ITMO20110174A1 - Stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche - Google Patents

Description

"STAMPO ISOSTATICO, PARTICOLARMENTE PER PIASTRELLE CERAMICHE"

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha come oggetto uno stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche .

Come è noto le piastrelle, o altri manufatti lastriformi ceramici, sono ottenuti tramite un processo industriale di pressatura delle polveri ceramiche inserite in un relativo stampo ed un successivo processo di cottura per l'ottenimento della piastrella finale.

La gualità del prodotto finale ottenibile è strettamente legata ai due processi produttivi ed in particolare, per guanto riguarda la fase di pressatura, si pone particolare attenzione alla regolarità ed omogeneità di pressione applicata alle tessere ceramiche. Infatti, una fase di pressatura non omogenea dà luogo ad una tessera ceramica apparentemente piana che, durante la fase di cottura, è soggetta a differenti deformazioni termiche dovute a ritiri differenziali a cui sono soggette le diverse zone compattate, facendo perdere alla piastrella sia la planarità del corpo piatto sia la linearità dei bordi perimetrali.

Tali deformazioni richiedono dunque una fase di selezione e scarto del prodotto finito al fine di offrire all'utente finale un prodotto qualitativamente elevato.

Gli stampi utilizzati per la formazione delle tessere ceramiche comprendono generalmente un alveolo di pressatura formato da un semistampo superiore ed un semistampo inferiore nel quale vengono pressate la polveri ceramiche tramite una pressa di tipo noto.

Almeno uno tra i due semistampi comprende un punzone associato scorrevolmente ad un'apposita sede di scorrimento per il suo movimento da una posizione di riposo ad una posizione di pressatura secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare al piano di pressatura della tessera ceramica.

Particolarmente, alcuni stampi di tipo noto comprendono un sistema meccanico di equilibratura interposto tra il punzone e la sede di scorrimento dotato di elementi elastici, i quali garantiscono un livellamento omogeneo del punzone in fase di pressatura, garantendo una pressione applicata costante ad ogni punto del semistampo.

A seguito di innumerevoli cicli di produzione il sistema di equilibratura meccanico perde man mano le proprie caratteristiche elastiche, facendo inclinare leggermente il punzone rispetto alla superficie da pressare, conferendo alla tessera ceramica una distribuzione di pressione non uniforme .

Al fine di ovviare a tale inconveniente in fase di pressatura, si interpone una guarnizione di tipo idraulico tra il punzone e la sede di scorrimento per la definizione di una camera di compressione ospitante un liquido incomprimibile, quale ad esempio olio. Detta camera garantisce un autolivellamento del punzone quando lo stesso è in fase di pressatura a contatto con le polveri ceramiche, definendo una distribuzione omogenea di pressione e conseguentemente una compattazione omogenea delle stesse.

Il ritorno del punzone nella posizione di riposo dopo la fase di pressatura è garantito sempre da elementi elastici che, come definito precedentemente, possono perdere le propria elasticità a seguito di diversi cicli di lavoro e, non riportando il punzone nella posizione di riposo sostanzialmente parallela alla superficie di pressatura, presentano una superficie inclinata del punzone atta ad accogliere le polveri ceramiche, già in fase di stesura, in maniera non omogenea .

Oltre a ciò, tali stampi isostatici di tipo noto non sono scevri da inconvenienti tra i guali va annoverato il fatto che il punzone, passando dalla posizione di riposo alla posizione di pressatura, imprime colpi di ariete di entità non trascurabile al semistampo.

Tali sollecitazioni meccaniche si ripercuotono completamente sulla guarnizione meccanica, usurando precocemente la stessa. A sua volta, la guarnizione usurata consente un leggero trafilamento del liquido, il quale, rimanendo in quantità minore nella camera di compressione, non garantisce la planarità del punzone sulle polveri in fase di pressatura, conferendo una fase di pressatura differente rispetto al ciclo produttivo precedente, formando tessere ceramiche diverse una dall'altra e quindi di scarsa qualità. La manutenzione di tali stampi dopo un numero limitato di cicli di lavoro richiede il blocco della linea di produzione per consentire la sostituzione delle guarnizioni.

