УСТРОЙСТВО ОБОГРЕВАЕМОГО ЛИТНИКА, ИМЕЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ
HEATED GATE DEVICE HAVING OVERLOAD PROTECTION DEVICE

Изобретение относится к устройству обогреваемого литника с устройством защиты от перегрузки для запорной иглы согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Известно использование устройств обогреваемого литника с устройством защиты от перегрузки, имеющим соединение с геометрическим замыканием или механизм разрушения, которые автоматически подвешивают подвижную запорную иглу в устройстве обогреваемого литника в процессе закрывающего перемещения при перегрузке от силового потока приводного устройства для предотвращения повреждения запорной иглы. Однако известные устройства защиты от перегрузки выполнены конструктивно относительно сложным образом, при этом они обеспечивают лишь ограниченную функциональную надежность. Касательно известных устройств защиты от перегрузки дается ссылка на документ DE 10 2015 216 059 A1, в котором раскрыто зацепление с геометрическим замыканием в виде муфты с радиально подвижными шаровыми элементами в качестве устройства защиты от перегрузки, при этом для срабатывания или активации этого устройства защиты от перегрузки должен быть преодолен относительно длинный ход запорной иглы. Если запорная игла блокируется в течение открывания или закрывания, а расстояние недостаточно для срабатывания устройства защиты от перегрузки, запорная игла может быть повреждена или может быть неожиданно перемещена в недопустимое положение.
Задачей изобретения является решение этой проблемы. Существует необходимость создания устройства обогреваемого литника с надежным устройством защиты от перегрузки с простой конструкцией.
Изобретение решает эту задачу посредством объекта п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно п. 1 заявлено следующее: устройство обогреваемого литника, имеющее по меньшей мере одно сопло с игольчатым клапаном и запорную иглу, выполненную с возможностью перемещения в сопле с игольчатым клапаном с подвижным средством (предпочтительно в одном направлении назад и вперед), и устройство защиты от перегрузки для запорной иглы, причем устройство защиты от перегрузки выполнено следующим образом: запорная игла соединена по меньшей мере в одном первом направлении перемещения непосредственно или опосредованно с подвижным средством с помощью фрикционного соединения, разъединяемого при превышении предельной силы.
В этом случае защитный механизм для защиты от перегрузки предпочтительно осуществляется исключительно посредством фрикционного соединения, а не посредством соединения с геометрическим замыканием или механизма разрушения, как в известных решениях, поскольку было обнаружено, что предельная сила срабатывания, при которой устройство защиты от перегрузки разъединяет запорную иглу, может быть просто отрегулирована относительно точным способом через это фрикционное соединение. Дополнительно, фрикционное соединение может быть реализовано с помощью простых конструктивных средств с невысокими требованиями к пространству. Это объясняется более подробно ниже со ссылками на предпочтительные примерные варианты осуществления и зависимые пункты формулы изобретения, которыми изобретение, однако, не должно быть ограничено. В случае изобретения путь срабатывания предпочтительно приближается почти к нулю или по существу к практически соответствующей степени.
Согласно альтернативным вариантам осуществления, каждый из которых может быть предпочтительно реализован и, возможно, также комбинирован, фрикционное соединение выполнено либо, с одной стороны, в виде усадочной, растяжной и/или усадочно-растяжной сборки, и/или с другой стороны, посредством самофиксации. Оба принципа образуют предпочтительные варианты осуществления и хорошо функционирующие дополнительные развития объекта п. 1 формулы изобретения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления может быть предусмотрено, что устройство защиты от перегрузки основано исключительно на принципе трения, поскольку, таким образом, предельная сила срабатывания в частности может быть эффективно отрегулирована.
Согласно одному варианту осуществления используется только одно единственное фрикционное соединение, вызывающее разъединение запорной иглы лишь в одном единственном направлении перемещения при превышении предельной силы срабатывания, например, при закрытии выпускного отверстия сопла с игольчатым клапаном с запорной иглой. Однако также может быть предусмотрено, что запорная игла соединена в двух разных, в частности противоположных, направлениях перемещения, непосредственно или опосредованно, с подвижным средством с помощью по меньшей мере одного фрикционного соединения, которое может быть разъединено при превышении предельной силы, чтобы эффективно защищать сопло с игольчатым клапаном от повреждения в процессе как открывающих перемещений, так и закрывающих перемещений запорной иглы для открытия или закрытия выпускного отверстия сопла с игольчатым клапаном.
