RU2366574C1

RU2366574C1 - Device to form products from loose powder-like materials

Info

Publication number: RU2366574C1
Application number: RU2008109040/03A
Authority: RU
Inventors: Валерий Ерахмиельевич Зубкин (RU); Валерий Ерахмиельевич Зубкин; Владимир Михайлович Коновалов (RU); Владимир Михайлович Коновалов; Николай Евдокимович Королёв (RU); Николай Евдокимович Королёв
Original assignee: Валерий Ерахмиельевич Зубкин; Владимир Михайлович Коновалов; Николай Евдокимович Королёв
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2009-09-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed device comprises frame, drive, packing device representing pressure plate, device to feed the material into the form, tight under the plate, and stabilising element representing a plate that prevents pressing powder-like material out from the form. Aforesaid plate allows maintaining a variable gap.

EFFECT: expanded performances, reduced wear.

Description

Изобретение относится к области формования изделий и полуфабрикатов из различных порошкообразных и композиционных сыпучих материалов и может быть применено в различных областях промышленности и строительства.The invention relates to the field of molding products and semi-finished products from various powder and composite bulk materials and can be applied in various fields of industry and construction.

Под сыпучими композиционными и порошкообразными материалами понимаются грунты, бетонные смеси, керамические массы, огнеупорные массы, формовочные составы литейного производства, металлические порошки и тому подобные материалы.Bulk composite and powder materials are understood as soils, concrete mixtures, ceramic masses, refractory masses, foundry molding compositions, metal powders and the like.

Известно, что наиболее эффективными устройствами для уплотнения сыпучих порошкообразных материалов и формования из них различных изделий являются устройства, реализующие способы (например, патент №2065357 или патент №2240895), основанные на воспроизведении в ходе уплотнения и формования эффекта «текучего клина», то есть эффекта образования локальной текучей зоны под жесткой поверхностью, постоянно вдавливающей под себя новые порции уплотняемого материала. При этом в зоне достигается стационарное неравновесное состояние с упорядоченной структурой, характерное высокой однородной плотностью [см., например, «Технология «Русские качели^®»: самоуплотнение порошков в результате индуцированного течения или СПРИТ». // Популярное бетоноведение, 2005, №6 (8), с.78-83].It is known that the most effective devices for compaction of bulk powder materials and molding various products from them are devices that implement methods (for example, patent No. 2065357 or patent No. 2240895), based on the reproduction during the compaction and molding of the effect of "flowing wedge", that is the effect of the formation of a local fluid zone under a rigid surface, constantly pressing new portions of the material being compacted under it. At the same time, a stationary non-equilibrium state with an ordered structure is achieved in the zone, characterized by a high uniform density [see, for example, “Russian Swing ^® Technology: Self-densification of powders as a result of induced flow or SPRIT”. // Popular Concrete Science, 2005, No. 6 (8), pp. 78-83].

Известно устройство для формования изделий из сыпучих порошкообразных материалов, содержащее раму, привод, набивающий элемент в виде нагнетающей плиты, стабилизирующий элемент, препятствующий вытеснению обрабатываемого порошкообразного материала из формы, и приспособление для подачи материала в форму под рабочую поверхность плиты. (Патент РФ №2175699, 10.05.2000, Е01С 19/22, В28В 13/02, Е02D 3/02.)A device for molding products from bulk powder materials is known, comprising a frame, a drive, a stuffing element in the form of an injection plate, a stabilizing element preventing the displacement of the processed powder material from the mold, and a device for feeding material into the mold under the working surface of the plate. (RF patent No. 2175699, 05.10.2000, Е01С 19/22, В28В 13/02, Е02D 3/02.)

