RU2789935C1

RU2789935C1 - Piston assembly of injection molding machine

Info

Publication number: RU2789935C1
Application number: RU2022107535A
Authority: RU
Inventors: Тимофей Иванович Кожокин
Original assignee: Тимофей Иванович Кожокин
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2023-02-14

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgical production and is suitable as an element of tooling for producing castings on injection molding machines. The piston assembly of the injection molding machine contains a hollow piston and a rod connected to each other with a longitudinal channel and transverse windows open into it and its bottom; the disk is placed without gaps between the end of the rod and the bottom of the piston cavity and is connected to the rod by its shank; the pipeline is installed in the said channel with a lateral gap and fixed permanently with the front end with the surface of the small cavity of the disk; the surfaces of the piston, the rod and the chamfer of the disc form a rear conical annular gap with a sealing element in its annular groove; the disk has a front chamfer in the area of intersection of its side and front end surfaces; its end edge is located at the bottom edge of the radius of the interface of the side surface and the bottom of the piston cavity, separated from the side surface of the disk by a gap of at least 1 mm, of the surfaces; on this chamfer there are the beginnings of the front transverse inclined windows, open with the ends into a small blind cavity of the disk; it is connected inseparably by an internal threaded surface with the thread of the rod shank; the disk is made with an external connecting threaded surface under the piston; longitudinal windows are made on the rear end of the disk in the area of its connecting threaded surface; they are separated from the bottoms of this thread by walls, the rear edges of which are open into the rear conical annular gap, and the front edges into the front annular gap. the gap through the lateral annular groove of the disk formed from the side of its front end; a chamfer is formed at the disk in the area of intersection of the rear end with the side surface, forming a rear conical annular gap with the surfaces of the rod and piston; the beginnings of its longitudinal windows are located on it, between which there are also the beginnings of its inclined windows, open with their ends into the annular groove of the hollow shank; the outer longitudinal grooves of the shank exit into it with the rear edges, open with the front edges into the gap between the bottom of the large cavity of the disk and the end of this shank; this gap is open into the longitudinal channel of the rod and the shank.

