ВОСКОВОЙ ИНЖЕКТОР
WAX INJECTOR

Область техники
Изобретение относится к технологии литья по выплавляемым моделям, в частности, к получению восковых отливок запрессовкой расплавленного воска в эластичные пресс-формы и может применяться в ювелирной промышленности, а также в других отраслях, использующих технологию литья по выплавляемым моделям.
Уровень техники
Из уровня техники известно устройство для вакуумирования пресс-формы и заполнения ее воском, состоящее из вакуумного насоса, бака с расплавленным воском, штуцера подающим воск в пресс-форму, эластичного пенала в который помещается пресс-форма, полость которого соединена с вакуумной магистралью насоса через трех позиционный кран, средства для вакуумирования пенала с пресс-формой, в виде диска установленного на штуцере. Вакуумирование пресс-формы происходит в эластичном пенале, герметично соединенным с прижимным диском, установленном на штуцере для впрыска воска (см. патент Российской Федерации RU 94006918 на изобретение, опубл. 10.04.1996).
Устройство работает следующим образом.
Оператор вставляет пресс-форму в эластичный пенал, включается вакуумный насос, магистраль которого сообщается с полостью пенала. Затем оператор вручную присоединяет пенал с пресс-формой к прижимному диску на штуцере впрыска воска, так, чтобы конус штуцера совпал с воронкой пресс-формы. Пенал присасывается к прижимному диску, форма сжимается эластичным пеналом за счет избыточного внешнего давления. Далее оператор нажатием на пенал сдвигает штуцер относительно его корпуса и открывает канал для впрыска воска. Во время впрыска откачка воздуха вакуумным насосом не прекращается.
Недостатком известного устройства является то, что оно не универсально по отношению к размерам пресс-форм и не имеет возможности регулировать силу сжатия пресс-форм, что может привести к пережатию или недожатию пресс-формы. Это особенно актуально для пресс-форм изделий с тонкими, большими поверхностями.
Также недостатком известного устройства является то, что откачка воздуха из пресс-формы прекращается после того, как сопло герметично закрывает заливочную воронку в пресс-форме, что приводит к ухудшению качества получения восковых отливок.
Из уровня техники известно устройство для вакуумирования и заливки пресс-форм воском, состоящее из вакуумного насоса, бака с расплавленным воском, штуцера, подающего воск в пресс-форму через клапан, передней пластины, подвижно и герметично установленной относительно штуцера, привода, перемещающего переднюю пластину вдоль оси штуцера, зажимного устройства, в которое помещается пресс-форма, содержащего поршневую систему для сжатия пресс-формы посредством подачи воздуха с избыточным давлением в ее рабочий объем. Устройство осуществляет вакуумирование пресс-формы в замкнутой, жесткой камере до начала, а также в процессе подачи воска в полость пресс-формы (см. патент US 6065954 на изобретение, опубл. 23.05.2000).
Устройство работает следующим образом.
Оператор вставляет пресс-форму в камеру зажима. Затем подается давление в поршневую систему в основании устройства для сжатия пресс-формы. После сжатия пресс-формы оператор вручную позиционирует зажим так, чтобы совместить центр сопла впрыска воска и литьевой воронки пресс-формы. Прижимает торец устройства зажима к передней пластине инжектора. После этого включается вакуумный насос, и камера с пресс-формой присасывается к передней плите. Предполагается, что в этот момент сопло впрыска воска не закрывает герметично литниковую воронку в пресс-форме, далее происходит откачка воздуха, после чего приводом передняя плита с удерживаемой на ней вакуумом камерой втягивается так, чтобы сопло выдвинулось из передней плиты и герметично закрыло заливочную воронку в пресс-форме. После этого происходит впрыск воска в полость пресс-формы.
Недостатком известного устройства является то, что оно имеет сложную конструкцию прижима пресс-формы к штуцеру подачи воска и не универсально по отношению к длине эластичных пресс-форм, так как место приложения силы сжатия пресс-формы должно находиться в определенном месте для каждой пресс-формы, имеющей различную длину, во избежание пережатий или недожатий передней и задней ее части, а в указанном устройстве оно не имеет возможности перемещаться вдоль линии сопла впрыска воска. Это подразумевает замену уже используемых ранее пресс-форм, не подходящих по размерам. Это затрудняет его широкое применение.
Также недостатком известного устройства является то, что откачка воздуха из пресс-формы прекращается после того, как сопло герметично закрывает заливочную воронку в пресс-форме, что приводит к ухудшению качества получения восковых отливок.
