Поршневой узел машины литья под давлением
PISTON ASSEMBLY OF MACHINE FOR CASTING UNDER PRESSURE

Изобретение относится к металлургическому производству и пригодно как элемент оснастки для получения цветных отливок на этих машинах. Известен шток такой машины, на передней части которого размещен полый поршень с зазором между их торцом и дном; с торца первого образован продольный канал, в котором с боковым зазором зафиксирована трубка с уплотнительным элементом на конце, упертым в его коническое дно, куда открыто одно поперечное окно, а другое в боковой зазор; у переднего торца штока образованы поперечные окна, открытые в этот зазор и там же размещен свой уплотнительный элемент для герметизации зоны охлаждения поршня (см. патент SU 1783209 А1 от 23.01. 1989). Его недостатки: неэффективность охлаждения поршня из-за толстых стенок переднего торца, и поэтому перегрев и разрушение его и уплотнительного элемента из-за отсутствия омывания последнего хладагентом. Известен и другой узел, содержащий соединенные между собой поршень и шток с продольным каналом и поперечными окнами, открытыми в него и его дно; диск, размещенный без зазоров между торцом штока и дном полости поршня и соединенный хвостовиком со штоком; трубопровод, установленный в упомянутом канале с боковым зазором и зафиксированный неразъемно передним концом в полом хвостовике диска; образованный поверхностями поршня, штока и диска задний кольцевой зазор с уплотнительным элементом, в который открыты задними концами продольные проточки соединительной с поршнем части диска, а их передние концы - в передний кольцевой зазор между диском и поршнем, в дно которого уперт передний торец диска, выполненного в зоне пересечения его боковой и торцовой поверхностей с фаской, на которой расположены начала передних поперечных наклонных окон, открытых концами в его полость, причем в задней части диска выполнены задние поперечные окна, открытые в упомянутый кольцевой зазор (см. патент РФ 2680320 С1 от 19.02.2019).
Его недостатки: большая длина диска из-за его хвостовика, размещенного в полости штока; изгиб хвостовика диска при несоосности этого узла относительно камеры прессования и повышенный износ поршня; уменьшение прочности задней части диска его поперечными окнами. Задачи предлагаемого решения: уменьшение материалоемкости диска; сведение к минимуму изгиба диска при работе и износа поршня; повышение прочности задней части диска по его поперечным окнам.
Технический результат от него: повышение надежности предлагаемого узла и уменьшение материалоемкости его.
Это достигается тем, что в поршневом узле машины литья под давлением, содержащем поршень и шток с продольным каналом и поперечными окнами, открытыми в него и его дно; диск, размещенный без зазоров между торцом штока и дном полости поршня и соединенный своим полым хвостовиком неразъемно со штоком; трубопровод, установленный в упомянутом канале с боковым зазором и зафиксированный неразъемно передним концом в малой полости диска; образованный поверхностями поршня, штока и диска задний кольцевой зазор, в который открыты задними краями продольные проточки соединительной с поршнем части диска, а передними краями - в передний кольцевой зазор между диском и поршнем, в дно которого уперт передний торец диска, выполненного в зоне пересечения его боковой и торцовой поверхностей с фаской, на которой расположены начала поперечных наклонных окон, открытых концами в его полость; в задней части диска образованы поперечные окна, открытые краями в задний кольцевой зазор и большую полость диска; уплотнительный элемент размещен в кольцевой канавке, отделенной стенкой с пониженной боковой поверхностью от задней кольцевого зазора этого узла, новым является то, что шток выполнен с полым хвостовиком, на котором образованы продольные канавки, отделенные своими краями от основания и переднего торца его, в начале которых выполнены поперечные окна его, выходящие в его полость, а в концы канавок открыта внутренняя кольцевая канавку диска, образованная на поверхности большой полости, с выходящими в нее поперечными окнами задней части диска; при этом задняя часть хвостовика, свободная от его канавок, охвачена поверхностью этой полости; у полого хвостовика вместо продольных канавок образована наружная кольцевая канавка с поперечными окнами в ней, в которую открыты поперечные окна диска без внутренней кольцевой канавки, выполненные наклонными к его заднему торцу.
Наличием у штока полого хвостовика (далее называемого хвостовик) с размещением на нем диска уменьшается длина и масса последнего. Образованием на хвостовике продольных канавок, отделенных краями от основания и переднего торца его, обеспечивается требуемая прочность его. Образованием в хвостовике у передних краев этих канавок поперечных окон его, выходящих в его полость, сохраняется прочность его основания. Охватом задней части его поверхностью большой полости диска упрочняется первый от действия изгибающих усилий на поршень при работе этого узла. Образованием у хвостовика вместо наружных продольных канавок наружной кольцевой канавки с выполненными поперечными окнами в ней повышается прочность его основания и упрощается его изготовление. Выходом в кольцевую канавку хвостовика поперечных наклонных окон задней части диска без внутренней кольцевой канавки увеличивается длина и площадь контактирующих поверхностей хвостовик и диска и возрастает прочность задней части последнего.