Конструктивно изобретение может быть реализовано в качестве примера, а также предпочтительно, согласно одному варианту осуществления, в котором одно или оба из разъединяемых фрикционных соединений выполнено/выполнены в каждом случае в виде разъединяемого самофиксирующегося соединения с прессовой посадкой на конус или посредством двух отсоединяемых соединений с прессовой посадкой на конус.
При этом может быть предусмотрено, согласно варианту осуществления, который может быть реализован конструктивно простым способом, что первое разъединяемое соединение с прессовой посадкой на конус выполнено посредством внешнего конуса на запорной игле и соответствующего внутреннего конуса в подвижном средстве, или упоре запорной иглы, в частности штифте, в виде первого фрикционного взаимодействующего элемента, втулке с внутренним конусом в виде второго фрикционного взаимодействующего элемента, и другой втулке в подвижном средстве.
Согласно дополнительному конструктивно предпочтительному варианту осуществления, в частности для выполнения второго соединения с прессовой посадкой на конус, может быть предусмотрено, что оно выполнено посредством внешнего конуса на втулке, через которую проникает запорная игла, в виде первого фрикционного взаимодействующего элемента, и внутреннего конуса в подвижном средстве или в дополнительной втулке, вставленной вовнутрь подвижного средства, в виде второго фрикционного взаимодействующего элемента.
Предпочтительно, если запорная игла выполнена с возможностью перемещения вперед и назад исключительно линейно с подвижным средством. Также предпочтительно может быть предусмотрено, что запорная игла соединена в этом направлении и/или против этого направления или в этих направлениях с подвижным средством только с фрикционным зацеплением. Согласно одному варианту осуществления фрикционное зацепление также может быть дополнено соединением с геометрическим замыканием, например, с помощью небольшой круговой канавки в одной части (запорная игла или подвижное средство), входящей в зацепление в соответствующей круговой канавке другой части (подвижное средство или запорная игла) путем фиксации с защелкиванием. Однако предпочтительно сила срабатывания по существу определяется фрикционным зацеплением, т.е. она определяется фрикционным зацеплением более чем на 50%.
В этом случае одно или оба из фрикционных и самофиксирующихся соединений выполнено/выполнены так, что запорная игла или упор запорной иглы соединены с подвижным средством способом с фрикционным зацеплением и самофиксацией так, что запорная игла переходит из самофиксации и автоматически расцепляется при приложении осевой силы, большей трения покоя фрикционного соединения.
В частности, предпочтительно также может быть реализован вариант осуществления, согласно которому перед достижением перегрузки не может происходить никакого осевого смещения запорной иглы относительно подвижного средства, поскольку фрикционное зацепление выбрано таким, что оно не допускает никакой упругой деформации при разъединении.
Также предпочтительно если, согласно одному варианту осуществления, предельная сила меньше затраченной установочной силы (для вдавливания запорной иглы вовнутрь подвижного средства). Дополнительно, предпочтительно установить величину предельной силы в зависимости от величины установочной силы. Предпочтительно установка предельной силы дополнительно происходит простым способом посредством установочной силы.
Наконец, что касается варианта осуществления изобретения, выполненного в виде усадочной сборки, может быть предусмотрено, что усадочная сборка выполнена в виде цилиндрической усадочной сборки, в которой, например, нагретая втулка усаживается на цилиндрическую часть, в частности на приводной конец, запорной иглы путем охлаждения.
Что касается варианта осуществления изобретения в виде растяжной сборки, может быть предусмотрено, что растяжная сборка выполнена в виде цилиндрической растяжной сборки, в которой, например, охлажденная запорная игла расширяется в цилиндрической части, втулке или приемной части путем нагревания до температуры окружающей среды.
Предпочтительно можно комбинировать усадочную сборку и растяжную сборку в соответствии с вариантом осуществления для образования усадочно-растяжной сборки. Сборки, получаемые путем нагревания и/или охлаждения, также называются сборками с поперечной запрессовкой.
Предпочтительно устройство защиты от перегрузки может иметь датчик, обнаруживающий срабатывание устройства защиты от перегрузки и пересылающий сигнал в контроллер машины для литья под давлением.