EFFECT: ensuring reliability, high resistance of the piston while simplifying the design.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургическому производству и пригодно как элемент оснастки для получения цветных отливок на этих машинах. Известен шток такой машины, на передней части которого размещен полый поршень с зазором между их торцом и дном; с торца первого образован продольный канал, в котором с боковым зазором зафиксирована трубка с уплотнительным элементом на конце, упертым в его коническое дно, куда открыто одно поперечное окно, а другое в боковой зазор; у переднего торца штока образованы поперечные окна, открытые в этот зазор и там же размещен свой уплотнительный элемент для герметизации зоны охлаждения поршня (см. патент SU 1783209 А1 от 23.01. 1989). Его недостатки: неэффективность охлаждения поршня из-за толстых стенок переднего торца и поэтому перегрев и разрушение его и уплотнительного элемента из-за отсутствия омывания последнего хладагентом. Известен и другой узел, содержащий соединенные между собой полый поршень и шток с продольным каналом и поперечными окнами, открытыми в него и его дно; диск, размещенный без зазоров между торцом штока и дном полости поршня и соединенный хвостовиком со штоком; трубопровод, установленный в упомянутом канале с боковым зазором и зафиксированный неразъемно передним концом с поверхностью малой полости диска; образованный поверхностями поршня, штока и диска задний кольцевой зазор с уплотнительным элементом в своей с кольцевой канавке; в дно поршня уперт передний торец диска, выполненный в зоне пересечения его боковой и торцовой поверхностей с передней фаской, торцевой край которой расположен у донного края радиуса сопряжения боковой поверхности и дна полости поршня, отделенной от боковой поверхности диска зазором как минимум в 1 мм, поверхностей; на этой фаске выполнены начала передних поперечных наклонных окон, открытых концами в малую полость диска, соединенного неразъемно внутренней соединительной поверхностью со штоком посредством выполненного на его передней части хвостовика, соединенного дополнительно с его торцом фаской, в которой выполнены открытые в продольный канал штока наклонные поперечные окна; диск выполнен с с наружной соединительной резьбовой под поршень; на заднем торце диска выполнены продольные окна в зоне его соединительной резьбовой поверхности, отделенные от доньев этой резьбы стенками, задние края которых открыты в задний кольцевой зазор, куда также открыты наклонные поперечные окна штока, а передние края этих окон открыты в передний кольцевой зазор через боковую кольцевую канавку диска, сформированную со стороны его переднего торца (см. решение о выдаче патента от 27.09.2021 по заявке 2020141322/05 от 14.12.2020 г.). Его недостатки: усложнение конструкции штока наклонной фаской, выполненной в зоне переднего торца и основания полого хвостовика; из-за длины штока как минимум 500 мм усложняется выполнение его наклонных поперечных окон с началами на этой фаске и концами в продольном канале штока.The invention relates to metallurgical production and is suitable as an element of equipment for producing non-ferrous castings on these machines. Known rod of such a machine, on the front of which is placed a hollow piston with a gap between their end and bottom; at the end of the first, a longitudinal channel is formed, in which a tube is fixed with a side gap with a sealing element at the end resting against its conical bottom, where one transverse window is open, and the other into the side gap; transverse windows are formed at the front end of the rod, open into this gap, and its sealing element is placed there to seal the piston cooling zone (see patent SU 1783209 A1 dated January 23, 1989). Its disadvantages are the inefficient cooling of the piston due to the thick walls of the front end and, therefore, overheating and destruction of it and the sealing element due to the lack of washing of the latter with refrigerant. Another node is also known, containing a hollow piston and a rod connected to each other with a longitudinal channel and transverse windows open into it and its bottom; a disk placed without gaps between the end of the rod and the bottom of the piston cavity and connected by a shank to the rod; a pipeline installed in said channel with a side clearance and fixed inseparably by the front end with the surface of the small cavity of the disc; formed by the surfaces of the piston, rod and disc rear annular gap with a sealing element in its annular groove; the front end of the disk rests against the bottom of the piston, made in the area of intersection of its side and end surfaces with the front chamfer, the end edge of which is located at the bottom edge of the radius of the pairing of the side surface and the bottom of the piston cavity, separated from the side surface of the disk by a gap of at least 1 mm, surfaces ; on this chamfer, the beginnings of the front transverse inclined windows are made, open with their ends into a small cavity of the disk, connected permanently by an internal connecting surface with the rod by means of a shank made on its front part, connected additionally to its end face by a chamfer in which inclined transverse windows open into the longitudinal channel of the rod are made ; the disk is made with an external threaded connection for the piston; longitudinal windows are made on the rear end of the disc in the area of its connecting threaded surface, separated from the bottoms of this thread by walls, the rear edges of which are open into the rear annular gap, where the inclined transverse stem windows are also open, and the front edges of these windows are open into the front annular gap through the side an annular groove of the disk formed from the side of its front end (see the decision on the grant of a patent dated September 27, 2021 according to application 2020141322/05 dated December 14, 2020). Its disadvantages are: complication of the rod design with an inclined chamfer made in the area of the front end and the base of the hollow shank; Due to the rod length of at least 500 mm, the execution of its inclined transverse windows with the beginnings on this chamfer and the ends in the longitudinal channel of the rod becomes more complicated.

Задача предлагаемого решения - упрощение конструкции штока с повышением его технологичности..The task of the proposed solution is to simplify the design of the rod with an increase in its manufacturability.

