Изостатическая установка горячего прессования с верхней загрузкой

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к устройствам горячего изостатического прессования, таких как изостатический пресс. Машина изостатического прессования содержит силовую раму и контейнер с верхней пробкой, соединенной с управляющим средством. Верхняя пробка под воздействием рабочего давления удерживается от смещения шиберной задвижкой, положение которой в пределах контейнера регулируется, прикрепленным к силовой раме узлом перемещения, захватный рычаг которого совершает работу с помощью гидравлического цилиндра. Управляющее средство расположено над силовой рамой и выполнено в виде гидравлической платформы с установленными по краям тяговыми стержнеобразными элементами, образующими упомянутое соединение с верхней пробкой. Обеспечивается предотвращение заклинивания верхней пробки и предотвращение ее осевого смещения при эксплуатации изостатической машины. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Предлагаемое изобретение касается области горячего изостатического прессования и относится к конструкциям изостатических прессов, оборудование которых в рабочих режимах блокирует осевое перемещение верхней пробки и осуществляет ее перемещение в условиях выгрузки/загрузки.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство изостатического прессования (см. DE2422344, кл. B22F3/04, публ. 1974 г. [1]).

Известное техническое решение [1] относится к конструкциям изостатических прессов для обработки в рабочей среде под давлением предварительно подвергнутых термическому воздействию порошковых материалов, находящихся в защитной оболочке.

Рассматриваемое изостатическое устройство имеет верхнюю погрузо-разгрузочную область и выполнено в виде контейнера с верхней защитной пробкой, открытие/закрытие которой обеспечивается посредством резьбового соединения.

Наличие резьбового сопряжения деталей существенно ограничивает допустимую массу верхней пробки и снижает точность установки, данная конструкция может быть успешно использована только для изостатических прессов малого размера.

При длительном периоде эксплуатации резьбовое соединение верхней пробки и контейнера, за счет избыточного давления, будет постепенно изнашиваться, сопровождаясь повреждением резьбовых витков, что может приводить к заклиниванию соединения и серьезной поломке оборудования.

Наиболее близким с точки зрения технической сущности к заявляемому изобретению является изостатическая установка QIH-122 Modular HIP производства компании Quintus Technologies (см. https://www.youtube.com/watch?v=MGAeEmtLLyM [2]).

Как видно известная изостатическая установка [2] содержит объемную силовую раму и цилиндрический контейнер с верхней пробкой, которая соединена с управляющим средством.

В состав указанного управляющего средства известной установки входит шиберный элемент, который имеет возможность блокирования/деблокирования верхней пробки, обеспечивая ее надежное удержание при непосредственном функционировании установки.

Управление шиберным элементом осуществляется автоматически с помощью приводной подсистемы, которая располагается сбоку по отношению к контейнеру и за счет работы захватного и опорного рычагов осуществляет поворотное движение шиберного элемента, который конструкционно имеет округлую форму, а ось его вращения проходит в области периферийной части, обеспечивая возможность выхода шиберного элемента за габаритные пределы контейнера.

Поскольку ось вращения шиберного элемента проходит через область его периферийной части, то при функционировании известной изостатической машины [2] невозможно исключать возникновение условий перекоса или заклинивания шиберного механизма, в частности, при его вращении, при этом наиболее вероятным заклинивание может происходить у крупноформатных шиберов сбалансированность и безвибрационность смещения, которых обеспечить крайне сложно и потребует использования дополнительного оборудования.

Также следует отметить, что в решении [2] не обеспечивается свободный и эргономично продуманный доступ к верхней пробке, что усложняет ее открытие/закрытие, а также создает трудности в случае планового технического обслуживания или ремонта.

Раскрытие изобретения

Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание обладающей высокими технико-эксплуатационными показателями изостатической прессовой машины, оборудование которой имеет возможность улучшенного и усовершенствованного контроля и управления состоянием верхней пробки, предназначенной для блокировки/деблокировки доступа к верхней части контейнера, через которую производится выгрузка/загрузка заготовок в изостатический пресс.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является реализация указанного назначения по созданию изостатической прессовой машины, конструктивное выполнение которой обеспечивает улучшение эргономичности и расширение функциональных возможностей при эксплуатации, а также повышение качества обустройства погрузо-разгрузочной области контейнера, проявляющееся в предотвращении заклинивания шиберной задвижки и верхней пробки.