Раскрытие сущности изобретения
Целью заявленного изобретения является разработка воскового инжектора с более простым и надежным механизмом прижима пресс-формы к окончанию полого штуцера подачи воска, универсального по отношению к размерам пресс-форм, что актуально, например, на ювелирных предприятиях, имеющих большой ассортимент выпускаемой продукции и соответственно пользующихся пресс-формами для восковых отливок разных размеров.
Техническими результатами заявленного изобретения являются:
- упрощение конструкции (не требуется сложный механизм с пневмоприводом прижима пресс-формы к окончанию полого штуцера подачи воска);
- возможность получения восковых отливок высокого качества за счет удаления воздуха из полости пресс-формы до и во время впрыска воска в пресс-форму.
- возможность использования пресс-форм различной длины.
Цель и технические результаты заявленного изобретения достигаются за счет создания устройства для сжатия, вакуумирования пресс-формы и последующей подачи в ее полость расплавленного воска, содержащего:
- полую камеру с отверстием в корпусе для размещения механизма зажима с пресс-формой и герметичного соединения с плитой для вакуумирования камеры с пресс-формой;
- механизм зажима пресс-формы, размещаемый в камере;
- бак для расплавленного воска;
- плиту для вакуумирования камеры с пресс-формой, имеющую отверстие для герметичной установки полого штуцера для подачи расплавленного воска из бака в пресс-форму;
- полый штуцер с управляемым клапаном во внутреннем канале для подачи расплавленного воска из бака в пресс-форму после присоединения камеры к плите и присоединения окончания полого штуцера к заливочной воронке в пресс-форме;
- вакуумный насос, сообщающийся вакуумной магистралью с внутренней полостью камеры, для вакуумирования камеры с пресс-формой после присоединения камеры с плитой;
- прижимной механизм для обеспечения прижатия относительно камеры механизма зажима с пресс-формой по направлению к окончанию полого штуцера, для обеспечения герметизации окончания полого штуцера и заливочной воронки в пресс-форме;
- клапан для впуска воздуха в камеру для обеспечения возможности снятия камеры с плиты после заливки расплавленным воском пресс-формы;
- контроллер с возможностью управления включением и выключением вакуумного насоса, открытием и закрытием клапана подачи расплавленного воска из бака;
при этом:
- механизм зажима пресс-формы имеет возможность перемещения с пресс-формой в камере вдоль продольной оси полого штуцера во время присоединения камеры с находящимся в ней механизмом зажима и пресс-формой к плите, для герметичного соединения камеры с плитой;
- полая камера герметично соединяется отверстием в корпусе с плитой для вакуумирования камеры с пресс-формой в таком месте на поверхности плиты, чтобы заливочная воронка пресс-формы находилась по центру продольной оси полого штуцера.
Плита для вакуумирования камеры с пресс-формой установлена неподвижно относительно полого штуцера, а механизм зажима пресс-формы установлен в камеру с предварительно зажатой в нем пресс-формой, в режиме заливки расплавленного воска в пресс-форму.
В частных вариантах осуществления, механизм зажима пресс-формы имеет возможность перемещения точки приложения усилия сжатия к пресс-форме при зажатии пресс-формы и выполнен с возможностью регулировки силы сжатия пресс-формы.
В одном из частных вариантов осуществления, камера герметично соединяется с плитой для вакуумирования камеры с пресс-формой с помощью, например, эластичных прокладок.
В другом частном варианте осуществления, камера герметично соединяется с плитой для вакуумирования камеры с пресс-формой с помощью, например, эластичного покрытия плиты.
В одном частном варианте осуществления, вакуумный насос сообщен вакуумной магистралью с внутренней полостью камеры через отверстие в камере для вакуумирования камеры с пресс-формой.
В другом частном варианте осуществления, вакуумный насос сообщен вакуумной магистралью с внутренней полостью камеры через отверстие в плите для вакуумирования камеры с пресс-формой.
В частных вариантах осуществления, полый штуцер выполнен, например, с конусным или шаровидным окончанием.
В одном из частных вариантов осуществления, прижимной механизм закреплен, например, во внутренней полости корпуса камеры.
В другом частном варианте осуществления, прижимной механизм может быть закреплен, например, на механизме зажима пресс-формы.
В частных вариантах осуществления, в качестве прижимного механизма может использоваться, например, пружинный механизм или пневматический механизм.
В одном из частных вариантов осуществления, клапан для впуска воздуха в камеру установлен, например, на корпусе камеры.
В другом частном варианте осуществления, клапан для впуска воздуха в камеру установлен, например, на вакуумной магистрали вакуумного насоса.
В частном варианте осуществления, в пресс-форме прорезан как минимум один воздуховод для удаления воздуха из полости пресс-формы.
В одном частном варианте осуществления, вакуумный насос имеет возможность удаления воздуха из полости пресс-формы, например, через как минимум один воздуховод.
