Устройство для непрерывного прессования изделий из порошков

 

Изобретение относится к устройствам для непрерывного прессования изделий из порошков, преимущественно коксо-пековых композиций. Цель - расширение технологических возможностей за счет обеспечения прессования композиций с различными вариациями наполнителя и связующего, их гранулометрического состава и процентного соотношения. Бункеры дозатора 41 загружаются наполнителем и в зависимости от применяемой коксо-пековой композиции устанавливают определенные углы наклона лопастей 49 вала 48, после чего наполнитель поступает в зигзагообразную полость цилиндра, захватывается шнеком, перемещается и смешивается со связующим, поступающим из системы подачи связующего. После этого смесь выдавливается в полость матрицы 1, затем в полость мундштука 2, где уплотняется формующей клиновой поверхностью 4 пуансона. 9 ил.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к устройствам для непрерывного прессования изделий из порошков, преимущественно коксо-пековых композиций.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет обеспечения прессования композиции с различными вариациями наполнителя и связующего, их гранулометрического состава и процентного соотношения.

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 Ж-Ж на фиг. 7; на фиг. 9 разрез по И-И на фиг. 7.

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 11 подшипников, 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 14.

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 его калибрующей зоны и снабжен приемным лотком 18.

Кроме всего этого, устройство снабжено персональным компьютером 19, системами вакуумирования 20-24, подачи эмульсии (жидкости) и связующего регулируемого привода и гидропривода, датчиками 25-28 фиксации давления, контроля температуры, содержания связующего и степени герметизации, установленными на матрице 1 пуансона 3, мундштука 2 и блока 10 подачи массы соответственно. Выход компьютера 19 соединен с системами 20-24, а выход с датчиками 25-28.

Датчики 25, 26, 27 выполнены в виде рабочих элементов с электронными ячейками (не показаны).

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 показана).

Рабочий элемент датчика 26 контроля температуры закреплен в теле пуансон 3 (в его торце) и выполнен в виде гильзы 33 с температурой 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 параллельно расположенных 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 в виде соединенных между собой полых цилиндров с вертикальным и горизонтальным участками 39, 40. 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 снабжена вакуумными патрубками 42, соединенными с системой 20 вакуумирования и установленным 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 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 23 регулируемого привода.

В радиальных отверстиях 55 вала 48 установлены оси 56 с шестернями 57. Оси 56 размещены во втулках 58, закрепленных на вале 48. На осях 56, расположенных внутри полости цилиндра блока 10, жестко установлены лопасти 49, а оси 56, расположенные вне полости цилиндра блока 10, на выходном конце вала 48 снабжены штурвалом-фиксатором 59, имеющим возможность поворота совместно с осью 56. Штурвал-фиксатор закреплен на валу 48 болтом 60. В осевом отверстии 61 вала 48 установлены направляющие 62 с зубчатой нарезкой 63 с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси вала 48. Каждая шестерня 57 расположена между двумя направляющими 62.

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 25 гидропривода 25, и датчик 27.

Устройство работает следующим образом. Вначале устройство подготавливается к длительной автономной работе. Загружаются бункеры (не указаны) дозатора 41 наполнителем и проверяется работа систем 20, 21, 22, 23, 24 обеспечения автономности и всех остальных узлов и механизмов. После окончания подготовки в компьютер 19 закладывается составленная программа. В программу входят основные технологические параметры: давление формования, температура массы, содержание количества связующего, степень герметизации, скорость выдавливания изделий из калибрующей зоны мундштука и вспомогательные параметры: сечение калибрующей зоны, плотность изделий, длина изделий, количество изделий, угла наклона лопастей и т.д.

В зависимости от применяемой коксо-пековой композиции устанавливают определенные углы наклона лопастей 49. В данном устройстве возможно установить одинаковый угол наклона лопастей 49 в каждом ряду, расположенных вдоль вала 48. Т.е. можно установить четыре варианта наклона лопастей 49, причем лопасти могут быть повернуты как по часовой стрелке, так и против нее.

Чтобы изменить наклон лопасти 49, нужно открутить болт 60 и повернуть штурвал-фиксатор 59 на нужный угол. При этом на такой же угол повернутся лопасти 49 соответствующего ряда. После этого снять штурвал-фиксатор 59 с оси 56, имеющей шлицевое соединение со штурвалом-фиксатором 59. Установив штурвал-фиксатор 59 опять на оси 56 и вдоль вала 48, фиксируют его болтом 60.

Компьютер 19 выдает команду на включение привода (не показано), создания крутящего момента 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 цилиндра, захватывается шнеком, перемещается и смешивается с поступающим по каналу 44 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 24 гидропривода.

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 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.

Так контролируется и регулируется количественное и качественное (гранулометрический состав) изменение 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 выпрессовки массы неизменна.

В процессе работы устройства исполнительный орган 16 по команде из компьютера 19 отрезает изделия определенной длины.

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

Таким образом, данное устройство позволяет установить любой фиксированный наклон лопастей 49, одинаковый для каждого ряда лопастей 49, расположенных вдоль вала 48, т.е. это устройство позволяет изменять наклоны лопастей 49 в зависимости от применяемого вида наполнителей и связующего, различного гранулометрического состава наполнителей, различного процентного отношения наполнитель связующее. Кроме этого, изменение наклона лопастей 49 позволяет подстраивать и регулировать производительность процесса смешивания по отношению к другим блокам устройства, а также позволяет оптимизировать работу устройства для каждого вида применяемой коксо-пековой композиции.

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, отличающийся тем, что устройство снабжено осями с шестернями, размещенными во втулках, штурвал-фиксаторами и направляющими с зубчатой нарезкой, вал выполнен с осевым и радиальными отверстиями, втулки размещены в радиальных отверстиях вала, направляющие в осевом отверстии вала с возможностью возвратно-поступательного перемещения и соединены с шестернями, лопасти бункера закреплены на осях, расположенных внутри полости цилиндра блока подачи, а штурвал-фиксаторы размещены на осях, расположенных вне полости цилиндра блока подачи на выходном конце блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9