УСТАНОВКА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕРНОГО МАССИВА ИЗ ВСПЕНЕННОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к устройствам для изготовления изделий из вспененных материалов, например пенополистирола, и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
Известно устройство для изготовления плит из вспененных материалов (А.С. SU 1321606). Устройство содержит форму с заливочным окном, подвижными передней и задней стенками и механизмами их перемещения, толкатель со штоком и механизмом перемещения штока, верхнюю и нижнюю неприводные бесконечные ленты, охватывающие соответственно верхнюю и нижнюю стенки формы, конечные выключатели переднего и заднего положения толкателя, смесительную камеру, входы которой через управляемые клапаны связаны с линиями подачи исходных компонентов, средства управления механизмами перемещения с конечными выключателями переднего и заднего положения толкателя и реле времени. К недостаткам устройства следует отнести усложненность конструкции из-за неприводных бесконечных лент и достаточно сложную электронную систему управления получения плит различной длины.
Известно другое устройство для изготовления плит из вспененных материалов (Патент RU 2045405). Установка для непрерывного изготовления вспененного материала содержит загрузочное устройство, выполненное в виде сдвоенных патрубков с затворами, формующую камеру с зоной загрузки и зоной вакуумирования, стенки которой выполнены двойными и образуют полости, соединенные с системой подачи рабочего агента и системой вакуумирования. Формовочная камера снабжена передней передвижной стенкой и проходной камерой, примыкающей к выходному участку камеры, при этом проходная камера снабжена в верхней части приводной стенкой, осуществляющей неподвижную фиксацию сформованного элемента за счет его прижима сверху вниз, к донной стенке камеры.
Недостаток конструкции заключается в том, что приводная стенка не обеспечивает должного торможения и фиксации очередного сформованного элемента за счет сил трения, возникающих от давления этой стенки на верхний слой сформованного элемента. Вследствие этого, в момент формования следующего элемента, центральную часть уже сформованного элемента начинает выпирать наружу. Вместе с тем, на наружной поверхности сформованного элемента остаются следы от прижима приводной стенки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является установка формования профиля непрерывной длины из пенополистирола, (патент на полезную модель №40019, В 29 С 67/20, от 05.05.2004), в которой осуществляется формование профиля непрерывной длины из пенополистирола путем последовательного приформовывания каждого очередного сформованного элемента профиля к предыдущему, содержащей формовочную камеру, снабженную патрубками для соединения с системами подачи теплоносителя, вакуумирования и удаления конденсата, устройством для загрузки вспененных гранул полистирола (пенополистирола), подвижной передней стенкой, проходной камерой, примыкающей к торцу формовочной камеры и устройство для неподвижной фиксации сформованного элемента профиля выполненное в виде передвижного упора, взаимодействующего с торцом сформованного элемента, с возможностью неподвижной фиксации упора при каждом очередном формовании.
Недостаток устройства заключается в том, что профиль непрерывной длины, даже при условии правильной работы устройства, взаимодействующего с торцом сформованного элемента, с возможностью неподвижной фиксации при каждом очередном формовании, деформируется по всему поперечному сечению в длину от давления, возникающего в камере формования. Вследствие этого, в момент формования следующего элемента, торец уже сформованного элемента профиля непрерывной длины контактирующий со спекающейся массой следующего элемента начинает передвигаться из зоны формования в проходную камеру. Вместе с тем, объем формования следующего элемента непроизвольно бесконтрольно
увеличивается, а увеличение может достигать до 3%, что отражается на качестве формующегося элемента профиля непрерывной длины. Таким образом, происходит непрогнозируемое изменение удельной плотности формующегося элемента.
Недостатком изготовления крупномерных изделий на данной установке является, с нашей точки зрения, сам принцип изготовления деталей, а именно - формования профиля непрерывной длины из пенополистирола. Технология с применением установки формования профиля непрерывной длины из пенополистирола требует поперечную нарезку (торцовка) изготавливаемого «бесконечного» профиля на мерные детали, вследствие чего не рационально используется время технологического процесса производства, а установка имеет большие габаритные размеры.