Заявляемое решение от известных ново, существенно отличается от них, промышленно пригодно и соответствует критериям изобретения. Оно представлено чертежом, где на фиг. 1 согласно п. 1 формулы показана передняя часть этого узла, содержащая шток 1 с хвостовиком 2, в продольном канале которых с боковым зазором 3 размещен трубопровод 4; он соединен передней частью неразъемно с поверхностью малой полости 5 диска 6; при этом с резьбовой поверхностью его большой полости 7 соединен между собой резьбой хвостовик 2 с упором заднего торца диска 6 в передний торец штока 1, зафиксированные дополнительно штифтом 8 за пределами зоны циркуляции хладагента в этом соединении; на хвостовике 2 выполнены продольные канавки 9, отделенные краями от его основания и переднего торца и открытые в передней части через поперечные окна 10 в боковой зазор 3, а в задней части - во внутреннюю кольцевую канавку 11 задней части диска 6, куда открыты его задние поперечные окна 12 задний кольцевой зазор 13 узла образован поверхностями этой части диска 6 с штока 1 и поршня 14; резьбовые поверхности диска и поршня образуют резьбовое соединение 15, а их боковые поверхности передний кольцевой зазор 16; на резьбовой поверхности диска 6 выполненный продольные проточки 17, открытые краями в задний 13 и передний 16 кольцевые зазоры узла; у переднего торца диска 6 выполнены наклонные поперечные окна 18 с началами на его наклонной фаске 19 и концами; в дне его малой полости 5; герметичность зоны циркуляции хладагента в узле обеспечивается уплотнительным элементом 20, размещенным в кольцевой канавке штока 1. На виде 1 фиг. 2 представлено решение п. 2 формулы, содержащее хвостовик 2 с наружной кольцевой канавкой 21 у его основания, в которой в нем образованы его поперечные окна 10; в эту канавку открыты поперечные окна 12' диска 6, наклоненные к его заднему торцу; этим вариантом решения поверхность большой полости 7 диска охватывает цилиндрическое основание хвостовика 2 на большей длине, чем согласно п. 1 формулы, что положительно сказывается на прочности предлагаемого узла.
Поршень 14 охлаждается так: по боковому зазору 3 хладагент подводится поперечными окнами 10 хвостовика 2 в начала его продольных канавок 9, по которым устремляется к их концам и далее в кольцевую канавку 11 задней части диска 6, куда открыты его задние поперечные окна 12, через которые поступает в задний кольцевой зазор 13; далее по продольным проточкам 17 резьбовой части диска 6 хладагент оказывается в переднем кольцевом зазоре 16, по которому попадает в передние наклонные окна 18 с началом их на фаске 19 диска 6 и концом их в его малой полости 5, откуда по трубопроводу 4 нагретым теплом поршня 14 хладагент отводится за пределы штока,
По п. 2 формулы хладагент из бокового зазора 3 по поперечным окнам 10 хвостовика 2 перед его основанием попадает в его наружную кольцевую канавку 21, куда открыты концами наклонные поперечные окна 12 диска 6, выходящие в задний кольцевой зазор 13 узла оказывается в последнем, а далее следует, как описано выше согласно п. 1 формулы. Эффективность охлаждения поршня определяется величиной его внутренней охлаждаемой поверхности (в предлагаемом решении не менее 90%) расходом хладагента, скоростью циркуляции и перемешиванием его 18 переднем кольцевом зазоре, что обеспечивается продольными проточками диска в зоне максимального нагрева поршня и достигается стойкость его в десятки тысяч запрессовок тока алюминиевых сплавов. Наличием на хвостовике штока продольных канавок и поперечных окон, отделенных стенками от его основания и переднего торца, повышается прочность такого хвостовика. Эти окна минимально удалены от основания хвостовика, когда окна диска наклонены к его заднему торцу, но там нет продольных канавок под хладагент, поэтому поперечная площадь хвостовика максимальна и  прочность наибольшая.
Наружной кольцевой канавкой на хвостовике вместо продольных канавок, как и наклонными поперечными окнами диска в задней части без его внутренней кольцевой канавки, повышаются их технологичность и прочность.
Таким образом, данными решениями для этих элементов предлагаемого узла повышаются их прочность, надежность и технологичность.