В другом частном варианте осуществления, вакуумный насос имеет возможность удаления воздуха из полости пресс-формы, например, через негерметичные соединения частей пресс-формы.
В частных вариантах осуществления, устройство дополнительно имеет датчик давления, измеряющий степень разряжения воздуха в камере, и систему контроля температуры расплавленного воска в баке.
Краткое описание чертежей
Заявленное изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.
На фиг. 1 схематично представлен частный пример выполнения устройства в рабочем положении (вид сбоку).
На фиг. 2а показано положение механизма зажима с пресс-формой в камере до прижатия к плите для вакуумирования камеры с пресс-формой (вид сбоку).
На фиг. 2б показано положение механизма зажима с пресс-формой в камере до прижатия к плите для вакуумирования камеры с пресс-формой (вид спереди).
На фиг. 3 показана схематично одна из половин пресс-формы с прорезанным в ней воздуховодом.
На фиг. 1-3 изображено следующее:
1 - бак для расплавленного воска;
2 - полый штуцер для подачи расплавленного воска из бака;
3 - управляемый клапан полого штуцера для подачи расплавленного воска из бака;
4 - плита для вакуумирования камеры с пресс-формой;
5 - камера для размещения механизма зажима с пресс-формой;
6 - механизм зажима пресс-формы;
7, 10 - винтовая пара механизма зажима пресс-формы;
8 - пресс-форма;
9 - прижимной механизм;
11 - прижимная плита;
12 - воздуховод;
13 - эластичная прокладка;
14 - вакуумный насос;
15 - клапан для впуска воздуха в камеру;
16 - датчик давления;
17 - заливочная воронка в пресс-форме;
18 - отливаемая из воска деталь;
19 - вакуумная магистраль вакуумного насоса.
Осуществление изобретения
Восковой инжектор (см. фиг. 1-3) состоит из бака для расплавленного воска 1; системы контроля температуры воска в баке (на фиг. не показана); полого штуцера для впрыска воска 2, внутренний канал которого через управляемый клапан 3 соединен с полостью бака 1; плиты 4, неподвижно закрепленной относительно полого штуцера 2 для подачи расплавленного воска из бака 1 в пресс-форму 8; камеры 5 с отверстием в корпусе для размещения механизма зажима 6 с пресс-формой 8 и прижимного механизма 9 для обеспечения прижатия относительно камеры 5 механизма зажима 6 с пресс-формой 8 по направлению к окончанию полого штуцера 2, для обеспечения герметизации окончания полого штуцера и заливочной воронки 17 в пресс-форме 8; винтовой пары 7, 10 и прижимной плиты 11 в составе механизма зажима; вакуумного насоса 14 для вакуумирования камеры с пресс-формой; клапана 15 для впуска воздуха в камеру 5 для обеспечения возможности снятия камеры 5 с плиты 4 после заливки расплавленным воском пресс-формы 8; контроллера (на фиг. не показан), управляющего включением вакуумного насоса 14, открытием и закрытием клапана впрыска воска 3; датчика давления 16, измеряющего степень разряжения воздуха в камере 5. Плита 4 имеет отверстие для герметичной установки полого штуцера 2 для подачи расплавленного воска из бака 1 в пресс-форму 8 и предназначена для обеспечения закрытия отверстия в камере 5 для герметизации полости камеры 5. В пресс-форме 8 прорезан как минимум один воздуховод 12 для удаления воздуха из полости пресс-формы 8 (см. фиг. 3).
В частном варианте осуществления, вакуумный насос 14 сообщен вакуумной магистралью 19 с внутренней полостью камеры 5 через отверстие в плите 4 (см. фиг. 1).
В другом частном варианте осуществления, вакуумный насос 14 может быть сообщен вакуумной магистралью с внутренней полостью камеры через отверстие в камере 5 (на фиг. не показано).
В частном варианте осуществления, камера 5 герметично соединяется с плитой 4 с помощью, например, эластичных прокладок 13 (см. фиг. 1).
В другом частном варианте осуществления, камера 5 герметично соединяется с плитой 4 с помощью, например, эластичного покрытия плиты 4 (на фиг. показано перекрестной штриховкой).
Полый штуцер 2 может быть выполнен, например, с конусным или шаровидным окончанием.
В частных вариантах осуществления, в качестве прижимного механизма 9 может использоваться, например, пружинный 9 или пневматический (на фиг. не показано) механизм. Прижимной механизм 9 может быть закреплен, например, во внутренней полости корпуса полой камеры 5 или на механизме зажима 6 пресс-формы 8.