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению является устройство для осуществления открытых неравновесных необратимых процессов самоорганизации при формовании и уплотнении сыпучих сред, содержащее приводное средство для воздействия на рабочий агент, поступающий на рабочую позицию, в котором приводное средство для воздействия на рабочий агент выполнено в виде нагнетающей плиты, смонтированной с возможностью одновременного продольного, бокового и вертикального перемещения для осуществления открытых необратимых непрерывных процессов обработки. При этом устройство имеет стабилизирующий элемент для устранения выдавливания рабочего агента с рабочей позиции. (Патент №2085400, 29.10.93 г., В44С 1/24, 5/04, В44D 3/06.)Closest in technical essence to the claimed invention is a device for performing open nonequilibrium irreversible self-organization processes in the molding and compaction of granular media, containing a drive means for acting on the working agent entering the working position, in which the driving means for acting on the working agent is made in in the form of an injection plate mounted with the possibility of simultaneous longitudinal, lateral and vertical movement for the implementation of open ne invertible processing of continuous processes. In this case, the device has a stabilizing element for eliminating extrusion of the working agent from the working position. (Patent No. 2085400, 10.29.93, B44C 1/24, 5/04, B44D 3/06.)

Недостатком такого устройства является то, что при изготовлении мелкоштучных изделий, размеры которых в продольном направлении близки к соответствующему размеру нагнетающей плиты, возникают высокие нагрузки на привод и элементы конструкции устройства. При этом со стороны примыкания нагнетающей плиты к стабилизирующему элементу имеет место износ торцевой поверхности плиты.The disadvantage of this device is that in the manufacture of small-sized products, the dimensions of which in the longitudinal direction are close to the corresponding size of the discharge plate, there are high loads on the drive and structural elements of the device. In this case, from the abutment side of the discharge plate to the stabilizing element, wear of the end surface of the plate takes place.

В основу изобретения положена задача создания устройства для формования изделий из сыпучих порошкообразных материалов, в котором устраняется износ торцевой поверхности нагнетающей плиты и уменьшаются усилия, возникающие при взаимодействии нагнетающей плиты с обрабатываемым материалом.The basis of the invention is the creation of a device for molding products from bulk powder materials, which eliminates wear on the end surface of the injection plate and reduces the forces arising from the interaction of the injection plate with the processed material.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для формования изделий из сыпучих порошкообразных материалов, содержащем раму, привод, набивающий элемент в виде нагнетающей плиты, приспособление для подачи материала в форму под рабочую поверхность плиты, примыкающий к плите с зазором стабилизирующий элемент в виде пластины, препятствующей вытеснению обрабатываемого порошкообразного материала из формы, пластина, со стороны примыкания ее к нагнетающей плите, выполнена фасонной для образования переменного зазора.The problem is solved in that in the known device for molding products from bulk powder materials containing a frame, a drive, a stuffing element in the form of an injection plate, a device for feeding material into the mold under the working surface of the plate, a stabilizing element in the form of a plate adjacent to the plate with a gap , preventing the displacement of the processed powder material from the mold, the plate, on the side of its abutment to the discharge plate, is shaped to form a variable gap.

В частности, пластина выполнена так, что зазор увеличивается от центра к краям.In particular, the plate is designed so that the gap increases from the center to the edges.

А также пластина выполнена так, что зазор увеличивается от краев к центру.And also the plate is made so that the gap increases from the edges to the center.

Кроме того, пластина выполнена так, что зазор изменяется от центра к краям пилообразно.In addition, the plate is designed so that the gap changes from the center to the edges in a sawtooth manner.

Задача решается и тем, что устройство снабжено дополнительной пластиной, препятствующей вытеснению обрабатываемого порошкообразного материала из формы, расположенной оппозитно к пластине с противоположной стороны нагнетающей плиты, причем дополнительная пластина со стороны примыкания ее к нагнетающей плите выполнена фасонной для образования переменного зазора.The problem is solved by the fact that the device is equipped with an additional plate that prevents the displacement of the processed powder material from a mold located opposite to the plate from the opposite side of the injection plate, and the additional plate is contoured to form an alternating gap from the side adjacent to the injection plate.