Заданный технический результат, решающий указанную техническую проблему, достигается в результате того, что машина изостатического прессования содержит силовую раму и контейнер с верхней пробкой, соединенной с управляющим средством, при этом верхняя пробка, находясь под воздействием рабочего давления, удерживается от смещения шиберной задвижкой, положение которой в пределах контейнера регулируется, прикрепленным к силовой раме узлом перемещения, захватный рычаг которого совершает работу с помощью гидравлического цилиндра, при этом управляющее средство расположено над силовой рамой и выполнено в виде гидравлической платформы, имеющей предпочтительно плоское строение прямоугольной формы с ребрами жесткости с внешней стороны, причем по краям указанной гидравлической платформы установлены, по меньшей мере, четыре тяговых стержнеобразных элемента, которые образуют упомянутое соединение с верхней пробкой через промежуточные T-образные держатели.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения узел перемещения имеет установочное основание в виде двух смежных площадок, прилагающих с противоположных сторон к силовой раме. Установочное основание указанного узла перемещения может быть снабжено П-образным держателем, ограничивающим перемещение шиберной задвижки над контейнером.

Согласно частному варианту осуществления изобретения гидроцилиндр гидравлической платформы может быть расположен с внешней стороны в центральной части.

Используемые промежуточные Т-образные держатели крепятся к боковой части верхней пробки.

Смежные площадки узла перемещения имеют держатели со сквозными отверстиями для прохода через них тяговых стержнеобразных элементов.

Предлагается вниманию новая универсальная конструкция изостатического пресса, которая обладает высокими технико-эксплуатационными показателями и имеет возможность контроля и управления состоянием верхней пробки для выгрузки и разгрузки, создавая тем самым условия для успешной и надежной эксплуатации в том числе и при экстремальных нагрузках, что в свою очередь сопровождается эксплуатационной стабильностью и гарантией надежной, исключающей заклинивание, работы шиберного механизма и верхней пробки с возможностью ее полной блокировки, исключающей ее осевое смещение при появлении высокого давления.

Базовыми особенностями предлагаемой машины изостатического прессования с верхним погрузо-разгрузочным обустройством, согласно конкретному замыслу изобретения, является наличие узла перемещения и управляющего средства, конструкционное взаимодействие которых образует структуру, сочетающую в себе возможность контролируемого поднятия/опускания верхней пробки с исключением заклинивания, а также возможность блокировки верхней пробки путем перемещения также без заклинивания шиберной задвижки и при необходимости смены ее рабочего положения, блокируя тем самым возможное осевое смещение верхней пробки, обеспечивая максимальную эксплуатационную надежность даже в случае чрезмерно высоких нагрузок.

Причем указанный узел перемещения является основным в соответствии с изобретением и содержит захватный рычаг, который совершает работу с помощью гидравлического цилиндра, т.е. захватный рычаг надежно удерживает шиберную задвижку, исключая заклинивание последней и при помощи гидроцилиндра закрывает или открывает доступ к верхней пробке, в результате чего в “открытом” положении верхняя пробка доступна и ее можно поднять и опустить, а в “закрытом” положении верхняя пробка надежно заблокирована и ее осевое смещение при непосредственной работе изостата практически невозможно.

Вместе с тем управляющее средство расположено над силовой рамой и конструктивно представляет из себя гидравлическую платформу с установленными по ее краям тяговыми стержнеобразными элементами, образующими соединение с верхней пробкой, т.е. в случае смещения в сторону шиберной задвижки у управляющего средства имеется возможность беспрепятственного поднятия или опускания верхней пробки и осуществляется это с помощью тяговых элементов, которые согласно замыслу, нижними концами соединены с верхней пробкой, а верхними закреплены на указанной платформе, которая за счет гидропривода имеет возможность вертикально ориентированного перемещения.