Un altro inconveniente di tali stampi isostatici di tipo noto consiste nel fatto di poter produrre esclusivamente piastrelle di altezza predefinita, richiedendo la sostituzione di almeno uno dei due semistampi per la produzione di piastrelle richiedenti fasi di pressatura differente con diversi effetti isostatici. Infatti, tali stampi non permettono di modificare la corsa del punzone dalla posizione di riposo alla posizione di pressatura, tale corsa costante permette di ottenere esclusivamente piastrelle di altezze identiche.

Compito precipuo del presente trovato consiste nel fatto di realizzare uno stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche, che ovvi agli inconvenienti e superi i limiti della tecnica nota, consentendo una distribuzione omogenea di pressione nella fase di pressatura senza l'utilizzo di sistemi di equilibratura meccanica.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare uno stampo isostatico che riduca le sollecitazioni meccaniche a cui è sottoposta la guarnizione di tipo idraulico definente la camera di compressione.

Un altro scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare uno stampo che riduca i tempi di manutenzione evitando un blocco prolungato della produzione, riducendo di gran lunga i costi di produzione .

Un ulteriore scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare uno stampo isostatico che permetta un controllo continuo della pressione del liquido nella camera di compressione, garantendo una fase di compressione omogenea durante i diversi cicli di produzione.

Un altro scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare uno stampo isostatico che permetta un ripristino della quantità di liquido operatore desiderato nella camera di compressione senza alcun fermo macchina.

Un ulteriore scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare uno stampo isostatico che permetta di variare l'entità dell'effetto isostatico durante la fase di pressatura.

Un altro scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare uno stampo isostatico che sia facile da realizzare ed economicamente competitivo se paragonato alla tecnica nota.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da uno stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche, comprendente almeno un alveolo di formatura delimitato superiormente da un primo semistampo ed inferiormente da un rispettivo secondo semistampo, almeno uno tra detto primo semistampo e detto secondo semistampo comprendendo una camera di compressione chiusa ospitante un liquido operatore, detta camera di compressione essendo delimitata da una prima faccia di un punzone, opposta ad una seconda faccia di detto punzone atta alla formatura di detta piastrella, e da una relativa sede di scorrimento, detto punzone essendo scorrevolmente associato a tenuta a detta sede di scorrimento per il passaggio da una posizione di riposo ad una posizione di pressatura e viceversa, in detta posizione di pressatura detta camera di compressione avendo volume minore rispetto al volume definito dalla stessa in detta posizione di risposo, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito idraulico esterno operativamente collegato a detta camera di compressione per il controllo di pressione di detto liquido operatore.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di uno stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli allegati disegni in cui:

la figura 1 è una sezione assiale dello stampo isostatico secondo il trovato effettuata secondo un piano passante per un alveolo di formatura;

la figura 2 è una sezione assiale del primo semistampo secondo il trovato effettuata secondo un piano passante per un alveolo di formatura con il punzone in posizione di riposo;

la figura 3 è una sezione assiale del primo semistampo secondo il trovato effettuata secondo un piano passante per un alveolo di formatura con il punzone in posizione di pressatura;

la figura 4 è una sezione ingrandita del compensatore di pressione secondo il trovato eseguita secondo un piano passante per il suo asse di sviluppo.

Con riferimento alle figure citate, lo stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende almeno un alveolo di formatura 2 delimitato superiormente da un primo semistampo 3 ed inferiormente da un rispettivo secondo semistampo 4 e, almeno uno tra quest 'ultimi, comprende una camera di compressione 5 chiusa ospitante al suo interno un liquido operatore .

La camera di compressione 5 è delimitata perimetralmente da una prima faccia 6 di un punzone 8 e da una relativa sede di scorrimento 9 di quest'ultimo, dove la prima faccia 6 è opposta ad una seconda faccia 7 del punzone 8 atta alla formatura della piastrella.

In particolare, il punzone 8 è scorrevolmente associato a tenuta alla sede di scorrimento 9 per 11 passaggio da una posizione di riposo ad una posizione di pressatura e viceversa, nella posizione di pressatura la camera di compressione 5 presenta un volume minore rispetto al volume definito dalla stessa nella posizione di risposo.

Secondo il trovato, lo stampo isostatico 1 comprende un circuito idraulico esterno 10 operativamente collegato alla camera di compressione 5 per il controllo di pressione del liquido operatore.

Opportunamente, il circuito idraulico esterno 10 comprende un accumulatore di pressione 11 ed un compensatore di pressione 12.

