УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ
MOULDING SAND PACKING DEVICE

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении литейных форм.
Известно устройство для уплотнения формовочной смеси, содержащее основание, подъемный стол, опоку, импульсную головку, установленную стационарно над опокой и связанную с системой подачи сжатого газа, решетчатую прессующую плиту, установленную в нижней части импульсной головки с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно нее в направлении опоки (см., например, патент США N 3807483, кл. В22С 15/28, 1974).
В известном устройстве подвижность решетчатой прессующей плиты (она же - рассекатель) позволяет дополнительно механически уплотнять формовочную смесь после ее уплотнения сжатым газом и тем самым повысить равномерность распределения плотности смеси по ее объему, однако для перемещения плиты в известном устройстве предусмотрен отдельный поршневой привод, что усложняет конструкцию и требует дополнительных энергозатрат. Кроме того, статическое прижатие плиты к верхней поверхности смеси менее эффективно с точки зрения уплотнения смеси, чем прижатие плиты в динамическом (ударном) режиме, и прижатие плиты после окончания импульсного уплотнения менее эффективно, чем одновременно с ним, когда смесь еще находится в текущем состоянии из-за проницания ее воздухом.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для уплотнения формовочной смеси, содержащее основание, подъемный стол, опоку, импульсную головку, установленную стационарно над опокой и связанную с системой подачи сжатого газа, решетчатую прессующую плиту, установленную в нижней части импульсной головки с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно импульсной головки в направлении опоки, кроме того, прессующая плита связана с импульсной головкой через упругие элементы (см., например, патент РФ N2159165, кл. В22С 15/28, 1998).
Уплотнение смеси в известной формовочной машине производится импульсом сжатого газа, формируемым в импульсной головке и доуплотняются верхние слои полуформы.
За счет связи прессующей плиты с импульсной головкой через упругие элементы оказывается возможным одновременное импульсное и механическое (в динамическом режиме) уплотнение смеси.
Однако данному устройству присуще несколько недостатков: в результате постепенного открытия клапана время подъема давления над смесью увеличивается, что и приводит к уменьшению скорости нарастания давления над смесью, соответственно к уменьшению величины перепада давления воздуха по слоям, что и является основным уплотняющим фактором при импульсной формовке.
Прессующая перфорированная плита подвешена к импульсной головке упругими элементами, которые создают дополнительное сопротивление при перемещении данной плиты. Это приводит к снижению скорости удара, что также отрицательно влияет на эффект прессования верхних слоев в динамике.
Так как плита перфорирована и под выходным отверстием импульсного клапана, то возможность использования данной плиты как рассекателя уменьшается. При открытии клапана воздух будет проходить через центральные отверстия, то есть «идти» по пути наименьшего сопротивления, что приведет к значительному увеличению неравномерности уплотнения формовочной смеси. В центре плотность смеси будет больше, чем по периферии.
Задачей изобретения является повышение эффективности и равномерности уплотнения формовочной смеси по объему при одновременном упрощении конструкции устройства, а также снижение энергозатрат.
Указанная задача решена тем, что в устройстве для уплотнения формовочной смеси, содержащем основание, подъемный стол, траверсу, ресивер, пневмоцилиндр и клапан, согласно предложенному техническому решению клапан выполнен в виде подвижной перфорированной плиты, отверстия в которой равномерно распределены по всей площади плиты и неподвижной перфорированной плиты, при этом неподвижная перфорированная плита является донной частью ресивера, а подвижная перфорированная плита закреплена на штоке пневмоцилиндра, и на подвижной перфорированной плите закреплены резиновые уплотнения с возможностью перекрытия отверстий в неподвижной перфорированной плите, кроме того, устройство снабжено клиновым механизмом запирания клапана, выполненным в виде клина, салазок, механизма перемещения клина и пятки, закрепленной на свободном конце штока пневмоцилиндра.
Изобретения иллюстрируются чертежами на конкретном примере выполнения, где:
на фиг.1 показано устройство (общий вид) в исходном положении;
на фиг.2 - то же в момент закрытия клапана;
на фиг.3 - то же в момент уплотнения смеси;
на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.1;
на фиг.5 - разрез по сечению Б-Б на фиг.4;
Устройство содержит: основание 1, подъемный стол 2, траверсу 3, ресивер 4, подвижную перфорированную плиту 5, отверстия в которой равномерно распределены по всей площади плиты. На подвижной перфорированной плите 5 закреплены резиновые уплотнения 6 с возможностью перекрытия отверстий в неподвижной перфорированной плите 7, которая является донной частью ресивера 4. Устройство содержит также шток 8, регулировочную гайку 9, стопорную гайку 10, пятку 11, клин 12, закрепленный на штоке гидроцилиндра 13, опоку 14, наполнительную рамку 15, пневмоцилиндр 16, салазки 17, направляющую колонку 18, шпонку 19, манометр 20.
