УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЗКОЙ ДЛЯ ПИТАТЕЛЯ ФОРМОВОЧНОГО УСТРОЙСТВА
DEVICE FOR LOAD CONTROL FOR FEEDER OF FORMER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в основном к формовочным устройствам и, более конкретно к устройству управления нагрузкой, предназначенному для работы с питателем формовочной машины.
Уровень техники
Металлический материал определенного типа существует в одном из трех возможных состояний: жидкое состояние, твердое состояние и состояние шлама. Обычно такой тип металлического материала представляет собой сплав металлов, который содержит два или более металлических элементов и/или неметаллических элементов, сплавленных вместе и/или растворенных друг в друге. Примеры металлического материала такого типа представляют собой магний, алюминий и цинк, и любые их комбинации или эквиваленты. Металлический сплав в состоянии шлама далее будет называться шламом металлического сплава (ШМС). Иногда ШМС называют "тиксотропным металлическим материалом", а формовочное устройство, которое обрабатывает ШМС, называют машиной для тиксоформовки.
В патенте США 6357511 (патентовладелец: Husky Injection Molding Systems Ltd.), выданном 19 марта 2002 г., раскрыто устройство для формования под давлением металлического сплава (например, сплава магния), которое имеет инжекционное сопло, включающее в себя участок втулки, внешний контур которого расположен на поверхности канала, образуя уплотнение между поверхностью и внешней кромкой втулки. В патенте 6357511 описано примыкание сопла 11 непосредственно к питателю 13".
В опубликованной заявке на патент WO 2004/078383 А1 (патентовладелец: Husky Injection Molding Systems Ltd) раскрыт питатель, выполненный с возможностью использования его в машине для тиксоформовки. В заявке WO 2004/078383 А1 описано примыкание сопла 50 или удлинителя 48 сопла непосредственно к питателю 52.
В патенте США 6095789 (патентовладелец: Polyshot Corporation) раскрыта горячая литниковая втулка для транспортировки пластифицированного материала и инжекционное сопло для формовочной полости, которое содержит электрический нагреватель, окружающий хвостовик втулки. В патенте 6095789 описывается примыкание сопла 14 непосредственно к питателю 24а.
В патенте США 5213824 (патентовладелец: Polyshot Corporation), раскрыта регулируемая горячая литниковая втулка для инжекционных форм, в которой предусмотрены сменные распорочные муфты. В патенте 5213824 описано примыкание сопла 14 непосредственно к конструкции 70 питателя.
В патенте США 5178886 (патентовладелец: United Technologies Corporation), выданном 12 января 1993 г., описан легкосъемный канал для формования под давлением, который включает в себя расширяющийся внутрь проход, по меньшей мере, с одной продольной канавкой, что способствует удалению затвердевшей пластмассы путем вращения канала. В патенте 5178886 описано примыкание сопла 10 непосредственно к конструкции 13 питателя.
Очевидно, что конструкции и компоновки предшествующего уровня техники, относящиеся к известным питателям, используемым в формовочных устройствах, продолжают использовать в течение, по меньшей мере, 10 лет (с 12 января 1993 г. по 19 марта 2002 г., как указано в представленных выше документах предшествующего уровня техники), и до сих пор существуют проблемы с такими питателями. Такие питатели склонны к быстрому началу развития трещин, связанных с напряжениями. Обычно считается, что такие трещины, связанные с напряжением, развиваются в результате воздействия напряжения, которое воздействует в окружном направлении на питатель, возникающего в результате большого давления ШМС и/или теплового напряжения, из-за высокой температуры ШМС. К сожалению, начало возникновения трещин, связанных с напряжением, приводит к необходимости частого технического обслуживания и/или замены питателя, и/или неизбежной остановки машины для тиксоформовки при эксплуатации.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения предложено устройство управления нагрузкой, выполненное для работы с питателем любого формовочного устройства, выпускного желоба для расплавленного металла и любой их комбинации, при этом устройство управления нагрузкой включает в себя узел передачи нагрузки, выполненный таким образом, что он представляет поверхность приема нагрузки и поверхность приложения нагрузки, в которой узел передачи нагрузки выполнен с возможностью соединения поверхности приема нагрузки с поверхностью приложения нагрузки для передачи существенной величины нагрузки, принимаемой поверхностью приема нагрузки, на поверхность приложения нагрузки и для передачи несущественной величины нагрузки, получаемой поверхностью приема нагрузки, в питатель.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предложен узел выпускного желоба для расплавленного металла, включающий в себя питатель и устройство управления нагрузкой, выполненное с возможностью работы с питателем, причем устройство управления нагрузкой включает в себя узел передачи нагрузки, выполненный таким образом, что он представляет поверхность приема нагрузки и поверхность приложения нагрузки, в которой узел передачи нагрузки выполнен с возможностью соединения поверхности приема нагрузки с поверхностью приложения нагрузки для передачи существенной величины нагрузки, принимаемой поверхностью приема нагрузки, к поверхности приложения нагрузки и для передачи несущественной величины нагрузки, получаемой поверхностью приема нагрузки, в питатель.
