Агрегат для формования керамических изделий Советский патент 1993 года по МПК B28B3/24 B30B11/26 

ческих изделий со ссылками на прилагаемые чертежи, где на фиг. 1 изображен формующий агрегат, выполненный согласно изобретению, вид сбоку; на фиг. 2 - установка клапана в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1 (установка для резки бруса и сталкивания изделий на специальный конвейер).

Агрегат для формования керамических изделий содержит условно не показанную на чертежах насосную станцию с системой управления, формующий поршневой пресс, устройство подготовки формуемой массы с экструдером, устройство для резки бруса и сталкивания изделий на специальный конвейер.

Все составные части агрегата, кроме насосной станции с системой управления, смонтированы на раме 1.

Формующий поршневой пресс включает в себя корпус 2, состыкованный с бункером-камерой 3, образуя участок загрузки пресса формуемой керамической массой. В корпусе 2 расположен поршень 4, связан- ный со штоком 5 основного гидроцилиндра 6. Площадь сечения полости гидроцилиндра 6, обращенной в сторону поршня 4, выполнена значительно меньшей, чем площадь сечения противоположной полости, за счет большого диаметра штока 5. Тем самым обеспечивается значительное (в 2-5 раз) превышение скорости холостого (обратного) хода поршня 4 над скоростью рабочего хода. Дополнительные гидроцилиндры 7 закреплены на основном гидроцилиндре 6, а их штоки 8 шарнирно связаны с корпусом 2. Ход штоков 8 гидроцилиндров 7 составляет не менее половины длины I участка загрузки пресса формуемой керамической массой.

Как показали экспериментальные исследования, снижение хода ниже указанной величины приводит к заметному ухудшению условий догрузки камеры керамической массой и снижает полезный эффект применения дополнительных, гидроцилиндров. Внутренний диаметр гидроцилиндров 7 не превышает радиуса основного гидроцилиндра 6. Многовариантные расчеты свиде- тельствуют о том, что в противном случае производительность агрегата увеличивается незначительно по сравнению с прототипом. Рациональным является соотношение диаметров 2,5-4, причем большие значения для рыхлых керамических масс. Дальнейшее повышение указанного соотношения тяжело реализовать конструктивно. Кроме того, усилие поршня 4 может оказаться недостаточным для предварительного уплотнения керамической массы и преодоления всех сопротивлений.

К корпусу 2 пресса примыкает прессующая головка 9 с мундштуком 10. Торцовая рабочая поверхность П по ршня 4 и поверхность выходной части прессующей головки 9 выполнены в виде пропорциональных прямоугольников с коэффициент том пропорциональности, не меньшим 1.3.

Как свидетельствует анализ экспериментальных данных и опыт эксплуатации поршневых прессов для формования керамики, использование меньших, чем указано выше, соотношений размеров поверхностей приводит к удлинению корпуса пресса или прессовой головки для обеспечения необходимого давления прессования. Это в свою очередь значительно повышает энергоемкость за счет больших потерь на трение о стенки, особенно при низкой влажности керамической массы.

На верхней грани корпуса 2 формующего поршневого пресса установлен подпружиненный клапан 11 вблизи крайнего положения поршня 4 так, чтобы поршень 4 при выдавливании бруса проходил мимо клапана 11, не останавливаясь под ним. Клапан 11 рычажной системой связан с толкателем 12. На корпусе 2 формующего поршневого пресса закреплен датчик 13 сигнала, включенный в электроцепь управления толкателя 12. На поршне 4 укреплена линейка 14, взаимодействующая сдатчиком 13 сигнала.

Клапан 11 (фиг. 2) смонтирован во втулке 15 и связан с толкателем 12 через рычажную систему 16. На стержне 17 клапана 11 установлена с возможностью регулировки затяжки пружина 18 сжатия. Болт 19 регулировки хода клапана взаимодействует с торцом стержня 17.

Необходимость клапана для выхода воздуха у поршневых прессов общепризна- на, поскольку перед поршнем образуется уплотненная пробка из керамической массы, закрывающая путь для выхода воздуха из корпуса в загрузочный бункер-камеру 3. Это свойство является специфичным недостатком поршневого нагнетателя, отсутствующим у шнекового нагнетателя.

Описанный выше вариант конструкции клапана и системы управления позволяет, в отличие от существующих, насильственно за счэт толкателя открыть клапан, пробив корку уплотненной керамической массы после отхода поршня 4, и закрыть его до того, как в районе установки клапана поднимет- ся давление.

Над формующим поршневым прессом смонтировано устройство для подготовки

формуемой керамической массы путем про- давлмвания ее через решетку.

Устройство включает экструдер 20 (фиг. 1), выполненный в виде дополнительного поршневого пресса с решеткой 21, за- крепленной на корпусе 22 экструдера.