Таким образом, представленная машина изостатического прессования с верхним погрузо-разгрузочным обустройством с учетом ее характеристик и технических особенностей образует совокупность признаков достаточных для достижения заданного технического результата, заключающегося в реализации назначения по созданию изостатической прессовой машины, конструктивное выполнение которой обеспечивает улучшение эргономичности и расширение функциональных возможностей при эксплуатации, а также повышение качества обустройства погрузо-разгрузочной области контейнера, проявляющееся в предотвращении заклинивания шиберной задвижки и верхней пробки, а также для решения указанной технической проблемы по созданию обладающей высокими технико-эксплуатационными показателями изостатической прессовой машины, оборудование которой имеет возможность улучшенного и усовершенствованного контроля и управления состоянием верхней пробки, предназначенной для блокировки/деблокировки доступа к верхней части контейнера, через которую производится выгрузка/загрузка заготовок в изостатический пресс.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой машины изостатического прессования;

На фиг. 2 представлен вид управляющего средства на машине изостатического прессования;

На фиг. 3 представлен вид узла перемещения на машине изостатического прессования в положении шиберная задвижка “закрыта”;

На фиг. 4 представлен вид узла перемещения на машине изостатического прессования в положении шиберная задвижка “открыта”.

Осуществление изобретения

Предлагаемая машина изостатического прессования поясняется конкретными примерами выполнения и реализации, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядным образом демонстрируют достижение указанной совокупностью существенных признаков заданного технического результата, а также решение указанной технической проблемы.

На фиг. 1-4 обозначены следующие части и элементы предлагаемой машины изостатического прессования:

1 – силовая рама;

2 – гидравлический цилиндр платформы;

3 – шиберная задвижка;

4 – верхняя пробка;

5 – гидравлический цилиндр перемещения шиберной задвижки;

6 – захватный рычаг;

7 – гидравлическая платформа;

8 – П-образный держатель;

9 – промежуточные Т-образные держатели;

10 – тяговые стержнеобразные элементы;

11 – смежные площадки;

12 – держатели со сквозными отверстиями;

13 – контейнер;

14 – ребра жесткости.

И так, предлагаемая машина изостатического прессования содержит силовую раму 1 и контейнер 13 с верхней пробкой 4 соединенной с управляющим средством.

Верхняя пробка 4, находясь под воздействием рабочего давления, удерживается от смещения шиберной задвижкой 3. Положение шиберной задвижки 3 в пределах контейнера 13 регулируется, прикрепленным к силовой раме 1 узлом перемещения, захватный рычаг 6 которого совершает работу с помощью гидравлического цилиндра 5.

Управляющее средство располагается над силовой рамой 1 и выполнено в виде гидравлической платформы 7 с установленными по ее краям четырьмя тяговыми стержнеобразными элементами 10, образующими собственно соединение с верхней пробкой 4.

Указанный узел перемещения в состав, которого входит захватный рычаг 6 и гидравлический цилиндр 5 имеет установочное основание в виде двух смежных площадок 11, прилегающих с противоположных сторон к силовой раме 1.

Указанное установочное основание снабжено П-образным держателем 8, ограничивающим перемещение шиберной задвижки над контейнером 13.

Гидравлический цилиндр 2 гидравлической платформы 7 расположен с ее внешней стороны в центральной части.

Гидравлическая платформа 7 с внешней стороны снабжена ребрами жесткости 14.

Согласно примеру реализации тяговых стержнеобразных элементов 10 имеется четыре, при этом концы тяговых стержнеобразных элементов 10 соединены с верхней пробкой 4 с помощью промежуточных Т-образных держателей 9.

Также упомянутые смежные площадки 11 узла перемещения имеют держатели 12 со сквозными отверстиями для возможного прохода через них тяговых стержнеобразных элементов 10.

Предлагаемая машина изостатического прессования работает следующим образом.

При сливе масла из поршневой полости гидравлического цилиндра 5 захватный рычаг 6 выдвигает шиберную задвижку 3 и устанавливает ее непосредственно над верхней пробкой 4, при этом положение шиберной задвижки 3 - является закрытым. При таком положении шиберной задвижки 3 верхняя пробка 4 надежно заблокирована и не имеет возможности осевого смещения ввиду воздействия давления, образуемого в контейнере 13.

При подаче масла в поршневую полость 5 захватный рычаг 6 выдвигает шиберную задвижку 3 из пространства над верхней пробкой 4. Для безопасности ход захватного рычага 6 ограничен П-образным держателем 8, в данном случае положение шиберной задвижки 3 – является открытым.

Рассмотренный узел перемещения шиберной задвижки 3 имеет установочное основание в виде двух смежных площадок 11 прилегающих с противоположных сторон к силовой раме 1.