В целом предпочтительно, что защитный механизм для защиты от перегрузки осуществляется посредством фрикционного соединения, а не посредством соединения с геометрическим замыканием или механизма разрушения, как в известных решениях, так что сила срабатывания может быть легко отрегулирована, при этом срабатывание происходит непосредственно при достижении этой силы без возникновения деформации или без необходимости прохождения пути реакции.
Изобретение описывается более подробно ниже со ссылками на варианты осуществления, показанные на чертежах, на которых:
на каждой из фиг. 1 a), b), c) или d) показано сечение части устройства обогреваемого литника; причем на фиг. a), b), d), с одной стороны, и на фиг. а), с), d), с другой стороны, изображены два разных рабочих состояния устройства обогреваемого литника, в каждом случае в воображаемом сопоставленном состоянии;
на фиг. 2 показаны, на а) увеличенный вид в разрезе компонентов устройства обогреваемого литника с фиг. 1b) в рабочем состоянии без перегрузки, и на b) – компонентов а) после возникновения первого случая перегрузки;
на фиг. 3 показаны, на а) вид в разрезе компонентов первого варианта осуществления устройства обогреваемого литника типа с фиг. 1) в первом рабочем состоянии без перегрузки, и на b) – компонентов а) после возникновения первого случая перегрузки (перегрузка в процессе перемещения в положительном направлении Х);
на фиг. 4 показаны, на а) компоненты первого варианта осуществления устройства обогреваемого литника типа с фиг. 3а) во втором рабочем состоянии без перегрузки, и на b) – компоненты а) после возникновения случая перегрузки (перегрузка при перемещении в отрицательном направлении Х), отличного от показанного на фиг. 3;
на фиг. 5, на а) показаны компоненты другого – конструктивно простого – варианта осуществления согласно принципу с фиг. 2, на b) – компоненты другого конструктивно очень простого варианта осуществления согласно принципу с фиг. 3, 4, в котором головка иглы выполнена конусообразной, и на с) – компоненты конструктивно очень просто выполненного варианта осуществления согласно принципу с фиг. 3, 4, в котором головка иглы выполнена цилиндрической, причем конический штифт образует упор иглы;
на фиг. 6 показан, на а) упрощенный вид в разрезе варианта осуществления устройства обогреваемого литника типа с фиг. 1) в собранном состоянии самофиксирующихся компонентов с данными векторов силы и угла для иллюстрации эффективных установочных сил, и на b) – компоненты а) после возникновения первого случая перегрузки с данными векторов силы и угла для иллюстрации действующих сил;
на фиг. 7 показан график отношения сил между разъединяющей силой/установочной силой самофиксирующегося соединения посадкой на конус согласно фиг. 2-5, в зависимости от коэффициента трения µ и угла α при вершине конусов в качестве параметров, причем конструктивный вариант осуществления на фиг. 6 показан в упрощенном виде.
Используемые ниже термины, такие как над и под или справа и слева относятся к положению, показанному на соответствующих чертежах. Положение установки может отличаться от данного, так что эти термины следует понимать как относительные.
На фиг. 1 показан, во взаимодействии частей a), b) и d) или a), c) и d), соответствующий вид в разрезе части устройства обогреваемого литника с соплом 1 с игольчатым клапаном. Данное устройство предназначено для литья пластиковых компонентов под давлением. Пластиковый компонент формуют литьем под давлением в пресс-форме, которая лишь обозначена здесь линией S в виде плиты пресс-формы с отверстием и иначе не показана (см., например, DE 10 2015216 059 A1) и которая обычно имеет плиту пресс-формы, имеющей литниковый канал.
Для простоты фиг.1 разделена здесь на четыре части, которые расположены на расстоянии друг от друга, причем части a), b) и d), в воображаемом сопоставленном состоянии, представляют устройство обогреваемого литника в закрытом положении, и части а), с) и d), в воображаемом сопоставленном состоянии, представляют устройство обогреваемого литника в открытом состоянии.
Конец выходного потока сопла 1 с игольчатым клапаном, выровненный по направлению к плите пресс-формы, может быть закрыт в закрытом положении закрывающим концом 2 запорной иглы 3 так, что пластик не может входить из сопла 1 с игольчатым клапаном или вовнутрь пресс-формы.