При наличии в керамической формуемой массе посторонних включений для их сбора предусмотрен копильник 23, представляющий собой часть корпуса 22 вблизи его торца, куда не доходит поршень 24 экструдера: Торец корпуса снабжен задвижкой 25 для выгрузки из копильника посторонних включений, не прошедших при продавлива- нии формуемой керамической массы через радиальную решетку 21.

В случае работы на предварительно очищенных керамических массах надобность в копильнике 23 и торцовой задвижке 25 отпадает. В этом случае можно использо- вать торцовую решетку и вакуумировать керамическую массу в бункере-камере 3, связывая ее с вакуум-насосом, не показанным на чертеже, с помощью патрубка 26. В этом варианте корпус 22 экструдера должен иметь достаточную длину, чтобы при отходе поршня 24 уплотненная пробка из керамической массы надежно удерживала вакуум.

Поршень 24 экструдера (фиг. 3) выпол- нен цилиндрическим так, что площадь его поперечного сечения равна площади поперечного сечения поршня 4 основного пресса.

При зтом обеспечиваются хорошие ус- ловия для загрузки керамической массы из устройства для подготовки формуемой керамической массы в формующий поршневой пресс. Во-первых, здесь уменьшена возможность налипания керамической массы на стенки бункера-камеры 3, так как диаметр поршня 24 значительно меньше ширины поршня 4 (при формовании кирпича стандартного размера по обычной схеме). Во-вторых, исключена возможность пере- полнения бункера-камеры 3, поскольку порции керамической массы, перерабатывамые за один цикл, у основного и дополнительного прессов одинаковы. Надо отметить, что возможность переполнения вакуум-камеры у шнековых формующих агрегатов является общепризнанным их недостатком.

Устройство резки бруса 27 (фиг. 1) и сталкивания изделий на специальный конвейер включает в себя приемный столик 28 с подпружиненным упором 29 и конечным выключателем 30, однострунный резчик 31 для резки мерного бруса, а также многострунный резчик 32. Однострунный резчик 31 мерного бруса установлен с возможностью поворота на оси 33 (фиг. 4) и связан с приводом, в качестве которого может быть использован либо гидроцилиндр 34, либо система рычагов, взаимодействующая с поршнем 4 формующего пресса.

Многострунный резчик включает в себя гидроцилиндр 35, рамку с упорами 36 для резки бруса на готовые изделия путем продавливания сквозь струны 37 и выталкивания изделий на специальный конвейер 38.

Агрегат для формования керамических изделий работает следующим образом.

Исходная керамическая масса загружается в бункер экструдера 20. Рабочая жидкость от насосной станции одновременно поступает в полости гидроцилиндров основного пресса и экструдера, обеспечивая движение их поршней в противофазе, При подаче жидкости в примыкающую к поршню 4 полость основного гидроцилиндра 6 обеспечивается холостой ход поршня 4 в крайнее заднее положение и рабочий ход поршня 24 экструдера, при котором происходит предварительное уплотнение керамической массы, ее продавливание через решетку 21 и попадание в бункер-камеру 3 поршневого пресса. Не прошедшие скеозь решетку 21 посторонние включения (камни, корни растений и т.д.) транспортируются поршнем 24 в копильник 23, откуда по мере наполнения выгружаются через торцовую задвижку 25.

Если керамическая масса предварительно очищена от посторонних включений, то она при рабочем ходе поршня 24 продавливается через торцовую решетку в бункер- камеру 3. При этом поршень не доходит до решетки, оставляя уплотненную пробку из керамической массы. Продавленная через решетку керамическая масса может быть подвергнута вакуумированию в бункер-камере 3,

При движении поршня 4 формующего пресса назад скорость значительно превышает скорость его рабочего хода за счет разницы в площадях сечений полостей гидроцилиндра 6, В это время керамическая масса из бункера-камеры 3 загружается в корпус 2 на участке загрузки.

После достижения поршнем 4 крайнего заднего положения переключается на обратный ход поршень 24 экструдера и начинается сравнительно медленный рабочий ход штока 5 основного гидроцилиндра б вместе с поршнем 4. В это время включаются в работу дополнительные гидроцилиндры 7, под воздействием которых поршень 4 совершает одно или несколько возвратно- поступательных движений. При движении

поршня вперед керамическая масса перемещается из зоны загрузки в закрытую часть корпуса 2 пресса и предварительно уплотняется. При обратном движении поршня в образовавшуюся полость догружается керамическая масса из бункера-камеры 3. Эти быстрые возвратно-поступательные движения накладываются на сравнительно медленное движение поршня 4 вперед под воздействием основного гидроцилиндра б и заканчиваются при достижении поршнем 4 определенного положения, например середины длины участка загрузки. К этому моменту величина порции керамической массы под поршнем в 1,5-3 раза превышает ту, что была бы без дополнительных гидроцилиндров 7.

