МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РОТАЦИОННОЙ ФОРМОВКИ
MOBILE ROTARY FORMING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение.
Устройство относится к машинам для формовки и отверждения вязких, пластических материалов.
Уровень техники
В настоящее время известные промышленные машины для ротационной формовки пластмасс отличаются большими габаритами, весом, стоимостью и низкой производительностью.
Уровень техники в этой области может быть проиллюстрирован следующими примерами.
Известны устройства для двухосного вращения форм. Крыжановский В.К. и др. "Производство изделий из полимерных материалов", стр.350. Изд. "Профессия", СПб., 2008 г., ISBN 978-5-93913-064-6.
Недостаток устройства в том, что оно является шпиндельным. То есть масса установленной на него формы и само устройство не могут быть сбалансированы по центру вращения и это вызывает необходимость в массивности передающих вращение устройств, приводе большой мощности и, соответственно, большом расходе энергии на движение, большим габаритам.
Известны ротационные (карусельные) технологические установки. О. Шварц и др. "Переработка пластмасс", стр.226-228. Изд. "Профессия", СПб., 2008 г., ISBN 978-5-93913-079-0.
Недостаток установок такого типа в том, что система вращения, перемещения форм неразрывно связана с камерами нагрева, охлаждения и применяют для вращения форм шпиндельное устройство.
Известен патент Италии "Apparatus and method for hot moulding of products made of a thermoplastic material" (охлаждение форм). Publication info: EP 1870218 (A1) - 2007-12-26.
Недостаток в возможности охлаждения только внешней поверхности форм. Наиболее близким аналогом могут быть ротационные (карусельные) технологические установки, указанные выше.
Сущность изобретения
Заявляемое решение предназначено для преодоления недостатков, характерных для существующего уровня техники, таких как:
- большие габариты оборудования;
- большой вес и материалоемкость;
- низкая производительность;
- потребность в больших площадях под оборудование.
Техническое решение проблемы состоит в отказе от неразрывной схемы: привод с формой - камера нагрева, а также в отказе от шпиндельного способа вращения форм (одноточечная опора) и применении осевой двухточечной опоры вращения.
Мобильное устройство ротационной формовки (далее МУРФ) (Фиг.1) состоит из двухстоечной тележки 1 с колесами 2. На стойках тележки неподвижно закреплены передняя втулка 3 для крепления передней пустотелой оси 4 внешней трубчатой рамы 5 и задняя втулка 6 для крепления задней пустотелой оси 7 внешней рамы. На передней втулке в свою очередь крепятся также неподвижная коническая шестерня 8, съемный блок 9, содержащий привод и устройства электрического, электронного управления всей системой, и ручка 10 для перемещения тележки. Внешняя рама 5 имеет в себе внутреннюю трубчатую раму 11. Внутренняя и внешняя рамы связаны между собой пустотелыми осями 12 и 13 с заглушенными торцами, расположенными перпендикулярно оси вращения внешней рамы. Таким образом, обе трубчатые рамы, имеющие оси вращения 4, 7, перпендикулярные осям вращения 12, 13, представляют собой шарнир Кардана, внутри которого расположена съемная форма 14, внутренняя полость которой соединяется с полостью внутренней рамы посредством трубок 15.
Для передачи вращения от неподвижной шестерни 8 к оси внутренней рамы 12 существует Г-образная комбинированная передача 16 с передаточной управляемой муфтой 17, позволяющей регулировать направление и частоту вращения внутренней рамы.
Передача движения от привода на переднюю ось осуществляется через шестерню 18. Оси 4, 7, 12, 13 имеют отверстия 19, соединяющие полости осей с полостями труб, через которые оси проходят. Для упорядочения циркуляции воздуха в системе внутри труб рам существуют заглушки 20.
Для внешнего разогрева форм МУРФ закатывается в термокамеру 21, в дверях которой существуют вырезы 22, ибо некоторые элементы МУРФ не должны подвергаться нагреву и остаются вне термокамеры.
Для внутреннего разогрева и охлаждения форм воздух или другой агент подается через полость 23 в передней оси внешней рамы.