На фиг.1b запорная игла 3 была перемещена соответственно в направлении пресс-формы (здесь в направлении вниз), так что сопло 1 с игольчатым клапаном закрыто. Напротив, в открытом положении на фиг. 1с запорная игла была перемещена от пресс-формы (здесь в направлении вверх), так что сопло 1 с игольчатым клапаном открыто. В этом состоянии пластик может течь вовнутрь пресс-формы.
Сопло 1 с игольчатым клапаном и запорная игла 3 имеют основное направление X протяженности. Запорная игла 3 перемещается ограниченным способом при закрытии и открытии игольчатого клапана 1 в направлении X и против направления X относительно него.
Для этой цели запорная игла 3 удерживается на своем приводимом в действие конце, обращенном от свободного конца 2 (ниже также называемого приводным концом) 4, в подвижном средстве подъемного устройства. Это подвижное средство может быть выполнено в виде подъемной плиты 5. Подвижное средство может перемещаться посредством приводного устройства 6 в направлении X или оно само является частью приводного устройства (например, поршня).
Подвижное средство, в данном случае подъемная плита 5, может перемещаться вперед и назад в рабочем объеме 33 пресс-формы для литья под давлением обогреваемого литника с множеством плит 8, 9, 10 в направлении Х относительно них, причем в и на этих плитах выполнена секция 11 обогреваемого литника с регуляторами 12, 13, 14, 15 потока обогреваемого литника. На так называемом распределителе – регуляторе 15 потока – в данном случае закреплено сопло 1 с игольчатым клапаном.
Каждый из регуляторов 12-15 потока обогреваемого литника и сопла 1 с игольчатым клапаном имеет участок канала, причем эти участки канала образуют, при своем взаимодействии, направляющий канал 16 для расплава, выходящий вовнутрь кольцевого пространства вокруг запорной иглы 3 между закрывающим концом 2 игольчатого клапана 1 и приводным концом 4 запорной иглы и проходящий до открытого выпускного конца сопла 1 с игольчатым клапаном, так что путем перемещения запорной иглы 3 поток расплава вовнутрь плиты пресс-формы (в S) может быть высвобожден или закрыт. Между элементами 12, 13, 14, 15 обогреваемого литника и остальной частью инструмента 7 образован зазор для отделения горячей или теплой зоны от области, относительно более холодной по отношению к ним. Чтобы расплав пластика оставался текучим в литниковой системе, она может быть выполнена с возможностью нагрева в любом случае в секциях (см. нагреватель 17).
Перемещение запорной иглы 3 может быть осуществлено, например, при помощи приводного цилиндра 18, приводимого в действие текучей средой, в качестве приводного устройства 6, который имеет подвижный поршень 19 с поршневым штоком 20, непосредственно или опосредованно (т.е. с помощью промежуточно соединенных средств) прикрепленным к подвижному средству – в данном случае к подъемной плите 5. Приводное устройство также может быть выполнено по-другому, например, в виде электрического двигателя или электромагнита, или в виде гидравлического цилиндра. Также возможно, что сам поршень 19 образует подвижное средство, на котором закреплена с возможностью разъединения запорная игла 3.
На подъемной плите 5 также может быть легко закреплено множество запорных игл 3, при этом подъемная плита 5 может быть перемещена с помощью только одного приводного устройства.
Показанная запорная игла 3 прикреплена с возможностью отсоединения своим приводным концом 4 через устройство защиты от перегрузки, выполненное в данном случае в виде (первого) фрикционного соединения или в виде фрикционного соединения 21 (см. также фиг. 2), в или на подвижном средстве, в данном случае на подъемной плите 5. В частности предусмотрено, что устройство защиты от перегрузки выполнено следующим образом: запорная игла 3 соединена, по меньшей мере, в одном первом направлении перемещения, непосредственно или опосредованно с подвижным средством, в частности, с подъемным средством, с помощью по меньшей мере одного фрикционного соединения 21, разъединяемого при превышении предельной силы. В этом случае фрикционное соединение 21 выполнено здесь согласно предпочтительному варианту осуществления в виде самофиксирующегося соединения.