Устройство работает следующим образом.
Шток гидроцилиндра 13 перемещается в положение I (фиг.1). В пневмоцилиндр 16 подается воздух для поднятия подвижной перфорированной плиты 5. Подвижная перфорированная плита 5, закрепленная на штоке 8, перемещается к неподвижной перфорированной плите 7, закрепленной в донной части ресивера. В конце хода происходит перекрывание отверстий в неподвижной перфорированной плите 7 резиновыми уплотнителями 6, закрепленными на подвижной перфорированной плите 5. Шток пневмоцилиндра 16 проходит через специальное отверстие Z (фиг.4) в клине 12. В верхнем положении поршня пневмоцилиндра 16 шток гидроцилиндра 13 перемещает клин 12 в положение II под пятку 11, которая также жестко закреплена и фиксирована на штоке 8 шпонкой 19, тем самым фиксируя в верхнем закрытом положении подвижную плиту 5. После чего, с целью предотвращения создания противодавления при рабочем ходе подвижной плиты, штоковую полость пневмоцилиндра 16 соединяют с атмосферой. Пневмоцилиндр 16 служит только для перемещения подвижной плиты в исходное положение, и поршень не имеет уплотнений, что приводит к уменьшению сил трения, и при перемещении шток с подвижной плитой не испытывает никаких сопротивлений, что и приводит к уменьшению времени открывания.
На подъемный стол 2 устройства устанавливают опоку 14 с наполнительной рамкой 15 и заполняют формовочной смесью. Заполненная формовочной смесью технологическая оснастка прижимается к импульсной головке подъемным столом 2, после чего в ресивер 4 подается сжатый воздух до достижения заданного (0,4÷0,6 МПа) давления.
По достижении заданного давления шток гидроцилиндра 13 перемещается в положение III и вытягивает клин 12 из-под пятки 11. Под воздействием сжатого воздуха в ресивере 4 и силы тяжести подвижная плита 5 мгновенно падает вниз, тем самым открывает отверстия в неподвижной плите 7. Сжатый воздух, проходя через эти отверстия, обгоняя подвижную плиту, воздействует на смесь и уплотняет ее. Верхние рыхлые слои формовочной смеси доуплотняются за счет кинетической энергии падающей плиты 5.
После уплотнения формовочной смеси гидроцилиндр 13 перемещает клин 12 в положение I, ось отверстия Z совпадает с осью штока 8, и в этом положении производится подъем подвижной плиты. Далее гидроцилиндр 13 перемещает клин 12 в положение II и фиксирует плиту в верхнем положении. После чего производится протяжка модели и удаление готовой полуформы. Далее цикл повторяется.
Предложенная конструкция запирания клапана с помощью клина обеспечивает надежное закрытие клапана и исключает истечение воздуха из ресивера. Мгновенное открытие клапана обеспечивается за счет клинового механизма. Открывание клапана происходит в конце хода клина 12 при перемещении со II положения в III, а именно: при перемещении клина гидроцилиндром со II (клапан закрыт) положения в III (клапан открыт) подвижная плита, за счет упругих деформаций уплотняющих элементов и угла наклона клина, сначала прижимается к неподвижной плите, а в конце хода, когда клапан выходит из-под пятки, подвижная плита под воздействием сжатого воздуха в ресивере, упругих сил уплотняющих элементов и силы тяжести падает вниз.
В начальный момент движения подвижной плиты клапан открывается не сразу, так как ход плиты вниз компенсируется расширением предварительно сжатыми уплотняющими элементами. Благодаря этому к моменту открывания клапана подвижная плита уже обладает начальной скоростью, что и приводит к увеличению скорости открывания, уменьшению времени нарастания давления над смесью и соответственно резкому увеличению эффекта импульса, то есть к резкому увеличению перепада давления сжатого воздуха по слоям смеси и, как следствие, к увеличению плотности. Доуплотнение верхних слоев смеси происходит в конце хода подвижной плиты в динамическом режиме