

Использование данного изобретения позволяет повысить качество форм за счет повышения скорости срабатывания клапана, а также уплотнить широкоформатные

формы, т.е. расширить технологические возможности устройства.

Формула изобретения 1. Устройство для уплотнения зернистых формовочных материалов импульсом давления газообразной среды, содержащее корпус, напорную камеру, сообщен ну юс источником сжатого воздуха, камеру управления, буферную камеру, камеру ускорения, выхлопную камеру, клапанную тарелку, размещенную в корпусе с возможностью взаимодействия с седлом выхлопного корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения качества форм за счет повышения скорости срабатывания клапана и рас

ширения технологических возможностей за счет обеспечения уплотнения широкоформатных форм, оно снабжено дополнительным корпусом с выемкой, размещенным в верхней части напорной камеры, камера ускорения образована выемкой дополнительного корпуса и клапанной тарелкой и сообщена с атмосферой, а выхлопной корпус жестко закреплен в корпусе напорной камеры.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что камера ускорения имеет форму кольца.

3.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что камера ускорения имеет форму диска.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам для импульсного уплотнения формовочной смеси. Цель - повышение качества форм и расширение технологических возможностей. Устройство содержит напорный корпус 1 и управляющий корпус 2, в котором установлена клапанная тарелка 3. В корпус 1 встроены отражательный корпус 7 и выхлопной корпус 13. Клапанная тарелка 3 и выемка 9 отражательного корпуса 7 образуют отражательную камеру Q2, а камера управления сообщена с буферной камерой. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

У

,

JR

I 21Г8

I

45

фиг. 2.

30

Я /J

6

,//

6b 65 /9

50

Фиг Л

be

Фиг. 5

Dod