Вместе с тем, при подаче масла в штоковую полость гидравлического цилиндра 2 гидравлической платформы 7 непосредственно шток упирается в силовую раму 1, а гильза с гидравлической платформой 7 перемещается вверх относительно силовой рамы 1, равномерно поднимая при этом без перекосов тяговыми стержнеобразными элементами 10 верхнюю пробку 4, удерживаемую промежуточными Т-образными держателями 9.

При сливе масла из штоковой полости гидравлического цилиндра 2 гильза с гидравлической платформой 7 и тяговыми стержнеобразными элементами 10 перемещается обратно планомерно вниз, опуская верхнюю пробку 4 ставя ее без перекосов на установочное место контейнера 13.

Следует отметить, что конструкционно гидравлическая платформа 7 прикреплена к гильзе гидравлического цилиндра 2, при этом шток гидравлического цилиндра 2 направлен вниз и упирается в силовую раму 1.

Наличие, согласно изобретению, узла перемещения и управляющего средства, образует систему, сочетающую в себе возможность контролируемого поднятия/опускания верхней пробки 4 с исключением заклинивания, а также важную с точки зрения изобретательского замысла возможность блокировки верхней пробки 4 за счет надежного перемещения шиберной задвижки 3, исключающего заклинивание последней и при необходимости смены ее рабочего положения, блокируя тем самым возможное осевое смещение верхней пробки 4, обеспечивая максимальную эксплуатационную надежность и защиту даже в случае чрезмерно высоких нагрузок.

Как следует из примера реализации узел перемещения содержит захватный рычаг 6, который совершает работу с помощью гидравлического цилиндра 5, т.е. захватный рычаг 6 удерживает шиберную задвижку 3, исключая заклинивание последней, и при помощи гидравлического цилиндра 5 закрывает или открывает доступ к верхней пробки 4, в результате чего в “открытом” положении верхняя пробка 4 доступна и ее можно поднять и опустить, а в “закрытом” положении верхняя пробка 4 надежно защищена и заблокирована, а ее осевое смещение при непосредственной работе изостата практически невозможно.

Кроме того, рассмотренное управляющее средство, конструктивно представляющее из себя гидравлическую платформу 7 с установленными по ее краям несколькими тяговыми стержнеобразными элементами 10, образующими соединение с верхней пробкой 4 обеспечивает возможность ее беспрепятственного и равномерного поднятия и опускания, исключая возможные перекосы и соответственно нежелательные заклинивания.

При этом предлагаемая машина изостатического прессования отличается упрощенной и эргономично обустроенной погрузо-разгрузочной частью, обеспечивая при этом улучшенный доступ при обслуживании.

Также, ввиду надежности и простоты конструкции ее возможно сочетать с крупногабаритными контейнерами для изостатического прессования.

Предлагаемое изобретение может найти широкое применение в промышленности и может быть использовано в качестве оборудования для проведения изостатического прессования материалов.

1. Машина изостатического прессования, содержащая силовую раму и контейнер с верхней пробкой, соединенной с управляющим средством, отличающаяся тем, что верхняя пробка, находясь под воздействием рабочего давления, удерживается от смещения шиберной задвижкой, положение которой в пределах контейнера регулируется прикрепленным к силовой раме узлом перемещения, захватный рычаг которого совершает работу с помощью гидравлического цилиндра, при этом управляющее средство расположено над силовой рамой и выполнено в виде гидравлической платформы, имеющей предпочтительно плоское строение прямоугольной формы с ребрами жесткости с внешней стороны, причем по краям указанной гидравлической платформы установлены четыре тяговых стержнеобразных элемента, которые образуют упомянутое соединение с верхней пробкой через промежуточные T-образные держатели.

2. Машина изостатического прессования по п. 1, отличающаяся тем, что узел перемещения имеет установочное основание в виде двух смежных площадок, прилагающих с противоположных сторон к силовой раме.

3. Машина изостатического прессования по п. 2, отличающаяся тем, установочное основание снабжено П-образным держателем, ограничивающим перемещение шиберной задвижки над контейнером.

4. Машина изостатического прессования по п. 1, отличающаяся тем, что гидроцилиндр гидравлической платформы расположен с внешней стороны в центральной части.

5. Машина изостатического прессования по п. 1, отличающаяся тем, что промежуточные Т-образные держатели крепятся к боковой части верхней пробки.

6. Машина изостатического прессования по п. 2, отличающаяся тем, что смежные площадки имеют держатели со сквозными отверстиями для прохода через них тяговых стержнеобразных элементов.