Для этой цели указанное по меньшей мере одно фрикционное соединение 21 выполнено так, что запорная игла надежно и неподвижно удерживается в подвижном средстве при нормальной работе в течение возвратно-поступательного перемещения подвижного средства для открытия и закрытия сопла 1 с игольчатым клапаном. Сила трения фрикционного соединения 21 преодолевается только в случае перегрузки при превышении предельной силы, так что запорная игла 3 и ее конец перемещения 4 разъединяются от своей плотной посадки (например, образованной штифтом 23, втулкой 24 и второй втулкой 28) в подвижном средстве, в данном случае в подъемной плите 5, так что подвижное средство может перемещаться относительно запорной иглы 3 в направлении X. Таким образом, функция/устройство защиты от перегрузки реализованы с помощью простых конструктивных средств.
Ниже рассматриваются более подробно различные предпочтительные варианты осуществления изобретения, которыми данное изобретение не ограничено.
В первом предпочтительном варианте осуществления через подвижное средство, в данном случае подъемную плиту 5, проникает ступенчатый канал 22, который может частично иметь резьбу (фиг. 1-5). Приводной конец 4 запорной иглы 3 входит в зацепление с этим каналом 22. В этом случае штифт 23 закреплен на приводном конце 4 запорной иглы 3 в ее осевой протяженности. Альтернативно этот штифт 23 – см., например, фиг. 5а и 5b – также может быть выполнен за одно целое на приводном конце 4 запорной иглы 3.
Штифт 23 имеет коническую внешнюю форму и непосредственно удерживается с возможностью разъединения и фиксируется с помощью фрикционного зацепления в коническом канале 22'. Для этого штифт 23 при своей сборке вдавливается с заданной силой вовнутрь канала 22'. Таким образом, фрикционное соединение 21 в данном случае образовано с помощью штифта 23 с внешним конусом A и канала 22' с по меньшей мере частично выполненным внутренним конусом I, и трения между штифтом 23 и каналом 22' (см. фиг. 5 и 6).
Предпочтительно канал 22' выполнен, по меньшей мере, на участках, внутренне конически в соответствии с конической формой штифта 23 (см. фиг. 5 и 6). В данном случае штифт сужается сверху вниз, т.е. в направлении X, в котором запорная игла 3 перемещается при закрывающем перемещении в положение на фиг. 1c.
Альтернативно штифт 23 также может быть вставлен непосредственно вовнутрь канала 22 подвижного средства, в частности подъемной плиты 5 (сходно с фиг. 5а, в данном случае не показано на чертеже), или вовнутрь компонента, вставленного вовнутрь подвижного средства, в частности, подъемной плиты 5 (фиг. 2-4).
Предпочтительно этот компонент может представлять собой втулку 24/31. Втулка 24 выполнена в дополнительном предпочтительном варианте в виде винта с наружной резьбой, который вставлен вовнутрь внутренней резьбовой части канала 22 и сам имеет внутренний канал 22', концентрический по отношению к каналу 22. Термин "канал" следует понимать в данном случае и во всем этом документе в смысле отверстия, в частности сквозного отверстия, которое не обязательно должно быть выполнено путем сверления.
Подвижное средство 5 при этом нажимает через штифт 23 в процессе закрывающего перемещения на головку 27 игольчатого клапана и на свободный конец 4 запорной иглы 3 для перемещения запорной иглы 3 в осевом направлении линейно в направлении Х.
Как штифт 23, так и канал 22 в подвижном средстве или канал 22', предпочтительно концентрический по отношению к нему, в компоненте, в частности во втулке 24, соответственно содержат соответствующий внешний конус А и внутренний конус I по всей своей длине в направлении X или, по меньшей мере, на участках.
Штифт 23 прижимается или прижимался с определенной силой в течение своей сборки вовнутрь подвижного средства 5 или, в этом случае, вовнутрь втулки 24 через свой внешний конус А вовнутрь внутреннего конуса I окружающего тела – втулки 24 или непосредственно подвижного средства.
Согласно варианту осуществления может быть предусмотрено, что запорная игла 3 имеет внешний конус А вместо отдельного штифта 23 непосредственно на своем одном конце и, таким образом, непосредственно соединена посредством трения с подвижным средством 5 (или его втулкой 24). Запорная игла 3 при этом не имеет отдельного штифта, но образует этот штифт своим концом. Этот вариант показан на фиг. 5. На фиг. 5 показаны, на а), компоненты варианта осуществления согласно принципу с фиг. 2, в котором канал 22 в подъемной плите 5 выполнен непосредственно конически и в котором приводной конец 4 запорной иглы 3 выполнен соответствующим образом конически в виде штифта.