Технический результат от предлагаемого: снижение производственных затрат на шток с сохранением надежности поршневого узла. Это достигается тем, поршневой узел машины литья под давлением, содержащий соединенные между собой поршень и шток с продольным каналом и поперечными окнами в задней части, открытыми в него и его дно; диск, размещенный без зазоров между передним торцом штока и дном полости поршня и соединенный неразъемно своей внутренней соединительной поверхностью большой полости со штоком посредством полого хвостовика, выполненного на его передней части; трубопровод, установленный в упомянутом канале и хвостовике с боковым зазором и зафиксированный неразъемно передним концом в малой полости диске; образованный поверхностями поршня, штока и диска задний кольцевой зазор с уплотнительным элементом в кольцевой канавке, отделенной стенкой с боковым зазором от переднего торца штока, открытый через продольные окна диска, выполненные с его заднего торца в зоне наружной резьбовой поверхности под поршень, отделенные от доньев этой резьбы стенками и открытые через кольцевую канавку диска, сформированную со стороны его переднего торца, в передний кольцевой зазор между боковыми поверхностями его и поршня, в дно которого уперт передний торец диска, выполненный в зоне пересечения его боковой и торцовой поверхностей с передней фаской, торцевой край которой расположен у донного края радиуса сопряжения боковой поверхности и дна полости поршня, отделенной от боковой поверхности диска зазором как минимум в 1 мм, на этой фаске диска выполнены начала поперечных наклонных окон, открытых концами в его малую глухую полость, НОВЫМ ЯВЛЯЕТСЯ ТО, ЧТО у диска в зоне пересечения заднего торца с боковой поверхностью сформирована задняя фаска, образующая с поверхностями штока и поршня задний конический кольцевой зазор, на ней расположены начала его продольных окон, между которыми там же сформированы и начала его наклонных окон, открытых своими концами в кольцевую канавку хвостовика, куда выходят задними краями наружные продольные канавки его, а передними краями в зазор между дном большой полости диска и торцом хвостовика, открытый в продольный канал его и штока. Формированием у диска в зоне пересечения заднего торца с боковой задней фаски упрощается конструкция штока и его изготовление. Образованием этой фаской, поверхностями штока и поршня заднего конического кольцевого зазора обеспечивается циркуляция хладагента от заднего торца диска к его переднему торцу с охлаждением поршня. Расположением на этой фаске начала его продольных и наклонных окон обеспечивается окружная циркуляция хладагента по этому зазору с эффективным охлаждением и задней части поршня. Отводом хладагента из этого зазора последовательно по продольным окнам диска, его кольцевой канавки, переднему боковому зазору узла к передней фаске диска с ее наклонным поперечными окнами охлаждается поршень с попаданием его в малую полость диска и далее по трубопроводу за шток. Выполнением наклонных поперечных окон диска с началами на его задней фаске, открытых концами в наружную кольцевую канавку хвостовика, куда выходят его наружные продольные канавки задними краями, а передними краями в свободную от хвостовика большую полость диска, открытую в продольный канал хвостовика и штока, обеспечивается подвод хладагента из этого зазора в задний конический кольцевой зазор узла. Заявляемое решение от известных сейчас ново, существенно отличается от них, промышленно пригодно и соответствует критериям ИЗОБРЕТЕНИЕ. Оно представлено чертежом, где на фиг.1 показана передняя часть поршневого узла, содержащая шток 1 с полым хвостовиком 2, в продольном канале которых с боковым зазором 3 размещен трубопровод 4, закрепленный передним концом в малой глухой полости 5 диска 6, соединенного резьбовой поверхностью большой полости 7 с таковой хвостовика 2 и дополнительно зафиксированного штифтом 8 с упором заднего торца диска 6 в передний торец штока 1, где они локально могут быть соединены сваркой вместо штифта 8; в зоне пересечения заднего торца диска 6 и его боковой резьбовой поверхности 9 под резьбу поршня 10 образована задняя фаска 11; на ней выполнены начала продольных окон 12 диска 6, открытых краями в его кольцевую канавку 13, выполненную со стороны его переднего торца; между окнами 12 на этой фаске располагаются начала наклонных поперечных окон 14, показанных штриховыми линиями, выходящих концами в кольцевую канавку15 хвостовика 2; в нее открыты задними краями продольные канавки 16 его, открытые также передними краями в большую полость 7 диска 6, свободную от хвостовика; задняя фаска 11 последнего и поверхности поршня 10 и переднего торца штока 1 образуют задний конический кольцевой зазор17, соединенный через продольные окна 12 и кольцевую канавку 13 диска 6 с передним боковым зазором 18 между боковыми поверхностями последнего и поршня 10; диск 6 в передней части имеет переднюю фаску 19 в зоне пересечения его боковой и торцевой поверхностей; на ней находятся начала передних поперечных наклонных окон 20, открытых концами в малую полость 5 диска 6; узел герметизируется уплотнительным элементом 21 кольцевой канавки штока 1, отделенной стенкой от заднего конического кольцевого зазора 17 Поршень 10 охлаждается так: хладагент по боковому зазору 3 узла поступает в донную часть большой полости 7 диска 6; оттуда по продольным канавкам 16 хвостовика 2 хладагент следует в его кольцевую канавку 15, из которой по наклонным поперечным окнам 14 диска 6 попадает в задний конический кольцевой зазор17, перемещаясь в окружном направлении; из него по продольным каналам 12 диска 6 поступает в его кольцевую канавку 13, из которой в передний боковой зазор 18 и далее к дну полости поршня 10, в которое упирается передний торец диска 6; далее через его поперечные окна 20 нагретый теплом поршня 6 хладагент поступает в малую полость 5 диска 6 и затем по трубопроводу 4 отводится за пределы штока 1 через поперечное окно задней части его.The technical result of the proposed: reduced production costs for the rod while maintaining the reliability of the piston assembly. This is achieved by the fact that the piston assembly of the injection molding machine contains a piston and a rod connected to each other with a longitudinal channel and transverse windows in the rear part, open into it and its bottom; a disk