При изготовлении единичных деталей на данной установке при первом формовании в формовочной камере устанавливается удаляемая затем заглушка, описание которой не вошло в формулу данной полезной модели, но без которой заявляемая установка не работоспособна.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является:
- создание установки с изменяемым объемом рабочей камеры, на которой можно изготавливать мерный массив из вспененного материала заданной длины, переходя от изготовления изделий одной длины к изготовлению изделий другой длины - при минимальной перенастройке - переустановке задней подвижной стенки;
- уменьшение бракованных изделий - изготовление мерного массива из вспененного материала (далее по тексту - блока) с заложенной плотностью, имеющего равномерную плотность в средней части изделия; за счет выполнения задней стенки установки подвижной, а также улучшение качества передней торцевой поверхности блока за счет выполнения передней стенки неподвижной, и за счет использования толкателя, в качестве которого при выталкивании готового блока из вспененного материала в камеру дополнительного охлаждения используется сжатый воздух от пневмоустановки;
- равномерность подачи гранул - за счет того, что устройство для загрузки вспениваемых гранул выполнено с телескопическим клапаном, отсекающим гранулы в формовочной камере и гранулы в системе пневмотранспорта, причем телескопический клапан выполнен из материала с низкой теплопроводностью, чтобы гранулы системы пневмотранспорта всегда оставались в сыпучем состоянии;
- уменьшение размеров и веса установки;
- уменьшение энергоемкости установки - за счет рационального разделения паровой и формовочной камер на отсеки;
- за счет уменьшения числа операций - исключения из технологического процесса, по сравнению с аналогом, операции торцовой отрезки;
- за счет использования в качестве толкателя при выталкивании готового блока в камеру дополнительного охлаждения струи сжатого воздуха от пневмоустановки, а также, за счет выполнения привода телескопического клапана пневматическим.
Заявляемая установка изготовления мерного массива из вспененного материала состоит: из паровой камеры, выполненной из паровых отсеков, внутри которой расположена формовочная камера, имеющая, в свою очередь, разбивку на зоны, соединенные с устройствами загрузки вспенивающихся гранул,
из камеры дополнительного охлаждения, примыкающей к формовочной камере,
из платформы с направляющими, примыкающей к нижней стенке камеры дополнительного охлаждения,
из подвижной задней стенки, имеющей возможность перемещения внутри формовочной камеры, внутри камеры дополнительного охлаждения и по платформе.
Формовочная камера состоит из неподвижно соединенных между собой передней, верхней, нижней и боковых стенок. В качестве шестой стенки формовочной камеры выступает либо подвижная задняя стенка, при изготовлении блока за один этап, либо
поверхность уже сформованного на первом этапе блока - при формовании длинномерного блока на втором этапе.
Передняя неподвижная стенка формовочной камеры оснащена одним, или несколькими толкателями, предназначенными для выталкивания готового блока в камеру дополнительного охлаждения. Толкатель может иметь различные формы выполнения - либо может быть выполненным в форме одного или нескольких поршней, либо - в виде дутьевого канала, соединенного с пневмоустановкой, заканчивающейся выходом дутьевого канала, заканчивающихся одним, или несколькими слоями сетки для равномерного распространения сжатого воздуха.
К формовочной камере, условно разделенной на зоны, граничащие с соответствующими паровыми отсеками, присоединено такое количество устройств для загрузки вспенивающихся гранул, которое обеспечивает равномерную загрузку гранулами рабочего объема - внутреннего пространства камеры, в котором происходит процесс формования блока.
К отсекам паровой камеры подводятся трубопроводы с системами подачи пара, вакуумирования и удаления конденсата.
Рабочий объем формовочной камеры может изменяться за счет изменения длины этой камеры, путем изменения положения подвижной задней стенки, а также за счет включения в работу необходимого количества зон формовочной камеры, связанных с соответствующими паровыми отсеками паровой камеры.
Подвижная задняя стенка имеет механизм зажима.
Камера дополнительного охлаждения - проходная камера, и имеет две боковые, верхнюю и нижнюю стенки, которые являются продолжением стенок формовочной камеры.
Нижняя стенка установки образована нижней стенкой формовочной камеры, нижней стенкой камеры дополнительного охлаждения, а также платформой, причем все эти поверхности расположены на одном уровне. Нижняя стенка выполнена с
направляющими, по которым перемещается подвижная задняя стенка, фиксирующаяся на ней посредством механизма зажима.