В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения предложено формовочное устройство, включающее в себя питатель и устройство управления нагрузкой, выполненное с питателем, причем устройство управления нагрузкой включает в себя узел передачи нагрузки, выполненный таким образом, что он представляет поверхность приема нагрузки и поверхность приложения нагрузки, в которой узел передачи нагрузки выполнен с возможностью соединения поверхности приема нагрузки с поверхностью приложения нагрузки для передачи существенной величины нагрузки, принимаемой поверхностью приема нагрузки, на поверхность приложения нагрузки и для передачи несущественной величины нагрузки, получаемой поверхностью приема нагрузки, в питатель.
Технический эффект указанных выше вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в обеспечении уменьшения вероятности быстрого начала формирования трещин, связанных с напряжением питателя, что обеспечивает возможность реализовать относительно нечастое техническое обслуживание и/или замену питателя, если потребуется, и/или в предотвращении случайной остановки машины для тиксоформовки в экстремальных ситуациях.
Краткое описание чертежей
Примерные варианты выполнения настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на подробное описание и следующие чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан вид в разрезе, вдоль продольной оси устройства управления нагрузкой в соответствии с первым вариантом выполнения (который представляет собой предпочтительный вариант выполнения); и
на фиг. 2 показан вид в разрезе вдоль продольной оси другого устройства управления нагрузкой в соответствии со вторым вариантом выполнения.
Осуществление изобретения
Автор данного изобретения не уверен, что быстрое начало растрескивания, связанное с напряжением, которое возникает в питателе, представляет собой результат воздействия на питатель простой комбинации напряжения, направленного в окружном направлении, и теплового напряжения, как предполагалось ранее в данной отрасли промышленности, в которой пытаются решить эту проблему, по меньшей мере, в течение 10 лет. Автор данного изобретения полагает, что быстрое начало растрескивания в результате напряжения представляет собой результат воздействия на питатель комбинации трех факторов, таких как напряжение в окружном направлении, напряжение из-за теплового воздействия и силы механической нагрузки (ниже называется "нагрузкой"). При примыкании сопла непосредственно к питателю нагрузка может передаваться от сопла непосредственно в питатель. Как только нагрузка прикладывается к питателю, трещины, связанные с напряжением, начинают развиваться с увеличенной скоростью. Автор данного изобретения полагает, что решение проблемы состоит в существенном предотвращении воздействия нагрузки на питатель, в результате шунтирования нагрузки с отводом ее от питателя и/или передачи ее на другие соседние детали (такие как форма, например). В результате шунтирования нагрузки с отводом ее от питателя, предполагается, что начало развития трещин, связанных с напряжением в питателе, будет замедлено или задержано. Управление нагрузкой питателя не позволяет полностью устранить начало развития трещин, связанных с напряжением, но сдерживает начало развития трещин, связанных с напряжением, на определенное время.
На фиг. 1 показан вид в разрезе вдоль продольной оси устройства 10 управления нагрузкой (УУН) в соответствии с первым вариантом выполнения (который представляет собой предпочтительный вариант выполнения). УУН 10 выполнено для оснащения питателя 12 тиксоформовочного устройства (не показано). Другим названием питателя 12 является "центральный литник". УУН 10 также можно использовать в формовочных устройствах, предназначенных для обработки расплавленной пластмассы (то есть расплава из неметаллического материала).
Питатель 12 имеет канал 14 питателя, который продолжается от выходного торца до входного торца питателя 12. Выходной торец обращен в полость 26 формы, обозначенной как форма 24. Форма 24 включает в себя неподвижную половину 24А формы и подвижную половину 24Е формы. Неподвижная половина 24А формы связана с неподвижной плитой 30, а подвижная половина 24Е формы закреплена к подвижной плите (не показана).