В целом, штифт 23 соединен, способом с фрикционным зацеплением и самофиксацией, с окружающим телом – предпочтительно, втулкой 24 или плитой 5 пресс-формы – так, что поступательное перемещение подвижного средства 5 перемещает штифт и, таким образом, запорную иглу 3 в направлении X или в противоположном направлении -X. Таким образом, соединительная игла 3 может перемещаться вперед и назад между закрытым положением (см., например, фиг. 1b) и открытым положением (см., например, фиг. 1c).
В процессе закрывающего перемещения, при котором подвижное средство – в данном случае подъемная плита 5 – перемещается в направлении -X, закрывающая игла 3 оказывает осевую силу на штифт 23 или на область фрикционного зацепления между внутренним конусом I и внешним конусом А. Если эта осевая сила превышает трение покоя фрикционного соединения, то штифт 23 разъединяется от окружающего тела – предпочтительно втулки 24 или подъемной плиты 5 – и запорная игла 3 больше не перемещается телом или приводным устройством в направлении закрытия -X.
Другими словами, это означает, что штифт 23 срабатывает и больше не служит в качестве упора для запорной иглы 3. Это можно видеть, например, на фиг. 2b. В данном случае фрикционное соединение 21 было разъединено после перемещения подвижного средства (это перемещение в данном случае не видно), и, таким образом, запорная игла 3 могла перемещаться относительно подвижного средства. Таким образом, может или могло быть предотвращено повреждение запорной иглы 3.
В результате подходящей регулировки установочной силы также может быть отрегулирована предельная сила или критическая сила, при которой должен срабатывать штифт 23. Таким образом, запорная игла 3 легко предохраняется от повреждения вследствие перегрузки.
Подвижное средство может быть выполнено по-разному. Оно также может быть, например, непосредственно поршнем или, например, описанной выше подъемной плитой 5. Подъемная плита 5 выбирается предпочтительно тогда, но не только, если в ней должна быть установлена одна или более запорных игл.
Опционально на втулке 24 на ее конце, обращенном от запорной иглы 3 (фиг. 2а) может быть размещен закрывающий колпачок 26, который предпочтительно закрывает канал 22 и предотвращает выпадение разъединенного штифта 23 вовнутрь рабочего объема подъемной плиты.
Кроме того, предпочтительно, если запорная игла 3, согласно одному варианту осуществления, имеет головку 27 на своем конце 4 с диаметром, расширяющимся по отношению к другому диаметру запорной иглы 3, с помощью которой она упирается в осевом направлении на штифт 23 и/или фиксирована на нем, так что обеспечиваются эффективная силовая передача между штифтом 23 и запорной иглой 3, в частности, если они не выполнены за одно целое.
Согласно дополнительному опциональному варианту осуществления также предпочтительно предусмотрено, что под втулкой 24 вовнутрь канала 22 вставлена вторая втулка 28. Эта дополнительная втулка 28 может быть фиксирована между выступом ступенчатого канала 22 подвижного средства и первой втулкой 24 – в частности, так как эта втулка 24 выполнена в виде винта. Вторая втулка 28 предпочтительно сама имеет ступенчатый внутренний канал 29. В этом случае головка иглы 27 подвижно направлена во внутреннем канале 29. В этом случае она ударяется о кольцевой выступ внутреннего канала 29, так что она не может выйти из внутреннего канала 29. Обычно регулировка размеров выбирается так, что головка иглы 27 между штифтом 23 и кольцевым выступом ступенчатого канала 29 имеет небольшой зазор, так что игла 3 может перемещаться поперек основного направления X перемещения для предотвращения тепловых напряжений.