Изобретение позволяет повысить эффективность формования широкой гаммы материалов, в том числе грунтов, грунтосмесей, бетонных смесей, керамических масс, и может быть использовано при изготовлении различных строительных изделий (плиты, блоки, стойки, перемычки и прочее), при сооружении дорожного полотна, при изготовлении огнеупорных изделий, при производстве топливных угольных брикетов и др.The invention improves the efficiency of molding a wide range of materials, including soils, soil mixtures, concrete mixtures, ceramic masses, and can be used in the manufacture of various building products (plates, blocks, racks, lintels, etc.), in the construction of the roadway, in the manufacture refractory products, in the production of coal fuel briquettes, etc.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображено устройство для формования изделий из сыпучих порошкообразных материалов, вид сбоку. На фиг.2 - то же, вид спереди. На фиг.3 изображен вид сверху на нагнетающую плиту с примыкающей к ней фасонной пластиной с зазором, который увеличивается от центра к краям. На фиг.4 изображен вид сверху на нагнетающую плиту с примыкающей к ней фасонной пластиной с зазором, который увеличивается от краев к центру. На фиг.5-8 изображен вид сверху на нагнетающую плиту с примыкающей к ней фасонной пластиной с зазором, который изменяется от центра к краям пилообразно (варианты). На фиг.9 изображен вид сверху на нагнетающую плиту с примыкающими к ней фасонными пластиной и дополнительной пластиной с зазором, который изменяется от центра к краям пилообразно.Figure 1 shows a device for molding products from bulk powder materials, side view. Figure 2 is the same front view. Figure 3 shows a top view of the discharge plate with adjacent shaped plate with a gap that increases from the center to the edges. Figure 4 shows a top view of the discharge plate with adjacent shaped plate with a gap that increases from the edges to the center. Figure 5-8 shows a top view of the discharge plate with an adjacent shaped plate with a gap that changes from the center to the edges in a sawtooth fashion (options). Figure 9 shows a top view of the discharge plate with adjacent shaped plate and an additional plate with a gap that varies from the center to the edges in a sawtooth manner.

На чертежах приняты следующие обозначения:In the drawings, the following notation:

1 - рама,1 - frame

2 - форма,2 - form

3 - привод,3 - drive

4 - нагнетающая плита,4 - pressure plate

5 - рычаг,5 - lever

6 - фасонная пластина стабилизирующего элемента,6 - shaped plate of the stabilizing element,

7 - бункер,7 - hopper

8 - мотор-редуктор,8 - gear motor

9 - кулиса,9 - backstage,

10 - кривошип,10 - crank,

11 - кулисный камень,11 - rocker stone

12 - дополнительная фасонная пластина,12 - additional shaped plate,

а - переменный зазор между нагнетающей плитой и пластиной.a - a variable gap between the discharge plate and the plate.

Устройство для формования изделий из сыпучих порошкообразных материалов (фиг.1 и 2) содержит раму (опорный элемент) 1, которая может быть установлена либо на колесах для возможности осуществления продольного перемещения устройства вдоль формуемого изделия, либо стационарно, а продольное перемещение вдоль формуемого изделия осуществляется за счет перемещения формы 2, привод 3, нагнетающую плиту 4 с шарнирно прикрепленными к ней рычагами 5, посредством которых плита крепится к раме, стабилизирующий элемент, препятствующий вытеснению обрабатываемого порошкообразного материала в отформованную часть изделия, выполненный, в виде плоской пластины 6, и бункер 7, служащий для подачи материала в форму под рабочую поверхность плиты.A device for molding products from bulk powder materials (FIGS. 1 and 2) contains a frame (support element) 1, which can be mounted either on wheels to enable longitudinal movement of the device along the molded product, or stationary, and longitudinal movement along the molded product is carried out by moving the mold 2, the drive 3, the pressure plate 4 with levers 5 pivotally attached to it, by means of which the plate is attached to the frame, a stabilizing element that prevents the crowding out powder material into the molded part of the product, made in the form of a flat plate 6, and the hopper 7, which serves to feed the material into the mold under the working surface of the plate.

Нагнетающая плита может быть выполнена со сквозными каналами, например, в виде решетки.The pressure plate can be made with through channels, for example, in the form of a grate.

Пластина может быть связана с рамой с возможностью ограниченного смещения относительно рамы в поперечном направлении к возможному перемещению формы. При этом поверхность пластины, соприкасающаяся с обрабатываемым материалом, совпадает с проектной поверхностью формуемого изделия. Со стороны примыкания пластины к нагнетающей плите пластина выполнена фасонной таким образом, чтобы зазор между ней и нагнетающей плитой был переменным, например увеличивался от середины к краям, либо увеличивался от краев к центру, либо изменялся от центра к краям пилообразно, либо изменялся каким-либо другим образом.The plate may be connected with the frame with the possibility of limited displacement relative to the frame in the transverse direction to the possible movement of the form. In this case, the surface of the plate in contact with the processed material coincides with the design surface of the molded product. From the side where the plate adjoins the injection plate, the plate is shaped so that the gap between it and the injection plate is variable, for example, it increases from the middle to the edges, or increases from the edges to the center, or changes from the center to the edges, sawtooth, or changes in another way.