Particolarmente, il compensatore di pressione 12 si compone di un corpo sostanzialmente cilindrico cavo, sviluppantesi secondo un'asse di sviluppo 30, delimitato da una prima base 16 ed una seconda base 17 per la definizione di una camera interna 15 in cui è scorrevole a tenuta un pistone 18. Il pistone 18, a sua volta, separa fra loro un primo vano 19 ed un secondo vano 20 di volume variabile a seconda della posizione del pistone 18 all'interno della camera 15.

Opportunamente, il primo vano 19 è collegato all'accumulatore di pressione 11 attraverso una prima uscita 13 ricavata nella prima base 16 ed il secondo vano 20 è collegato alla camera di compressione 5 attraverso una seconda uscita 14 ricavata nella seconda base 17.

All'interno di uno dei due vani 19, 20, e particolarmente all'interno del secondo vano 20, è presente un elemento limitatore 21 che si interpone tra la seconda base 17 ed il pistone 18, limitando la corsa di quest'ultimo all'interno della camera 15. Opportunamente l'elemento limitatore 21 ha una lunghezza minore della corsa massima del pistone 18 e, in questa particolare forma di realizzazione, comprende una boccola 22 aderente alle pareti perimetrali della camera 15.

Vantaggiosamente, il compensatore di pressione 12 risulta ispezionabile al suo interno grazie alla rimozione di almeno una tra la prima base 16 o la seconda base 17, collegate al suo corpo del compensatore di pressione 12 tramite elementi filettati 31 di tipo noto.

Parallelamente al circuito idraulico esterno 10, la camera di compressione 5 può essere collegata idraulicamente ad un secondo circuito idraulico, non rappresentato nelle figure allegate, atto al monitoraggio ed al mantenimento in pressione del liquido operatore nel circuito esterno 10.

Oltre a ciò, lo stampo isostatico 1 comprende il primo semistampo 3, il quale presenta un corpo di base 25 in cui è ricavata la sede di scorrimento 9 per lo scorrimento a tenuta del punzone 8; l'interferenza tra la sede di scorrimento 9 ed il punzone 8 è sufficiente a permettere sia uno spostamento rettilineo lungo una direzione sostanzialmente perpendicolare alla superficie di pressione delle polveri ceramiche garantendo una tenuta della camera di compressione 5 tramite guarnizioni di tipo noto disposte perimetralmente sul punzone 8, come ad esempio guarnizioni di tipo idraulico e anelli di guida antiestrusore, sia un leggero basculamento del punzone 8 nella sede di scorrimento 9.

All'interno del corpo di base 25 sono inoltre ricavate delle cavità 26 in cui sono alloggiati a battuta degli elementi di finecorsa 23 connessi al punzone 8 per l'arresto dello scorrimento del punzone 8 stesso dalla posizione di pressatura alla posizione di riposo.

Vantaggiosamente, al punzone 8 può essere associato un tampone 24 atto alla pressatura delle polveri ceramiche a diretto contatto con quest 'ultime; tale tampone 24 è direttamente collegato alla seconda faccia 7 del punzone 8 tramite elementi filettati di tipo noto o tramite magneti installati in almeno uno dei due elementi a contatto fra loro.

Opportunamente, lo stampo isostatico 1 comprende un secondo semistampo 4 posto specularmente al primo semistampo 3 per la definizione della parte inferiore dell'aveolo di formatura 2 ed in particolare il secondo semistampo 4 presenta la stessa struttura descritta per il primo semistampo 3, come rappresentato in figura 1.

Vantaggiosamente, ogni semistampo 3 e 4 presenta una pluralità di punzoni 8 con rispettive camere di compensazione 5 per la produzione simultanea di una pluralità di piastrelle. Ognuna della pluralità di camere di compensazione 5 è in comunicazione idraulica con la successiva e con il circuito idraulico esterno 10.

Il funzionamento dello stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche, è di seguito descritto.

Dopo una fase preliminare di riempimento del secondo semistampo 4 che definisce la parte inferiore dell'alveolo di formatura 2 con le polveri ceramiche, si procede con la fase di pressatura dove il primo semistampo 3 viene pressato contro al secondo semistampo 4 tramite presse di tipo noto.

Durante tale fase il punzone 8, in posizione di riposo, si sposta verso la posizione di pressatura, scorrendo lungo la sede di scorrimento 9 e riducendo conseguentemente il volume della camera di compressione 5 dove è presente il liquido operatore ad un pressione iniziale di circa 2-4 bar.