На фиг.2а четко показано, что штифт 23 прижимается своим внешним конусом А вовнутрь внутреннего конуса втулки 24. Запорная игла 3 перемещается вверх (см. также фиг.1с), что в данном случае соответствует открытому положению на сопле 1 с игольчатым клапаном. На фиг. 2b видно, что запорная игла 3 и штифт 23 переместились относительно подъемной плиты 5 (перемещение с подъемом, оно видно в каждом случае из смещения подъемной плиты 5 между фиг. 2а и 2b соответствующего хода). Подъемная плита 5 переместилась в направлении вниз. Запорная игла 3 не последовала за этим перемещением, поскольку на нее действует способом, который в данном случае не распознаваем, возмущающая сила, которая больше прижимной силы для установки штифта 3 в подвижном средстве, в частности, в первой втулке 24. Штифт 23 был разъединен из своей прессовой посадки/фрикционной посадки и не последовал за перемещением подвижного средства.
Вариант с фиг. 3 и 4 отличается от варианта с фиг. 2 тем, что устройство защиты от перегрузки выполнено так, что оно может срабатывать в двух направлениях +X и -X.
Для этого устройство защиты от перегрузки предпочтительно имеет два (в данном случае локально раздельных) соединения 21a, 21b с фрикционным зацеплением.
Конструктивно это может быть достигнуто разными способами. Согласно варианту, показанному на фиг. 3, 4, (в данном случае на второй) винтовая втулка 30 вставлена вовнутрь нижней части канала 22, выполненного в этом случае ступенчатым, в дополнение к фрикционному соединению 21а. Эта винтовая втулка 30 установлена на стороне подъемной плиты 5, противоположной первой втулке 24. Винтовая втулка 30 имеет внутренний конус I. Внутренняя втулка 31 вдавлена вовнутрь указанного сердечника, причем эта втулка имеет внешний конус А. При этом данное соединение 21b с прессовой посадкой на конус сужается в противоположном направлении (в данном случае в направлении -x), сходно с первым соединением 21а с прессовой посадкой на конус.
Запорная игла 3 проходит через внутреннюю втулку 31. Она, в свою очередь, выполнена таким образом, что вторая втулка 28 упирается на нее вверх. Штифт 23 и/или головка 27 не могут выпасть из нижней втулки 28 вниз или выйти из нее, поскольку диаметр по меньшей мере одного или обоих этих элементов больше внутреннего диаметра канала 32 внутренней втулки 31.
Функция второго фрикционного соединения 21b, в виде части устройства защиты от перегрузки, заключается в следующем.
На фиг. 4a запорная игла 3 была перемещена с подвижным средством в направлении вниз, что в данном случае соответствует закрытому положению на сопле 1 с игольчатым клапаном. Если теперь запорная игла 3 должна быть перемещена из закрытого положения в открытое положение, то головка 27 опирается на нижний кольцевой выступ второй втулки 28, так что запорная игла 3 поднимается совместно путем перемещения подвижного средства вместе с втулками и штифтами 23, 24, 28, 30, 31, которые привинчены и вставлены вовнутрь нее.
На фиг.4b видно, что запорная игла 3 или головка 27, вторая втулка 28 и внутренняя втулка 31 переместились относительно подъемной плиты 5. Подъемная плита 5 переместилась вверх. Запорная игла 3 не последовала за этим перемещением, поскольку на нее действует способом, который в данном случае не распознаваем, возмущающая сила, большая прижимающей силы, для установки внешней конической втулки 31 в подвижном средстве, в частности в винтовой втулке 30. Внутренняя втулка 31, коническая снаружи, была разъединена из своей прессовой посадки/фрикционной посадки в установочном средстве, в частности во внутренней конусной винтовой втулке 30, и не последовала за перемещением подвижного средства.
Согласно фиг. 5b, 5c, два устройства защиты от перегрузки, соответственно, также выполнены в виде предохранителей от перегрузки как в процессе подъема, так и при опускании запорной иглы 3 с двумя соединениями 21а, 21b с прессовой посадкой на конус, действующими в разных направлениях. Однако конструктивное выполнение является особенно простым, что предпочтительно, но не обязательно для функциональности изобретения.
Также согласно фиг. 5b, 5c, либо конический приводной конец 4, либо конический штифт 23 вставлен вовнутрь втулки 31, имеющей канал 22', выполненный соответственно конусообразным по отношению к штифту 23. Таким образом, в свою очередь реализовано соединение 21а с прессовой посадкой на конус. Внутренний конус и внешний конус расширяются в первом направлении "вверх" (направление -X). Это соответствует первому устройству защиты от перегрузки согласно фиг. 5a. Таким образом, втулка 31 в данном случае соответствует также втулке 24 на фиг. 2-4.