Привод нагнетающей плиты может быть выполнен, например, в виде закрепленного на раме мотор-редуктора 8 и кулисного механизма, кулиса 9 которого жестко связана с нагнетающей плитой, а кривошип 10 с кулисным камнем 11 закреплен на выходном валу мотор-редуктора.The drive of the pressure plate can be made, for example, in the form of a gear motor 8 mounted on the frame and a rocker mechanism, the link 9 of which is rigidly connected to the pressure plate, and the crank 10 with the rocker stone 11 is mounted on the output shaft of the gear motor.

В качестве двигателя может быть использован электрический, гидравлический, тепловой и другой двигатель. Также, кроме описанного выше механического привода, может быть применен и другой привод, например гидравлический, пневматический и др.As the engine, an electric, hydraulic, thermal and other engine can be used. Also, in addition to the mechanical drive described above, another drive can also be used, for example, hydraulic, pneumatic, etc.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При включении мотор-редуктора 8 приводится во вращение закрепленный на валу редуктора кривошип 10, который через кулисный камень 11 и кулису 9 побуждает нагнетающую плиту совершать плоско-параллельные движения поперек возможного перемещения формы относительно устройства либо устройства относительно формы. При этом нагнетающая плита, качаясь на рычагах 5, периодически приближается к верхней поверхности формуемого изделия и отдаляется от нее с одновременным боковым перемещением.When the motor gearbox 8 is turned on, a crank 10 mounted on the gearbox shaft is driven, which through the rocker 11 and the rocker 9 causes the pressure plate to make plane-parallel movements across the possible movement of the form relative to the device or device relative to the form. In this case, the injection plate, swinging on the levers 5, periodically approaches the upper surface of the molded product and moves away from it with simultaneous lateral movement.

Одновременно приводится в колебательное движение пластина 6 либо от привода нагнетающей плиты, либо от собственного привода.At the same time, the plate 6 is driven into oscillatory motion either from the drive of the discharge plate, or from its own drive.

Устройство устанавливают в начале формуемого изделия, которое может изготавливаться в форме 2 либо в другом формообразующем приспособлении. Если изделие формуется в отдельных формах, то устройство либо форма 2 устанавливаются относительно друг друга так, чтобы передний поперечный борт формы находился под пластиной стабилизирующего элемента 6 со стороны примыкания к ней нагнетающей плиты 4.The device is installed at the beginning of the molded product, which can be made in form 2 or in another shaping device. If the product is molded in separate forms, then the device or form 2 is installed relative to each other so that the front transverse side of the form is under the plate of the stabilizing element 6 from the abutment side of the injection plate 4.

Включают привод 3, нагнетающая плита 4 начинает качаться. Одновременно приводится в движение пластина.Drive 3 is turned on, pressure plate 4 starts to swing. The plate is simultaneously driven.

Вслед за включением привода производят подачу материала в бункер 7, откуда материал попадает под рабочую поверхность нагнетающей плиты 4 при ее подъеме, проходя через каналы нагнетающей плиты, а также и с ее боков. Совершая качание, нагнетающая плита своей рабочей поверхностью, которая попеременно поднимается и опускается, нагнетает (вдавливает) захватываемые плитой порции формуемого материала в форму 2 до достижения момента обратного выпирания материала перед нагнетающей плитой 4 и выше уровня верхней поверхности формуемого изделия.Following the inclusion of the drive, the material is fed into the hopper 7, from where the material falls under the working surface of the discharge plate 4 when it is raised, passing through the channels of the discharge plate, as well as from its sides. While swinging, the injection plate with its working surface, which alternately rises and lowers, pumps (presses) the portions of the molded material captured by the plate into the mold 2 until the moment of backward bulging of the material in front of the injection plate 4 and above the level of the upper surface of the molded product.