В одном частном варианте осуществления, клапан 15 для впуска воздуха в камеру 5 может быть установлен, например, на корпусе камеры 5 (см. фиг. 1).
В другом частном варианте осуществления, клапан 15 для впуска воздуха в камеру 5 может быть установлен, например, на вакуумной магистрали 19 вакуумного насоса 14.
В частных вариантах осуществления, датчик давления 16 может быть сообщен, например, шлангом с вакуумной магистралью 19 вакуумного насоса 14 (см. фиг. 1) или с полостью камеры 5.
Камера 5 может иметь как прозрачный корпус, например, из пластика, так и непрозрачный корпус.
Устройство, в частном варианте осуществления (см. фиг. 1-3), работает следующим образом.
Оператор помещает пресс-форму 8 в механизм зажима 6. Позиционирует винтовую пару 7, 10 по центру пресс-формы 8 и с помощью винта 7 зажимает пресс-форму 8 с нужным усилием. Затем оператор подает сигнал контроллеру (на фиг. не показан) на начало операции заливки расплавленного воска из бака 1. Контроллер включает вакуумный насос 14. После чего, оператор вставляет механизм зажима 6 с пресс-формой 8 в полую камеру 5 через отверстие в корпусе полой камеры 5. Позиционирует камеру 5 открытым отверстием в корпусе относительно плиты 4 для вакуумирования камеры 5 с пресс-формой 8 таким образом, чтобы заливочная воронка 17 пресс-формы 8 находилась по центру продольной оси полого штуцера 2 и полностью прижимает камеру 5 к плите 4, которая присасывается и в дальнейшем самостоятельно удерживается на плите 4 за счет избыточного внешнего давления. Камера 5 герметично соединяется с плитой 4 с помощью эластичных прокладок 13. Прижатие относительно камеры 5 механизма зажима 6 с пресс-формой 8 по направлению к окончанию полого штуцера 2 и герметизация окончания полого штуцера 2 относительно заливочной воронки 17 в пресс-форме 8 осуществляется за счет прижимного механизма 9, после прижатия камеры 5 оператором к плите 4. После того, как датчик давления 16 регистрирует определенную степень разряжения воздуха в камере 5, контроллер отсчитывает определенную паузу, требующуюся на максимально возможное удаление вакуумным насосом 14 воздуха из камеры 5 и полости пресс-формы 8, например, через как минимум один воздуховод 12 в пресс-форме 8. Затем контроллер посылает сигнал на открытие клапана 3 полого штуцера 2 и расплавленный воск из бака 1 по полому штуцеру 2 заполняет полость пресс-формы 8 под действием разности давлений в баке 1 и полости пресс-формы 8. Далее контроллер отсчитывает определенную паузу, необходимую для заполнения пресс-формы 8 расплавленным воском, выключает вакуумный насос 14 и закрывает клапан 3 полого штуцера 2. После заливки расплавленного воска из бака 1 в пресс-форму 8, оператор открывает клапан 15 для подачи воздуха в камеру 5 и в вакуумную магистраль 19 вакуумного насоса 14, снимает камеру 5 с плиты 4, вынимает механизм зажима 6 пресс-формы 8 из камеры 5, разбирает пресс-форму 8 и вынимает из пресс-формы отлитую из воска деталь 18.
В пресс-форме 8 заранее прорезан один или несколько тонких газоотводных каналов 12, достаточно тонких, чтобы расплавленный воск, заполняющий полость пресс-формы 8, успевал застывать в них, не выходя за пределы пресс-формы 8.
Механизм зажима 6 пресс-формы 8 имеет возможность перемещения точки приложения усилия сжатия к пресс-форме 8 при зажатии пресс-формы 8 и регулировки силы сжатия пресс-формы 8.
В частном варианте осуществления, механизм зажима 6 пресс-формы 8 имеет паз для винтовой пары 7, 10 для сжатия пресс-формы 8 (см. фиг. 1), при этом винтовая пара 7, 10 выполнена с возможностью перемещения в пазу механизма зажима 6 пресс-формы 8 вдоль направления впрыска расплавленного воска, обеспечивая изменение места приложения усилия сжатия к пресс-форме 8.
Также восковой инжектор может быть выполнен с автоприжимом - с использованием пневматического механизма зажима пресс-формы 8.
В восковом инжекторе можно использовать пресс-формы различных размеров из эластичных и твердых материалов.
Следует отметить, что представленные варианты осуществления воскового инжектора не являются единственными.
Несмотря на то, что заявленное изобретение показано и описано со ссылкой на его определенные предпочтительные варианты осуществления, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные изменения по форме и содержанию заявленного изобретения могут быть сделаны в нем без отклонения от сущности и объема заявленного изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения с учетом описания и чертежей.