Il liquido operatore, essendo incomprimibile, tende a defluire in zone dello stampo dove la pressione risulta essere minore, ossia verso il circuito idraulico esterno 10. Il liquido operatore, tramite tubazioni ad alta pressione, raggiunge il compensatore di pressione 12.

All'interno del compensatore di pressione 12 il pistone 18 che separa a tenuta il primo vano 19 dal secondo vano 20, inizia a muoversi verso la prima base 16 sotto l'azione del liquido operatore a pressione maggiore rispetto alla pressione del fluido presente nell'accumulatore di pressione 11, aumentando il volume del secondo vano 20 e riducendo il volume del primo vano 19.

Nel momento in cui il pistone 18 termina la sua corsa all'interno del compensatore di pressione 12, il liquido operatore nella camera di compressione 5 e nel circuito idraulico esterno 10 non riesce a defluire in ulteriori zone a pressione minore e, sotto l'azione della pressa, si distribuisce omogeneamente nella camera di compressione 5, garantendo una pressatura isostatica nell'alveolo di formatura 2 sottostante arrivando fino ad una pressione di esercizio di circa 400-500 bar.

Dopo la fase di pressatura la pressa allontana i due semistampi 3 e 4 tra loro, allontanando anche il punzone 8 dalla piastrella cruda appena formata. Il liquido operatore non risulta essere più in pressione sotto l'azione della pressa e conseguentemente il fluido all'interno dell'accumulatore di pressione 11 risulta ora ad una pressione maggiore rispetto alla pressione del liquido operatore.

Il fluido spinge il pistone 18 verso la seconda base 17, aumentando il volume del primo vano 19 e riducendo il volume del secondo vano 20. A sua volta il liquido operatore ritorna nella camera di compressione 5 aumentandone il volume, spingendo il punzone 8 verso la posizione di riposo fino a che i finecorsa 23 arrivano a battuta contro le cavità 26 ricavate nel corpo di base 25.

Lo spostamento del punzone 8 dalla posizione di riposo alla posizione di pressatura è proporzionale al volume del liquido operatore che defluisce nel compensatore di pressione 12 e più precisamente alla variazione di volume del secondo vano 20. L'inserimento della boccola 22 all'interno del secondo vano 20 limita la corsa del pistone 18 e conseguentemente lo spostamento del punzone 8, permettendo al sistema un maggior o minor effetto isostatico.

Vantaggiosamente anche il secondo semistampo 4 posto inferiormente dispone dello stesso sistema isostatico di compensazione che, oltre a garantire una distribuzione uniforme di pressioni durante la fase di pressatura, garantisce il livellamento del piano del punzone 8 su cui si depositano le polveri ceramiche grazie al sistema di auto equilibratura idraulica.

In questa particolare forma di realizzazione sono rappresentati due alveoli di formatura 2 comunicanti fra loro tramite un canale di passaggio 27, il quale garantisce 1 'isostaticità descritta precedentemente per entrambi gli alveoli di formatura 2.

Inoltre, in una forma di realizzazione non rappresentata nelle figure allegate, lo stampo isostatico 1 comprende un secondo circuito idraulico collegato operativamente alla camera di compressione 5 per il monitoraggio continuo della pressione del liquido operatore nella posizione di riposo del punzone 8.

Tale secondo circuito include mezzi di compensazione per il reintegro di eventuali trafilamenti del liquido operatore e valvole oleodinamiche limitatrici di sicurezza nel caso in cui il liquido operatore in fase di pressatura raggiunga pressioni troppo elevate.

Si è in pratica constatato come lo stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche, secondo il presente trovato, assolva il compito nonché gli scopi prefissati in quanto consente di ottenere una fase di pressatura omogenea senza l'utilizzo di sistema di equilibratura meccanica soggetti ad usura, permettendo un sistema di auto equilibratura idraulico .

Un altro vantaggio dello stampo isostatico, secondo il trovato, consiste nel fatto di ridurre le sollecitazione meccaniche a cui sono sottoposti i semistampi, facendo defluire le sollecitazioni meccaniche maggiori in un circuito idraulico esterno .

Si nota inoltre che il fluido all'interno dell'accumulatore di pressione assolve una funzione di ammortizzatore in quanto la sua natura comprimibile premette di smorzare leggermente lo spostamento quasi istantaneo del pistone mobile all'interno del compensatore di pressione.

