Устройство изготовления оболочек
SHELL MANUFACTURING DEVICE

Изобретение относится к технологии изготовления оболочек из упругих сыпучих материалов с жидким связующим и может быть использовано при производстве изделий различной формы и различного назначения, в том числе многослойных.
Известно устройство для изготовления стеновой или напольной панели, содержащее два циркулирующих (обращающихся) ленточных транспортера которые, проводятся через направляющие ролики так, что между ними образуется приемная зона для принятия и обработки предоставленного сыпучего, в частности, гранулированного, материала основы, содержащий синтетический матричный материал и материал твердого наполнителя с использованием пластификатора, транспортеры выполнены из политетрафторэтилена, например, покрыты им и выполнены шероховатыми. Материал основы размещается на нижнем транспортере. Устройство содержит формующий узел, который обеспечивает формование материала основы под действием температуры с помощью масляного теплоносителя с обеспечением равномерного распределения нагрузки давлением (Патент РФ №2703392, Мкл. В44С 5/04, публ. 17.10.2019).
Недостатками этого технического решения являются конструктивная сложность и ограниченные функциональные возможности: устройство обеспечивает изготовление только плоских панелей.
Наиболее близким к предложенному по конструкции является устройство изготовления оболочек, содержащее верхнюю и нижнюю полуформы, образующие формующую поверхность изделия и формующую диафрагму, состоящую из двух частей - внешней и внутренней, (Патент РФ №2384407, Мкл. В44С 5/04, публ. 20.03.2010).
Недостатком этого технического решения является невозможность использования для изготовления оболочек из упругих сыпучих материалов с жидким связующим и конструктивная сложность.
Технической задачей, решаемой предложением, является создание устройства, обеспечивающего получение оболочек различной формы и различного назначения из упругих сыпучих материалов с жидким связующим.
Для решения этой технической задачи предлагается устройство изготовления оболочек, содержащее форму, образующую формующую поверхность изделия, крышку с отверстием для подачи теплоносителя и эластичную формующую диафрагму, полость формующей диафрагмы сообщена с отверстием для подачи теплоносителя, внутри эластичной формующей диафрагмы размещен жесткий проницаемый для теплоносителя каркас, эквидистантный форме, образующей формующую поверхность изделия. Форма, образующая формующую поверхность изделия, может быть соединена с вибратором и снабжена нагревателем, в эластичной формующей диафрагме могут быть выполнены каналы для циркуляции теплоносителя.
При проведении поиска по научно-технической литературе и патентной документации других технических решений с предлагаемой совокупностью существенных признаков заявителем не обнаружено. Поэтому заявитель считает, что предложение по данной заявке соответствует критериям охраноспособности изобретения «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показан схематически неисключающий пример работы устройства.
На фиг. 1 показано положение элементов устройства, заполненного упругим сыпучим материалом с жидким связующим, на фиг. 2 - положение элементов устройства по окончании процесса формования изделия, на фиг. 3 - положение элементов устройства после снятия давления теплоносителя и при подготовке заполнения устройства материалом внутренней оболочки, фиг. 4 - фрагмент А фиг. 2 - пример крепления съемной герметизирующая крышки, эластичной формующей диафрагмы и штуцера с отверстием для подачи теплоносителя.
На фигурах обозначено: форма 1, образующая формующую поверхность изделия, съемная герметизирующая крышка 2 с штуцером 3 для подачи теплоносителя, эластичная формующая диафрагма 4, полость 5 формующей диафрагмы 4 сообщена с штуцером 3 для подачи теплоносителя, жесткий проницаемый для теплоносителя каркас 6, прессуемый материал 7.
Элементы крепления эластичной формующей диафрагмы 4 и жесткого проницаемого для теплоносителя каркаса 6 на форме 1 не показаны.
Форма 1, образующая формующую поверхность изделия, изготовлена из жесткого материала (металл, пластик и т.д.), эластичная формующая диафрагма 4 - из резины, каучука, полиуретана и т.д., жесткий проницаемый для теплоносителя каркас 6 может быть выполнен из перфорированного листа металла или из стеклопластика, прессуемый материал 7 засыпают в полость между эластичной формующей диафрагмой 4 и формой 1.
Расстояние t1 между поверхностью эластичной формующей диафрагмы 4 и формующей поверхностью формы 1 определяет количество упругого сыпучего материала с жидким связующим, необходимого для изготовления оболочки требуемой толщины t2 и определяется эмпирическим путем. t3 - расстояние между поверхностью эластичной формующей диафрагмы 4 и первым слоем формируемой двухслойной оболочки.
Прессуемый материал 7 засыпают между формой 1 и поверхностью эластичной формующей диафрагмы 4. Для обеспечения эффективности и равномерности размещения прессуемого материала 7 форма 1 может быть приведена в вибрирующее состояние вибратором (не показан).