Входной торец обращен к соплу 32, которое выходит из резервуара (не показан) тиксоформовочного устройства. В сопле 32 образован канал 34 сопла. Через питатель 12 ШМС 39 поступает из канала 34 сопла через канал 14 питателя в полость 26 формы. На выходном торце питателя 12 образована пробка 41 с помощью средства 17 охлаждения, которое расположено рядом с выходным торцом питателя 12. Средство охлаждения может быть выполнено, например, в виде рассеивателя тепла или охлаждающего канала, по которому протекает охладитель. Средство 17 охлаждения расположено внутри вставки 16 формы. Когда по контуру пропускают холодный охладитель, формируется пробка 41. Пробку 41 выталкивают из ее представленного на чертеже местоположения, когда давление ШМС достигает достаточного уровня (то есть давления выталкивания пробки). После того как полость 26 формы будет заполнена, с помощью охладителя внутри механизма 17 затем формируется новая пробка из ШМС, расположенная рядом с выходным торцом питателя 12.
Во вставке 16 формы выполнена полость 18 для установки в нее питателя 12, имеющая соответствующие размеры. Полость 18 имеет такие размеры, что в нее можно устанавливать держатель 22. В участке формы 24 выполнена полость для установки вставки, которая имеет такие размеры, чтобы в нее можно было устанавливать вставку 16 для формы. Комбинация вставки 16 для формы и держателя 22 удерживает или фиксирует питатель 12, надежно установленный внутри полости 18 питателя 12. Для дополнительного удержания питатель 12 также включает в себя выступ 37, который расположен от питателя 12 поверх буртика 35 вставки 16 формы. С питателем 12 соединен нагреватель 20, который поддерживает ШМС, расположенный внутри канала 14 питателя в состоянии шлама. В неподвижной плите 30 сформирован канал, в который устанавливается сопло 32.
В качестве альтернативы, канал, сформированный в плите 30, связан с узлом выпускного желоба для расплавленного металла (не показан), который включает в себя питатель, по которому ШМС подают в питатель литниковой втулки (аналогичный питателю 12), который включен в нее или используется с узлом выпускного желоба для расплавленного металла. Узел тиксометрического выпускного желоба представляет собой узел распределения ШМС, которая выполнена с возможностью распределения ШМС во взаимно соединенную сеть питателей выпускных желобов для расплавленного материала, по которой ШМС поступает к другим входным отверстиям, ведущим к полости 26 формы или к другим полостям формы (не показаны), используемым для формования других отдельных изделий.
Для сборки узла, показанного на фиг.1, вставку 16 формы первоначально устанавливают в полость для вставки, образованную формой 24. Затем питатель 12 вставляют в полость 18 вставки 16 формы. Наконец, держатель 22 вставляют в полость 18 вставки 16 формы и затем устанавливают в питатель 12.
УУН 10 уменьшает величину нагрузки, передаваемой к питателю 12 от окружающих деталей, таких как сопло 32. Технический эффект такой компоновки заключается в уменьшении или задержке начала развития трещин, связанных с напряжением. УУН 10 снижает вероятность возникновения трещин, в результате комбинированного воздействия на питатель 12 нагрузок, связанных с действием касательных напряжений, и напряжений, возникающих из-за воздействия температуры. Сам по себе УУН 10 не оказывает непосредственного влияния на нагрузки, связанные с напряжением, возникающим из-за действия касательных напряжений, и нагрузки, связанные с воздействием тепла.
УУН 10 содержит поверхность 36 воспринимающую нагрузки, поверхность 38, воспринимающую нагрузки, поверхность 40 приложения нагрузки и узел передачи нагрузки. В этом варианте выполнения узел передачи нагрузки представляет собой комбинацию держателя 22 питателя и вставки 16 формы, установленной рядом с держателем 22 питателя. Узел передачи нагрузки (то есть узлы 22 и 16) соединяет поверхности 36, 38 приема нагрузки с поверхностью 40 приложения нагрузки. В этом варианте выполнения поверхности 36, 38 приема нагрузки представляют собой часть держателя 22.
В альтернативных вариантах выполнения узел передачи нагрузки представляет собой конструкцию или комбинацию конструктивных элементов, которые контактируют с или упираются в поверхность, воспринимающую нагрузку, и в поверхность приложения нагрузки.
Во время работы узел передачи нагрузки (комбинация элементов 16 и 22) передает значительную часть нагрузки, воспринимаемой поверхностью приема нагрузки (комбинация элементов 36, 38) через поверхность 40 приложения нагрузки. Поверхность 40 упирается в форму 24 (которая представляет собой пример расположенного рядом узла). Кроме того, узел передачи нагрузки (комбинация элементов 16, 22) передает незначительную величину нагрузки, воспринимаемой поверхностью приема нагрузки (элементы 36, 38), питателю 12.
Нагрузка может передаваться от неподвижной плиты 30, которая конструктивно расположена рядом с поверхностями 36, 38, и/или от сопла 32.