placed without gaps between the front end of the rod and the bottom of the piston cavity and permanently connected by its inner connecting surface of the large cavity with the rod by means of a hollow shank made on its front part; a pipeline installed in said channel and shank with lateral clearance and permanently fixed with its front end in a small cavity of the disk; the rear annular gap formed by the surfaces of the piston, rod and disk with a sealing element in the annular groove, separated by a wall with a side gap from the front end of the rod, open through the longitudinal windows of the disk, made from its rear end in the area of the outer threaded surface for the piston, separated from the bottoms of this threads with walls and open through the annular groove of the disk, formed from the side of its front end, into the front annular gap between the side surfaces of it and the piston, against the bottom of which the front end of the disk rests, made in the area of intersection of its side and end surfaces with the front chamfer, end edge which is located at the bottom edge of the radius of conjugation of the side surface and the bottom of the piston cavity, separated from the side surface of the disk by a gap of at least 1 mm, on this chamfer of the disk, the beginnings of transverse inclined windows are made, open ends into its small blind cavity, the NEW IS THAT disk in the area of intersection of the rear end with the side top a back chamfer is formed with the surfaces of the rod and piston, forming a rear conical annular gap with the surfaces of the rod and piston, on it there are the beginnings of its longitudinal windows, between which the beginnings of its inclined windows are formed in the same place, open with their ends into the annular groove of the shank, where the outer longitudinal grooves go with the rear edges it, and with the front edges into the gap between the bottom of the large cavity of the disk and the end of the shank, open into the longitudinal channel of it and the stem. Formation at the disc in the area of intersection of the rear end with the side rear chamfer simplifies the design of the rod and its manufacture. The formation of this chamfer, the surfaces of the rod and the piston of the rear conical annular gap ensures the circulation of the coolant from the rear end of the disk to its front end with piston cooling. The location of the beginning of its longitudinal and inclined windows on this chamfer provides circumferential circulation of the refrigerant through this gap with effective cooling of the rear part of the piston. By removing the refrigerant from this gap sequentially along the longitudinal windows of the disk, its annular groove, the front side clearance of the assembly to the front chamfer of the disk with its inclined transverse windows, the piston is cooled with its entry into the small cavity of the disk and further through the pipeline beyond the rod. By making inclined transverse windows of the disk with the beginnings on its rear chamfer, open ends into the outer annular groove of the shank, where its outer longitudinal grooves go with the rear edges, and the front edges into the large cavity of the disk free from the shank, open into the longitudinal channel of the shank and rod, supply is provided. coolant from this gap into the rear conical annular gap of the assembly. The claimed solution from the currently known is new, differs significantly from them, is industrially suitable and meets the INVENTION criteria. It is represented by a drawing, where figure 1 shows the front part of the piston assembly, containing a rod 1 with a hollow shank 2, in the longitudinal channel of which with a side clearance 3 is placed a pipeline 4, fixed with its front end in a small blind cavity 5 of the disk 6, connected by a threaded surface of a large cavity 7 with that of the shank 2 and additionally fixed with a pin 8 with a stop of the rear end of the disc 6 in the front end of the rod 1, where they can be locally connected by welding instead of the pin 8; in the area of intersection of the rear end of the disk 6 and its lateral threaded surface 9 under the thread of the piston 10, a rear chamfer 11 is formed; it has the beginnings of the longitudinal windows 12 of the disk 6, open edges into its annular groove 13, made from the side of its front end; between the windows 12 on this chamfer are the beginnings of the inclined transverse windows 14, shown by dashed lines, protruding with their ends into the annular groove 15 of the shank 2; its longitudinal grooves 16 are open into it with their rear edges, which are also open with their front edges into a large cavity 7 of the disk 6, free from the shank; the rear chamfer 11 of the latter and the surfaces of the piston 10 and the front end of the rod 1 form a rear conical annular gap 17 connected through the longitudinal windows 12 and the annular groove 13 of the disk 6 with the front side gap 18 between the side surfaces of the latter and the piston 10; disk 6 in the front part has a front chamfer 19 in the area of intersection of its side and end surfaces; on it are the beginnings of the front transverse inclined windows 20, open ends into the small cavity 5 of the disk 6; the assembly is sealed by the sealing element 21 of the annular groove of the rod 1, separated by a wall from the rear conical annular gap 17. The piston 10 is cooled as follows: the refrigerant through the side gap 3 of the assembly enters the bottom of the large cavity 7 of the disk 6; from there, along the longitudinal grooves 16 of the shank 2, the refrigerant follows into its annular groove 15, from which it enters the rear conical annular gap 17 along the inclined transverse windows 14 of the disk 6, moving in the circumferential direction; from it, along the longitudinal channels 12 of the disk 6, it enters its annular groove 13, from which it enters the front side gap 18 and further to the bottom of the cavity of the piston 10, against which the front end of the disk 6 rests; further, through its transverse windows 20, the refrigerant heated by the heat of the piston 6 enters the small cavity 5 of the disk 6 and then through the pipeline 4 is discharged outside the rod 1 through the transverse window of its rear part.

