устройство для непрерывного прессования изделий из порошка

Формула изобретения

Устройство для непрерывного прессования изделий, преимущественно коксопековых композиций, содержащее матрицу с мундштуком, пуансон, загрузочный бункер, нагреватели и системы вакуумирования и подачи эмульсии и связующего, причем загрузочный бункер выполнен в виде герметичного блока подачи, герметичного дозатора и валов с лопастями, а мундштук выполнен с затвором-отсекателем и приемным лотком, при этом блок подачи выполнен в виде двух цилиндров, соединенных между собой с полостью матрицы, нагревателями и системами вакуумирования и подачи эмульсии и связующего, дозатор закреплен на верхнем цилиндре, а валы соединены друг с другом, с дозатором и приводом шестеренчатой передачей и выполнены со шнеками в зоне входного отверстия верхнего цилиндра и выходного отверстия нижнего цилиндра, отличающееся тем, что вал верхнего цилиндра блока подачи выполнен с продольными и поперечными сообщенными между собой отверстиями, а лопасти верхнего цилиндра выполнены с поперечными отверстиями, причем оси отверстий в лопастях перпендикулярны плоскостям этих лопастей и сообщены с продольным отверстием вала, а образующие поперечных отверстий вала касательны к сечению продольного отверстия вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для непрерывного прессования изделий из порошков, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. СССР N 20552318.

Целью изобретения является улучшение качества изделий за счет повышения равномерности подачи связующего и его смешивания с наполнителем.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке В на фиг. 1; на фиг. 4 разрез по Г-Г на фиг. 1; на фиг. 5 вид по стрелке Д на фиг. 4; на фиг. 6 разрез по Б-Б на фиг. 2; на фиг. 7 разрез по Е-Е на фиг. 1; на фиг. 8 разрез по К-К на фиг. 7; на фиг. 9 вид по стрелке Н на фиг. 7; на фиг. 10 разрез по И-И на фиг. 8.

Устройство для непрерывного прессования изделий из порошков содержит матрицу 1 с мундштуком 2, пуансон 3, торец которого выполнен в виде клиновой поверхности 4 с началом 5, концом 6 и зазором 7 между ними. Между мундштуком 2 и матрицей 1 установлена дополнительная секция 8. Матрица 1 выполнена с отверстием 9 и снабжена герметично выполненным блоком 10 подачи массы. Пуансон 3 выполнен с возможностью вращательного движения в корпусе подшипников 11, закрепленном в матрице 1, и снабжен зубчатым колесом 12.

Конец 6 торца пуансона 3 имеет скос 13, который образует камеру 14, примыкающую к зазору 7. На боковой поверхности пуансон 3 снабжен экструдером 15, выход которого соединен зазором 7 с камерой 1. Мундштук 2 снабжен исполнительным органом 16, выполненным в виде затвора-отсекателя/ножа/, который расположен в направляющих /не показано/ фланца 17 с возможностью осевого перемещения перпендикулярно оси устройства. Фланец 17 закреплен в торце мундштука 2 в конце калибрующей зоны и снабжен приемным лотком 18.

Кроме всего этого, устройство снабжено персональным компьютером 19, системами вакуумирования 20, подачи эмульсии /жидкости/ и связующего 22, регулируемого привода 23 и гидропривода 24, датчиками фиксации давления 25, контроля температуры 26, содержания связующего 27 и степени герметизации 28, установленными на матрице 1, пуансоне 3, мундштуке 2 и блоке 10 подачи массы соответственно. Выход компьютера 19 соединен с системами 20-24, а вход с датчиками 25-28. Датчики 25, 26, 27 выполнены в виде рабочих элементов с электронными ячейками /не показано/.

Рабочий элемент датчика 25 фиксации давления закреплен на боковой поверхности матрицы 1 /в нижней части/ соосно с пуансоном 3 через кронштейн 29 и выполнен в виде гидрокамеры 30 с эластичной мембраной 31. Гидрокамера 30 через эластичную мембрану 31 соединена с пуансоном 3 сферой 32 противоположно клиновой поверхности 4. Гидрокамера 30 снабжена манометром /не показан/.