После засыпания прессуемого материала 7 между формой 1 и поверхностью эластичной формующей диафрагмы 4, устанавливают съемную герметизирующую крышку 2 и через штуцер 3 подают под давлением теплоноситель в полость 5 формующей диафрагмы 4. Под действием давления теплоносителя (газа или жидкости) эластичная формующая диафрагма 4 растягивается, передавая давление на прессуемый материал. Соответственно, толщина слоя прессуемого материала уменьшается: t2<t1 (фиг 1 и 2). Давление теплоносителя поддерживают до застывания связующего в прессуемом материале 7. Форма 1 и/или теплоноситель могут быть нагреты для ускорения реакции отверждения связующего. Для нагрева теплоносителя в диафрагме могут быть выполнены каналы для циркуляции теплоносителя (не показаны).
По окончании отверждения прессуемого материала 7 давление теплоносителя сбрасывают, эластичная формующая диафрагма 4 занимает положение, показанное на фиг. 3, удаляют крышку 2, жесткий проницаемый для теплоносителя каркас 6, эластичную формующую диафрагму 4, и извлекают готовое изделие - оболочку.
При необходимости изготовления многослойной оболочки по окончании отверждения прессуемого материала 7 давление теплоносителя сбрасывают, эластичная формующая диафрагма 4 занимает положение, показанное на фиг 3, удаляют крышку 2 с эластичной формующей диафрагмой 4 и каркасом 6. Оставляют сформированную оболочку в форме 1, устанавливают эластичную диафрагму 4 с жестким проницаемым для теплоносителя каркасом 6 меньшего размера, заполняют объем между сформированной оболочкой и эластичной диафрагмой 4 материалом второго слоя оболочки, затем устанавливают крышку 2 и процесс повторяют.
Например, можно изготовить внешний слой оболочки из EPDM или TPN/крошки (крошка может быть любого цвета и ее стоимость выше в несколько раз, чем крошка второго слоя) и алифатического полиуретанового связующего, не желтеющего под воздействием ультрафиолета. Стоимость алифатического связующего выше стоимости полиуретанового связующего в несколько раз. Второй слой оболочки может быть изготовлен из резиновой крошки (переработанные шины, то есть вторсырья) и полиуретанового связующего.
Предлагаемое устройство позволяет изготовить изделие с тонкой внешней оболочкой, толщина которой в целях экономии гораздо меньше толщины второго слоя, толщина которого будет удовлетворять заданным прочностным характеристикам. И с различной концентрацией связующего, что реализуется путем регулировки давления рабочей жидкости или газа. Изготавливать оболочки с различными рисунками или из разных материалов, для чего необходимо изготовить цельную оболочку, вырезать ее часть заданной формы, заложить в вырезанную часть либо тот же материал другого цвета, либо другой прессуемый материал, затем прессовать заложенный материал. Армировать оболочку, для чего перед засыпкой прессуемого материала между формой 1 и поверхностью эластичной формующей диафрагмы 4 устанавливают армирующие элементы, толщина которых должна быть меньше толщины получаемой оболочки.
В качестве реального примера - изготовление полусферы диаметром 900 мм в виде двухслойной тонкостенной оболочки: первый слой толщиной 8 мм из TPV крошки (крошка из искусственного каучука) и алифатического полиуретанового связующего; второй слой толщиной 50 мм из резиновой крошки и полиуретанового связующего. При заданных размерах необходимое количество материалов: TPV крошки 14 кг, алифатического полиуретанового связующего 0,933 кг, резиновой крошки 50 кг, полиуретанового связующего 3,33. Данные пропорции связующих и крошки актуальны при избыточном давлении рабочей жидкости или газа внутри мембраны 1,5 атм.
Второй (внутренний) слой оболочки может армироваться, например, трубой профильной металлической 20×20×1.5, труба сгибается в окружность с внешним диаметром 850 мм.
Для получения оболочки толщиной 8 мм расстояние t1 должно быть 17 мм. Для получения второго слоя толщиной 50 мм расстояние t3 должно быть 115 мм.
Данная конструкция оболочки выдерживает нагрузку на сжатие до 400 кг.
Форма 1 изготовлена из стеклопластика, каркас 6 - из стеклопластика и фанеры, эластичная формующая диафрагма 4 - из силикона.
Раскрытый выше конкретный пример осуществления приведены для целей иллюстрирования и описания. Его не следует толковать как исчерпывающий или ограничивающий изобретение именно раскрытыми формами, при этом следует понимать, что возможны разнообразные модификации и изменения, следующие из раскрытой в настоящем описании идеи изобретений. Объем защиты определен пунктами прилагаемой формулы изобретения и их эквивалентами.