Устройство для загрузки вспениваемых гранул может иметь телескопический клапан, разделяющий пространство в формовочной камере и пространство в системе пневмотранспорта, причем телескопический клапан выполнен с применением материала с низкой теплопроводностью, чтобы вспениваемые гранулы системы пневмотранспорта всегда оставались в сыпучем состоянии. Привод телескопического клапана может быть выполнен пневматическим.
Установка снабжена измерительным устройством, отображающим расстояние от передней до задней стенки. В простейшем случае - это устройство может быть выполнено в виде размеченной шкалы.
Стенки формовочной камеры и камеры охлаждения могут быть выполнены из металлического таврового профиля с ребрами жесткости из двутавровых балок для обеспечения высокой жесткости всей установки.
На фиг.1 приведен чертеж установки - вид спереди с местными разрезами и поперечный схематичный разрез паровой камеры, где: 1 - паровая камера; 2 - трубопроводы с системами подачи пара и вакуумирования; 3 - трубопровод системы удаления конденсата; 4 - формовочная камера; 5 - устройство для загрузки вспенивающихся гранул; 6 - телескопический клапан; 7 - верхняя стенка формовочной камеры; 8 - нижняя стенка установки; 9 - боковые стенки формовочной камеры; 10 - передняя стенка; 11 - толкатель; 12 - задняя подвижная стенка; 13 - механизм зажима; 14 - камера дополнительного охлаждения; 15 - направляющие; 16 - платформа; 17 - сформованный блок.
Работа. Установка изготовления мерного массива из вспененного материала работает по принципу стадийного технологического процесса (1 - стадия загрузки гранул и формования блока, 2 - стадия охлаждения блока, 3 - стадия выгрузки), заканчивающегося изготовлением блока с заданными размерами (ширина, высота, длина), где для каждого
нового блока длину технологически можно изменять, задавая рабочей объем формовочной камеры.
Изготовление блока может производиться, в зависимости от заданного размера блока, в один, либо два этапа. Если длина блока меньше, либо равна длине формовочной камеры, изготовление производится за один этап, если больше - за два.
Первый этап работы установки заключается в установке задней подвижной стенки 12, фиксируемой на направляющих 15 нижней стенки установки 8 при помощи механизма зажима 13, например, с использованием тормозных колодок. Таким образом, создается рабочий объем формовочной камеры 4 между передней стенкой 10 и задней подвижной стенкой 12.
Далее, через устройство для загрузки вспенивающихся гранул 5 осуществляется загрузка в рабочий объем формовочной камеры 4 вспенивающихся гранул. При загрузке нужного количества гранул срабатывает телескопический клапан 6, перекрывающий попадание гранул в формовочную камеру 4.
Далее производится активизация паровых отсеков паровой камеры 1, связанных с рабочим объемом формовочной камеры 4 посредством известной последовательности технологических операций (подача пара, вакуума через трубопроводы с системами подачи пара и вакуумирования 2 и удаления конденсата через трубопровод системы удаления конденсата 3). Вследствие чего происходит формование блока.
Далее производится разъединение механизма зажима 13 и направляющих 15, что позволяет задней подвижной стенке 12 и сформованному блоку 17 при внешнем воздействии перемещаться внутри установки. При помощи толкателя 11 изготовленная часть сформованного блока 17 и задняя подвижная стенка 12 перемещаются из формовочной камеры 4 в камеру дополнительного охлаждения 14 для выдержки сформованного блока 17 в течение расчетного времени. После этого отодвигается задняя подвижная стенка 12, сформованный блок 17 выталкивается из камеры дополнительного
охлаждения 14 и выкатывается на платформу 16. С платформы 16 сформованный блок 17 снимают. На этом процесс изготовления одного мерного массива из вспененного материала закончен.
На втором этапе производится изготовление недостающей части блока. Он заключается в повторении последовательности вышеописанных операций при использовании в качестве шестой стенки формовочной камеры поверхности уже изготовленной части блока 17. Для этого при помощи толкателя 11 изготовленная часть блока перемещается в камеру дополнительного охлаждения 14. К поверхности уже сформованного блока приформовывается недостающая до заданного размера часть. Далее производится проталкивание блока внутри установки по направляющим 15 для дополнительного охлаждения, а после расчетного времени выдержки блок полностью выталкивается на платформу 16 и снимается с нее.