Технический эффект такой компоновки позволяет, по существу, шунтировать нагрузку с отводом ее от питателя 12, что снижает вероятность начала развития трещин, связанных с напряжениями, в питателе 12. Компоновки поверхностей приема нагрузки, приложения нагрузки и узла передачи нагрузки фактически отсоединяют питатель 12 от источника нагрузки, в результате чего незначительная величина нагрузки передается от источника нагрузки к питателю 12.
Нагрузка, связанная с воздействием сопла 32, имеет составляющую вдоль оси (то есть расположенную вдоль оси сопла 32) и имеет радиальную составляющую (то есть расположенную радиально от оси сопла 32). Осевая составляющая нагрузки воспринимается поверхностью 36 приема нагрузки, а радиальная составляющая воспринимается поверхностью 38 приема нагрузки. Узел передачи нагрузки шунтирует осевые и радиальные составляющие нагрузки, так что они не воздействуют на питатель 12, и передает их через элементы 16, 22 далее к поверхности 40 приложения нагрузки, которая затем передает нагрузку форме 24.
В альтернативных вариантах выполнения поверхности 36, 38 не выровнены ни вертикально, ни горизонтально относительно горизонтальных и вертикальных поверхностей неподвижной плиты 30.
Преимущественно, питатель 12 и держатель 22 контактируют друг к другу таким образом, что сводится к минимуму передача нагрузок на питатель 12 и/или держатель 22, смещенный вдоль оси от питателя 12. Предпочтительно, держатель 22 удерживает питатель 12 со смещением от сопла 32. В качестве альтернативы, питатель 12 может примыкать к соплу 32 при условии, что компоненты нагрузки не будут существенно передаваться в питатель 12 от сопла 32.
УУН 10, при необходимости, включает в себя устройство 28 охлаждения, установленное внутри держателя 22 (то есть на участке узла передачи нагрузки). Устройство 28 охлаждения выполнено с возможностью охлаждения конструктивных зазоров, расположенных в непосредственной близости к месту, в котором питатель 12 стыкуется с соплом 32 и держателем 22. Технический эффект устройства 28 охлаждения состоит в том, что в результате замораживания ШМС в этих зазорах предотвращается и/или существенно снижается утечка ШМС через эти зазоры.
В качестве альтернативы, такой эффект охлаждения обеспечивается с помощью конфигурации вставки 16 формы, которая позволяет пропускать охладитель достаточно близко к указанным зазорам, который затем может отбирать тепло из этих зазоров. На фиг. 2 показан вид в разрезе вдоль продольной оси другого устройства 60 управления нагрузкой в соответствии со вторым вариантом выполнения. Основное отличие от компоновки, представленной на фиг.1, состоит в том, что держатель 22 расположен между формой 24 и вставкой 16 для формы.
Для сборки компоновки, представленной на фиг. 2, вставку 16 для формы не сразу устанавливают в отверстие формы 24. Питатель 12 вставляют во вставку 16 для формы и затем держатель 22 помещают поверх питателя 12. Затем вставку 16 для формы устанавливают в полость формы 24.
Устройство 28 охлаждения расположено рядом со входом в канал 14 питателя. Сопло 32 примыкает к вставке 16 для формы. Вставка 16 для формы имеет поверхность 42, воспринимающую нагрузку, поверхность 44, воспринимающую нагрузку, и поверхность 46 приложения нагрузки. В этом варианте выполнения вставка 16 для формы представляет собой узел передачи нагрузки, который соединяет поверхности 42, 44 приема нагрузки с поверхностью 46 приложения нагрузки. Во втором варианте выполнения держатель 22 не представляет собой поверхность приложения нагрузки, которая примыкает к форме 24.
В качестве альтернативы, сопло 32 примыкает к неподвижной пластине 30 и питатель 12 удлинен так, что он либо примыкает к соплу 32 или остается несколько смещенным от сопла 32. Плита 30 представляет собой узел передачи нагрузки, который включает в себя поверхности 48, 50 приема нагрузки и поверхность 52 приложения нагрузки, и комбинация держателя 22 и вставки 16 для формы, представляет собой поверхность 46 приложения нагрузки.
Следует отметить, что некоторые элементы могут быть приспособлены для конкретных условий или функций. Описанные выше концепции могут быть дополнительно распространены на различные другие варианты применения, которые, очевидно, находятся в пределах объема настоящего изобретения. После описания вариантов выполнения для специалистов в данной области техники будет понятно, что возможно выполнить модификации и улучшения, без выхода за пределы концепций в том виде, как они были описаны. Поэтому то, что предназначено для защиты патентом, ограничено только объемом следующей формулы изобретения.