Рабочий элемент датчика 26 контроля температуры закреплен в теле пуансона 3 /в его торце/ и выполнен в виде гильзы 33 с термопарой 34 внутри. Гильза 33 расположена параллельно оси пуансона 3 в термоизоляционном кожухе 35. Основание гильзы 33 повторяет плоскость клиновой поверхности 4. Датчик 26 соединен с входом компьютера 19 через токосъемное приспособление 36.

Рабочий элемент датчика 27 контроля содержания связующего выполнен в виде двух одинаковых расположенных параллельно друг к другу в зоне пластической деформации /в мундштуке 2/ пластин 37 с изолированными электродами 38, закрепленными радиально в его теле.

Герметичный блок 10 подачи массы выполнен в виде соединенных между собой полых цилиндров с вертикальным 39 и горизонтальным 40 участками. Блок 10 закреплен на боковой поверхности матрицы 1 и снабжен герметично выполненным дозатором 41, соединенным с началом его зигзагообразной полости. Конец полости цилиндров блока 10 через отверстие 9 в матрице 1 соединен с ее полостью. На вертикальном участке 39 полость блока снабжена вакуумными патрубками 42, соединенными с системой 20 вакуумирования и установленными там же датчиком 28 контроля степени герметизации. На горизонтальном участке 40 полость блока 10 снабжена форсунками 43, соединенными с системой 21 подачи эмульсии каналами 44, соединенными с системой 22 подачи связующего нагревателями 45 и соосно расположенными с возможностью вращательного движения в подшипниках 46, закрепленных в крышках 47, валами 48 с лопастями 49 и шнеками 50. Крышки 47 закреплены в блоке 10 и по отношению к валам 48 выполнены герметично /не показано/, и валы 48 связаны между собой шестеренчатой передачей 51, соединенной с шестерней 52 дозатора 41 и шестерней 53 привода 54. Привод 54 подсоединен к системе регулируемого привода 23.

Вал 48 и лопасти 49 верхнего цилиндра горизонтального участка 40 со стороны шнека 50 снабжены дополнительными каналами, выполненными в виде продольных цилиндрических отверстий 55 в вале 48 и в лопастях 49, и цилиндрических поперечных отверстий 56, расположенных по сечению лопастей 49 и вала 48. Поперечные отверстия 56 соединены с продольными отверстиями 55 в лопастях 49 и в вале 48. Образующая цилиндрических поперечных отверстий 56 выполнено по касательной к сечению продольного отверстия 55 в вале 48. Продольные отверстия 55 в лопастях 49 выполнены перпендикулярно их плоскостям. Для подачи связующего отверстия 55 в вале 48 соединены с системой 22.

В устройстве может быть предусмотрен автоматический отвод и подвод мундштука 2 с разным сечением калибрующей зоны. При этом на каждом мундштуке 2 устанавливается исполнительный орган 16, соединенный с системой гидропривода 24, и датчик 27.

Устройство работает следующим образом. Вначале устройство подготавливается к длительной автономной работе. Загружаются бункеры /не показаны/ дозатора 41 наполнителем и проверяется работа систем обеспечения автономности /20, 21, 22, 23, 24/ и всех остальных узлов и механизмов. После окончания подготовки в компьютер закладывается составленная программа. В программу входят такие технологические параметры, как давление формования, температура массы, содержание количества связующего, степень герметизации, скорость выхода изделий из калибрующей зоны мундштука, сечение калибрующей зоны, плотность изделий, длине изделий, количество изделий и т.д.