Un ulteriore vantaggio dello stampo isostatico, secondo il trovato, consiste nel fatto di ridurre drasticamente i tempi di manutenzione in quanto l'elemento maggiormente soggetto ad usura risulta essere il compensatore di pressione, posizionato esternamente allo stampo. La sua posizione esterna facilita e riduce di gran lunga il fermo macchina in caso di manutenzione.

Un altro vantaggio dello stampo isostatico, secondo il trovato, consiste nel fatto di poter controllare continuamente l'effetto isostatico del punzone monitorando continuamente la pressione del liquido operatore.

Un ulteriore vantaggio dello stampo isostatico, secondo il trovato, consiste nel fatto di poter variare l'entità dell'effetto isostatico.

Lo stampo isostatico, particolarmente per piastrelle ceramiche, così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo .

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1.Stampo isostatico (1), particolarmente per piastrelle ceramiche, comprendente almeno un alveolo di formatura (2) delimitato superiormente da un primo semistampo (3) ed inferiormente da un rispettivo secondo semistampo (4), almeno uno tra detto primo semistampo (3) e detto secondo semistampo (4) comprendendo una camera di compressione (5) chiusa ospitante un lìquido operatore, detta camera di compressione (5) essendo delimitata da una prima faccia (6) di un punzone (8), opposta ad una seconda faccia (7) di detto punzone (8) atta alla formatura della piastrella, e da una relativa sede di scorrimento (9), detto punzone (8) essendo scorrevolmente associato a tenuta a detta sede di scorrimento (9) per il passaggio da una posizione di riposo ad una posizione di pressatura e viceversa, in detta posizione di pressatura detta camera di compressione (5) avendo volume minore rispetto al volume definito dalla stessa in detta posizione di risposo, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito idraulico esterno (10) operativamente collegato a detta camera di compressione (5) per il controllo di pressione di detto liquido operatore.
2. 2. Stampo isostatico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto circuito idraulico esterno (10) comprende un accumulatore di pressione (11) ed un compensatore di pressione (12), detto compensatore di pressione (12) comprendendo una prima uscita (13) operativamente collegata a detta camera di compressione (5) ed una seconda uscita (14) operativamente collegata a detto accumulatore di pressione (11).
3. 3. Stampo isostatico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto compensatore di pressione (12) comprende una camera interna (15), sostanzialmente cilindrica, con prima base (16) ed una seconda base (17) opposte fra loro e comunicanti rispettivamente con detta prima uscita (13) e detta seconda uscita (14), detta camera interna (15) ospitando scorrevolmente a tenuta al suo interno un pistone (18) per la definizione di un primo vano (19) e di un secondo vano (20) separati fra loro da detto pistone (18) e collegati rispettivamente con detta prima uscita (13) e detta seconda uscita (14).
4. 4. Stampo isostatico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento limitatore (21) inseribile in detto secondo vano (20) per la limitazione della corsa di detto pistone (18) in detta camera interna (15).
5. 5. Stampo isostatico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento limitatore (21) comprende una boccola (22).
6. 6.Stampo isostatico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere elementi di finecorsa (23) per la limitazione dello scorrimento di detto punzone (8) da detta posizione di pressatura a detta posizione di riposo.
7. 7. Stampo isostatico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un tampone (24) destinato ad aderire alla piastrella da formare, detto tampone (24) essendo collegato meccanicamente o magneticamente a detto punzone (8).
8. 8. Stampo isostatico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di compensazione operativamente collegati a detto circuito idraulico esterno (10) per il ripristino di detto liquido operatore.
9. 9. Stampo isostatico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo semistampo (3) e detto secondo semistampo (4) comprendono rispettivi punzoni (8) associati scorrevolmente a rispettive camere di compressione (5) per il passaggio di detti punzoni (8) da detta posizione di riposo a detta posizione di pressatura e viceversa, dette camere di compressione (5) essendo operativamente collegate a rispettivi circuiti idraulici esterni (10) per il controllo di pressione di detto liquido operatore.
10. 10. Stampo isostatico (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di alveoli di formatura (2) comprendenti rispettivamente almeno una camere di compressione (5), dette camere di compressione (5) essendo in comunicazione fra loro ed in comunicazione con detto circuito idraulico esterno (10).