При дальнейшем рабочем движении поршня 4 происходит уплотнение керамической массы. Воздух из нее выходит через клапан 11, открытый за счет усилия толкателя 12. Закрытие клапана 11 происходит под воздействием пружины 18 при отключении толкателя 12. Затяжка пружины 18 может регулироваться гайкой. Отключение толкателя 12 происходит по сигналу датчика 13. Сигнал формируется в фиксированном положении поршня 4, связанного с линейкой 14. Это положение поршня 4 подбирается экспериментально так, чтобы, с одной стороны, обеспечить выход максимального количества воздуха, ас другой не допустить утечек керамической массы через щель клапана при наращивании давления до величины начала течения, поскольку при попадании керамической массы в щель клапан 11 не будет функционировать.

При достижении давления начала течения керамическая масса выдавливается поршнем 4 через прессовую головку 9 и мундштук 10 в виде бруса на приемный столик 28. Степень обжатия керамической массы при формовании бруса практически одинакова во всех направлениях благодаря указанному выше подбору соотношения размеров сечения поршня 4 и бруса. Поэтому сведены до минимума градиент скоростей и неравномерность давлений по сечению бруса. Торец бруса доходит до подпружиненного упора 29, который воздействует на конечный выключатель 30, формующий сигнал на переключение основного гидроцилйндра 6 с рабочего на обратный ход. В процессе движения поршня 4 назад с повышенной скоростью линейка 14 формирует сигнал датчика 13 на включение толкателя 12. Толкатель 12 через рычажную систему 16 воздействует на стержень 17, перемещая клапан 11 вниз. Нижняя полость клапана разрушает уплотненную корку керамической массы, неизбежно остающуюся

на всех гранях корпуса, в том числе и на верхней, и образует кольцевую щель для прохода воздуха. Величина хода клапана 11 (следовательно, размер кольцевой щели для выхода воздуха) может регулироваться болтом 19,

После переключения основного цилиндра 6 на обратный ход начинается рабочий ход экструдера, а резчик 31 при повороте вокруг оси 33 отрезает от бруса отрезок

определенного размера. Поворот резчика 31 осуществляется либо от гидроцилиндра 34, либо через систему рычагов от поршня 4 формующего пресса. Далее рамка с упорами 3.6 при помощи гидроцилиндра 35

перемещает брус в направлении, перпендикулярном оси пресса, продавливая его сквозь струны 37. При этом брус разрезается на изделия, которые сталкиваются на специальный конвейер 38, после чего рамка

с упорами 36 возвращается в исходное положение. Далее цикл повторяется.

Описанный формующий агрегат обеспечивает при выбранных параметрах насосной станции повышение производительности

на 15-30% в сравнении с прототипом. 15%- ное увеличение производительности достигается уже при однократном быстром возвратно-поступательном движении поршня от вспомогательных гидроцилиндров в

момент загрузки.

Соответственно снижаются удельные показатели: энергоемкость, металлоемкость, причем это особенно рельефно проявляется в миниагрегатах, где минимизация удельных показателей крайне необходима.,

Использование управляемого клапана позволяет повысить качество формуемых изделий за счет лучшего удаления воздуха.

Улучшение качества проявляется, прежде всего, в снижении брака и дефектов бруса- трещин, .

Формула изобретения

1. Агрегат для формования керамических изделий, включающий формующий поршневой пресс с участком загрузки, прессующей головкой и гидроцилиндром привода поршня и сообщенное с участком загрузки формующего пресса устройство подготовки формуемой массы с экструде- ром, имеющим решетку на выходной его части, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности агрегата, привод поршня снабжен по крайней мере одним дополнительным гидроцилиндром, ход поршня которого соответствует длине участка загрузки, а его диаметр не превышает радиуса гидроцилиндра привода поршня.

2. Агрегат поп, 1,отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий, формующий поршневой пресс снабжен подпружиненным клапаном выпуска воздуха с электромагнитным толкателем и датчиком сигнала, взаимодействующим с поршнем формующего пресса, при этом датчик сигнала включен в электроцепь управления толкателя.

3. Агрегат по п. 1,отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости, торцевая рабочая поверхность поршня формующего пресса и поверхность выходной части прессующей головки выполнены в виде пропорциональных прямоугольников с коэффициентом пропорциональности не менее 1,3.

4. Агрегат по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий, экструдер устройства подготовки формуемой массы выполнен в виде дополнительного цилиндрического поршневого пресса, при этом площади поперечных сечений поршней дополнительного и формующего прессов равны,

л-л