Дополнительно, однако, внешний контур втулки 31 и внутренний контур канала 22 в подъемной плите 5 выполнены соответственно конусообразными. Внутренний конус и внешний конус расширяются во втором направлении "вниз" (направление X). Согласно фиг. 5b, c, канал 22, таким образом, конически расширяется в подъемной плите вниз в направлении X, так что втулка 31 может быть разъединена при перегрузке из своей фрикционной посадки на фиг. 5b в направлении вниз. Это представляет собой соответствующее второе устройство защиты от перегрузки.
Согласно фиг. 5b приводной конец 4 запорной иглы 3 выполнен за одно целое коническим образом и, таким образом, сам по себе образует штифт 23. Однако, согласно фиг. 5с, штифт 23 расположен на приводном конце 4 (выполненном, в свою очередь, в виде цилиндрической головки 27).
Эти варианты конструктивно просты и при этом все еще очень функциональны.
В результате двух фрикционных соединений согласно фиг. 3-5, устройство защиты от перегрузки может надежно срабатывать в каждом случае в обоих возможных направлениях перемещения сопла с игольчатым клапаном.
Ниже более подробно описывается режим работы устройства защиты от перегрузки снова со ссылками на фиг. 6, 7, на которых показана конструктивно упрощенная, но, тем не менее, теоретически функциональная конструкция.
M
N
M
R
N(th)
E
S
N (y)
N
R (y)
R
L
В процессе своей первоначальной установки конический штифт 23 вдавливается посредством подходящего устройства (не видного здесь) с силой F – см. фиг. 6а – вовнутрь конического отверстия 22' втулки 24. Таким образом, образуется нормальная сила F с помощью боковых поверхностей (угол при вершине α) конуса конического фрикционного соединения. Трение (коэффициент трения µ = tanρ) действует против установочной силы F и создает силу трения F. Таким образом, теоретически достижимая нормальная сила F уменьшается, при этом компонента х суммарной силы F уменьшается до остаточной распорной силы F. Если компонента y F нормальной силы F меньше компоненты y F силы трения F, имеет место самофиксация, при этом конический штифт может быть снова вытолкнут только с помощью разъединяющей силы F (см. фиг. 6b).
График сил на фиг. 7 показывает, что самофиксация имеет место для:
ρ ≥ α.
L
M
R
N
S
R(x)
S
L
M
Отношения сил в течение процесса разборки показаны на фиг. 6b. Точная разъединяющая сила F показана на фиг. 7. При этом следует отметить, что при удалении установочной силы F направление силы трения F изменяется на противоположное, и, таким образом, нормальная сила F, с той же распорной силой F, становится меньше, поскольку компонента x силы трения F теперь противодействует распорной силе F. Необходимая разъединяющая сила F в основном определяется установочной силой F и, как показывает график сил, зависит как от угла при вершине α, так и от коэффициента трения µ = tanρ.
На фиг. 7 (качественно) показано, как эти факторы влияют на разъединяющую силу. Имеет место следующее:
Список номеров позиций
Сопло с игольчатым клапаном
1
Закрывающий конец
2
Запорная игла
3
Приводной конец
4
Подъемная плита
5
Приводное устройство
6
Инструмент
7
Плиты
8, 9, 10
Секция обогреваемого литника
11
Регуляторы потока обогреваемого литника
12, 13, 14, 15
Направляющий канал для расплава
16
Нагреватель
17
Приводной цилиндр
18
Поршень
19
Поршневой шток
20
Фрикционное соединение
21, 21a, 21b
Канал
22
Канал
22'
Штифт
23
Втулка
24
Закрывающий колпачок
26
Головка
27
Вторая втулка
28
Внутренний канал
29
Винтовая втулка
30
Внутренняя втулка
31
Канал
32
Рабочий объем
33
Внешний конус
A
Внутренний конус
I
Направление
X
Плита пресс-формы
S
Угол
α
Угол трения
ρ
Установочная сила
F<sub>M</sub>
Нормальная сила
F<sub>N</sub>
Сила трения
F<sub>R</sub>
Суммарная сила
F<sub>Е</sub>
Распорная сила
F<sub>S</sub>
Разъединяющая сила
F<sub>L</sub>
Коэффициент трения
µ