В результате чего инициируется протекание потока порошкообразного материала через локальную зону, образующуюся под нагнетающей плитой, и вытекание из нее. При этом достигается в локальной зоне стационарное неравновесное состояние с упорядоченной структурой, которая характеризуется предельно плотной упаковкой частиц обрабатываемого материала.As a result, the flow of the powdered material through the local zone formed under the injection plate, and the outflow from it are initiated. In this case, a stationary nonequilibrium state with an ordered structure is achieved in the local zone, which is characterized by extremely dense packing of particles of the processed material.

Нагрузка, возникающая на нагнетающей плите, распределяется не равномерно по площади ее рабочей поверхности. Вследствие наличия переменного зазора между пластиной 6 и нагнетающей плитой 4 часть нагнетаемого материала может выдавливаться в зазор, что приводит к частичному выравниванию нагрузки по площади рабочей поверхности плиты и к снижению возникающих при нагнетании усилий на нагнетающую плиту в целом.The load occurring on the discharge plate is not distributed evenly over the area of its working surface. Due to the presence of a variable gap between the plate 6 and the injection plate 4, part of the injected material can be squeezed out into the gap, which leads to a partial equalization of the load over the area of the working surface of the plate and to a reduction in the forces arising during injection on the injection plate as a whole.

При этом пластина 6 не допускает выпирание материала в отформованную часть изделия.In this case, the plate 6 does not allow bulging of the material in the molded part of the product.

Достигнув момента обратного выпирания перед нагнетающей плитой 4 и выше уровня верхней поверхности формуемого изделия, устройство перемещают, продолжая подачу материала, относительно формы 2 либо форму 2 относительно устройства в направлении незаполненной части формы до заполнения всей формы 2 и выхода плиты 4 за пределы формы 2. При этом перемещение устройства либо формы 2 осуществляют только при сохранении обратного выдавливания формуемого материала перед нагнетающей плитой 4. После выхода плиты 4 за пределы формы процесс формования изделия заканчивается.Having reached the moment of backward bulging in front of the injection plate 4 and above the level of the upper surface of the molded product, the device is moved by continuing to feed material relative to form 2 or form 2 relative to the device in the direction of the unfilled part of the form until the entire form 2 is filled and the plate 4 leaves the limits of form 2. In this case, the movement of the device or mold 2 is carried out only while maintaining the reverse extrusion of the moldable material in front of the injection plate 4. After the plate 4 leaves the mold, the molding process The spruce ends.

Claims

1. Устройство для формования изделий из сыпучих порошкообразных материалов, содержащее раму, привод, набивающий элемент в виде нагнетающей плиты, приспособление для подачи материала в форму под рабочую поверхность плиты, и примыкающий к плите с зазором стабилизирующий элемент в виде пластины, препятствующей вытеснению обрабатываемого порошкообразного материала из формы, отличающееся тем, что пластина со стороны примыкания ее к нагнетающей плите выполнена фасонной для образования переменного зазора.1. A device for molding products from bulk powder materials containing a frame, a drive, a stuffing element in the form of an injection plate, a device for feeding material into the mold under the working surface of the plate, and a stabilizing element adjacent to the plate with a gap in the form of a plate that prevents the displacement of the processed powder material from the mold, characterized in that the plate on the side adjacent to the discharge plate is shaped to form a variable gap.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина выполнена так, что зазор увеличивается от центра к краям.2. The device according to claim 1, characterized in that the plate is made so that the gap increases from the center to the edges.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина выполнена так, что зазор увеличивается от краев к центру.3. The device according to claim 1, characterized in that the plate is made so that the gap increases from the edges to the center.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластина выполнена так, что зазор изменяется от центра к краям пилообразно.4. The device according to claim 1, characterized in that the plate is made so that the gap changes from the center to the edges of the sawtooth.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной пластиной, препятствующей вытеснению обрабатываемого порошкообразного материала из формы, расположенной оппозитно к пластине с противоположной стороны нагнетающей плиты, причем дополнительная пластина со стороны примыкания ее к нагнетающей плите выполнена фасонной для образования переменного зазора. 5. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with an additional plate that prevents the displacement of the processed powder material from a mold located opposite to the plate from the opposite side of the injection plate, the additional plate from the side adjacent to the injection plate is shaped to form a variable clearance.