Особенности конструкции
Одним из отличий предлагаемой конструкции от типичного для ротационного формования оборудования является опора вращающегося узла на две оси - точки. Из этого следует, что в процессе эксплуатации, установки форм вращающийся узел может быть относительно легко уравновешен относительно центра вращения как передвижением формы в плоскости внутренней рамы, так и применением дополнительных противовесов. При этом не требуется точная балансировка. Дисбаланс может составлять как 200 г, так и 10 кг. Важно, чтобы он не был чрезмерным.
Дело в том, что частота вращения форм обычно колеблется в границах 5-20 оборотов в минуту, а при такой скорости вращения не возникают разрушающие вибрационные нагрузки. Так что даже существенный дисбаланс безвреден. Важно, чтобы дисбаланс не вызывал необходимости в существенной дополнительной мощности привода для его преодоления.
Из относительной уравновешенности системы вытекает, что двигатель для поддержания ее в движении требуется маломощный и проблемы только в стартовом моменте, если форма окажется слишком массивной. Однако это маловероятно, ибо технологический процесс проходит при атмосферном давлении внутри формы и поэтому формы тонкостенные - легкие, а привод редукторный, мощный из-за большого передаточного отношения.
Другая особенность МУРФ - ничем не ограниченная многочисленность экземпляров. В типичных машинах этого профиля их производительность и удобство в эксплуатации упирается в количество шпинделей карусели. МУРФов из-за их простоты и дешевизны при одной-двух термокамерах может быть неограниченное количество с заранее и постоянно установленными разными формами. Не требуется останавливать процесс формовки при смене форм (как этого требует шпиндельная схема). Просто одна тележка выкатывается из термокамеры, а любая другая закатывается. Производительность увеличивается.
Наличие подвижного по вертикали, съемного блока привода и управления еще больше упрощает тележки как таковые. Тележек может быть любое множество, а блоков привода и управления достаточно двух: для того МУРФ, который в термокамере и который уже выкачен из нее и охлаждается, вращаясь. Если же учесть, что тележки с формами, не участвующие в ближайшее время в работе, могут храниться на складе форм, то, нетрудно представить, как мало места по сравнению с существующими машинами требуется для обеспечения технологического процесса. Вертикальная подвижность привода необходима еще и для того, чтобы в процессе работы с формами можно было бы привод слегка приподнять, освободив шестерни от сцепления, и провернуть рамы вручную.
Еще одна особенность МУРФ в том, что для вращения на двух перпендикулярных осях используется один привод. Обычно в карданных конструкциях их два - отдельные для каждой рамы.
Также особенность МУРФ в том, что возможна формовка пластика вообще без применения термокамеры. Раз МУРФ не привязан конструктивно к внешнему источнику тепла в виде термокамеры, как в типичных машинах, то можно использовать нагнетание горячего воздуха или другого агента внутрь формы вместо ее внешнего нагрева. Надобность в термокамере отпадает, а форма для сохранения тепла может прикрываться теплоизоляционным кожухом или чехлом, вращающимся вместе с формой. По окончании формовки собственный нагревательный элемент отключается или подача тепла со стороны перекрывается и через форму продувается уже холодный воздух. Этот способ разогрева форм более экономичен, если он циркуляционный, ибо энергия не теряется на разогрев термокамеры и тележки.
Охлаждение формы идет интенсивнее при снятой теплоизоляции, позволяя проводить внешнюю обдувку, опрыскивание формы. Поэтому кожух, чехол делаются механически или электромеханически сдвижными, убирающимися и во время вращения формы.
При использовании же термокамеры продувка формы теплым воздухом может быть использована для предварительного прогрева формы. Тогда время нахождения формы в камере сокращается. Растет производительность.
Перечень фигур чертежей
Фиг.1 - общий вид.
Фиг.2 - МУРФ в термокамере.
Фиг.3 - МУРФ в динамике.
Фиг.4 - схема циркуляции воздуха.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Устройство работает следующим образом. Привод 9 через шестерню 23 приводит в движение переднюю ось 4, которая проходит внутри неподвижной втулки 3 и вращает внешнюю раму 5. Вращение внешней рамы зацеплением за неподвижную шестерню 8 вызывает вращение элементов комбинированной передачи 16, приводящей в движение ось 12, на которой закреплена внутренняя рама 11 с формой 14, в результате чего форма вращается в двух плоскостях.