Компьютер 19 выдает команду на включение привода создания крутящего момента /не показано/ на пуансоне 3 через колесо 12 и команды к системам 20-24, после чего устройство начинает работать в автоматическом режиме. В блоке 10 подачи массы наполнитель начинает поступать из дозатора 41 в зигзагообразную полость верхнего цилиндра, захватывается шнеком 5, перемещается и смешивается с поступающим как по каналу 44, так и трубопроводу 57, отверстию 55 в вале 48, отверстиям 56 вала и лопастей, отверстиям 55 лопастей связующим от системы 22 подачи связующего. На верхнем горизонтальном участке 40 полости происходит высокоскоростное перемешивание перечисленных компонентов лопастями 49 вала 48. На среднем происходит усреднение полученной массы в среднескоростном режиме. На нижнем происходит охлаждение массы впрыскиванием эмульсии через форсунки 43 и принудительное выдавливание ее через отверстие 9 в полость матрицы 1. Масса захватывается витками экструдера 15 /пуансона 3/ и продавливается в полость мундштука 2. При этом по команде из компьютера 19 исполнительным органом 16 выход из мундштука 2 перекрыт /замкнут/. После заполнения массой полости мундштука 2 образуется формуемая поверхность объема массы, находящейся в его полости, и начинается уплотнение ее формующей клиновой поверхностью 4 пуансона 3.

В мундштуке 2 происходит уплотнение массы за счет непрерывного вдавливания в формуемую поверхность бесконечно малых ее объемов, поступающих под клиновую поверхность 4 из камеры 14, при этом увеличивается плотность массы в объеме зон деформации и калибра и создается давление этого объема массы на клиновую поверхность 4 пуансона 3. Давление массы передается через пуансон 3, сферу 32, эластичную мембрану 31 и воспринимается жидкостью гидрокамеры 30, т. е. воспринимается датчиком 25 и фиксируется компьютером 19. При достижении заданного программой давления компьютер 19 дает команду системе гидропривода 24.

Открывается выход мундштука 2 и масса начинает выдавливаться из зоны калибра мундштука 2 в виде готового изделия на приемный лоток 18. Начинается устойчивая работа устройства, которая контролируется и при необходимости оперативно перестраивается компьютером 19.

При увеличении или уменьшении количества связующего в массе по отношению к наполнителю изменяется емкость между пластинами 37 датчика 27, т.к. связующее /каменноугольный пек в данном случае/ является диэлектриком, количественное изменение которого приводит к изменению емкости, и компьютер 19 дает соответствующую команду системе 22 на уменьшение или увеличение соответственно подачи связующего.

Также контролируется и регулируется количественное и качественное /гранулометрический состав/ изменения наполнителя путем увеличения или уменьшения подачи связующего соответственно. При увеличении или уменьшении от заданного уровня температуры формуемой массы уменьшается или увеличивается соответственно подача эмульсии через форсунку 43 в полость блока 10. При изменении степени герметизации устройства или увеличения газовыделения массы соответственно изменяется производительность системы 21. При увеличении давления формования от заданного уменьшается производительность блока 10, при уменьшении наоборот, при этом скорость выхода заготовки неизменна. В процессе работы устройства исполнительный орган 16 по команде из компьютера 19 отрезает изделия определенной длины.

После формирования заданного количества изделий определенного диаметра и длины устройства автоматически перестраивается на другой размер изделий. Происходит автоматическая смена мундштуков 2. При этой же скорости выхода заготовок компьютер 19 перестраивает только производительность блока 10 подачи массы и производит контроль и оперативное управление аналогично вышеописанному.

Таким образом, применение в описанном устройстве дополнительных каналов позволяет исключить пульсации подачи пека за счет стабилизации его вводимого количества. При создании сопротивления вводу пека по основным каналам будет увеличиваться скорость ввода пека через дополнительные каналы и наоборот. Выполнение продольных отверстий перпендикулярно плоскости лопасти, а также выполнение поперечных отверстий параллельно касательной также снижает сопротивление вводу пека в блок, что стабилизирует его подачу и в совокупности с вышеизложенным повышает эффективность подачи связующего. Кроме этого, выполнение значительного количества продольных и поперечных отверстий, а также возможность ввода связующего в зону смешивания массы через вал и лопасти значительно увеличивает поверхность соприкосновения пека с коксом в большом объеме, что повышает эффективность его смешивания с коксом и исключает окомкование смешиваемой массы.

Использование предлагаемого устройства позволяет за счет повышения эффективности подачи связующего и его смешивания с наполнителем увеличить выход годных заготовок после формования и термообработки, что соответствует увеличению производительности в 1,5 раза.