При использовании в качестве толкателя сжатого воздуха от пневмоустановки, воздух под давлением проходит через многослойную сетку и равномерно давит на торцевую поверхность сформованного блока, передвигая его внутри установки на заданное расстояние.
Пример выполнения заявляемой полезной модели:
Установка изготовления мерного массива из вспененного материала - пенополистирола (далее по тексту - установка) имеет габаритные размеры 1800×800×7200 мм (высота × ширина × длина), где длина 3400 мм приходится на формовочную часть установки с камерой охлаждения и пневматическим приводом толкателя, а длина 3800 мм - приходится на платформу с направляющими.
Корпус установки выполнен сварным из стальных деталей, в свою очередь, изготовленных из типового черного металлопроката (уголок, швеллер, лист, двутавровая балка, тавровый профиль, профильная труба и т.п.). Для обеспечения высокой жесткости
и прочности всей установки в качестве основных прочностных элементов использованы ребра жесткости таврового профиля и двутавровых балок. Ответственные узлы установки выполнены с применением теплостойких и нержавеющих сталей, цветного металлопроката, а также с применением материалов с низкой теплопроводностью.
Установка состоит из паровой камеры с размерами 1140×670×1200...1500 мм (высота × ширина × длина), разделенной на четыре паровых отсека с системами подачи пара, вакуумирования и удаления конденсата. Внутри паровой камеры расположена формовочная камера с размерами 1030×520×1200...1500 мм (высота × ширина × длина), условно разделенная на зоны, примыкающие к соответствующим отсекам паровой камеры. Формовочная камера состоит из неподвижно соединенных между собой стенок: передней стенки, оснащенной толкателем, верхней, нижней и двух боковых стенок, а также - шестой подвижной стенки. Камера дополнительного охлаждения имеет две боковые, верхнюю и нижнюю стенки, которые являются продолжением стенок формовочной камеры и образуют внутренний размер камеры 1030×520×1200...1500 мм (высота × ширина × длина). Платформа в транспортном положении установки поставляется отдельным узлом, а на месте монтажа установки пристыковывается по посадочным местам к нижней стенке камеры дополнительного охлаждения. Также установка имеет устройство загрузки вспенивающихся гранул с телескопическим клапаном и применением в качестве привода пневматического цилиндра. Телескопический клапан спроектирован с целью отсекания гранул в формовочной камере и гранул в системе пневмотранспорта по двум различным поверхностям клапана, выполнен с применением материалов с низкой теплопроводностью (оргстекло, текстолит, фторопласт, паронит), чтобы гранулы системы пневмотранспорта всегда оставались в сыпучем состоянии. Установка имеет подвижную заднюю стенку, которая может перемещаться внутри формовочной камеры, внутри камеры дополнительного охлаждения и по платформе за счет Т-образных направляющих, а также фиксирующаяся на
направляющих посредством механизма зажима приводимого в действие пневматической тормозной камерой. На всей длине установки от неподвижной передней стенки до подвижной задней стенки расположено измерительное устройство в виде размеченной шкалы, отображающей в любом положении подвижной задней стенки значение расстояния между стенками.
Установка изготовления мерного массива из вспененного материала изготавливается с тремя вариантами выполнения толкателя. Первый вариант - это когда толкатель на неподвижной передней стенке выполнен в виде дискового поршня с приводом от пневматического цилиндра. Второй вариант - толкатель выполнен немеханическим, в виде пневмосистемы находящейся на передней неподвижной стенке с рассекающей многослойной сеткой, через которую в момент выталкивания блока пенополистирола проходит сжатый воздух и своим потоком выдувает блок на необходимое расстояние. Третий вариант - это когда применяются в совокупности в одной установке оба вида толкателя и дисковый поршень и немеханическая выдувающая пневмосистема.
Установка имеет производительность по выпуску пенополистирольных блоков в пределах 5...10 куб.м в час в зависимости от качества исходного сырья (полистирола вспенивающегося). Установка потребляет пар с давлением до 0,5 кгс/кв.см в количестве до 200 кг в час, сжатый воздух давлением до 10 атм. в количестве до 3 куб.м в час. Размер выпускаемых блоков: 1030×520×1000 - 3000 мм (высота × ширина × длина). Норма обслуживания установки - 1 человек.