Эффективность охлаждения изнутри и снаружи поршня определяется толщинами его стенок, расходом хладагента и связанной с ним скоростью циркуляции его по продольным окнам диска и кольцевым зазорам узла, и при оптимальных параметрах выше указанного равна десяткам тысяч запрессовок АЛ сплавов поршнем в пресс-форму.The efficiency of cooling inside and outside the piston is determined by the thickness of its walls, the flow rate of the coolant and the associated rate of its circulation through the longitudinal windows of the disk and the annular gaps of the assembly, and with optimal parameters above this, it is equal to tens of thousands of pressings of AL alloys by the piston into the mold.

Предлагаемыми задними наклонными поперечными окнами диска усложняется конструкция и возрастает его трудоемкость, но упрощается конструкция штока и снижается его трудоемкость.The proposed rear inclined transverse windows of the disk complicate the design and increase its complexity, but the design of the rod is simplified and its complexity is reduced.

Неразъемным соединением (резьбой + штифтом) диска с хвостовиком или сваркой его со штоком исключается свинчивание первого при работе узла и гарантируется его надежность. Таким образом, предлагаемыми решениями для этого узла обеспечиваются надежность, высокая стойкость поршня с одновременным упрощением конструкции штока и уменьшением его трудоемкости.Permanent connection (thread + pin) of the disk with the shank or its welding with the rod eliminates the screwing of the first unit during operation and guarantees its reliability. Thus, the proposed solutions for this unit provide reliability, high durability of the piston while simplifying the design of the rod and reducing its labor intensity.

Claims

Поршневой узел машины литья под давлением, содержащий соединенные между собой поршень и шток с продольным каналом и поперечными окнами в задней части штока, открытыми в продольный канал и его дно; диск, размещенный без зазоров между передним торцом штока и дном полости поршня и соединенный неразъемно своей внутренней соединительной поверхностью большой полости со штоком посредством полого хвостовика, выполненного на передней части штока; трубопровод, установленный в упомянутом канале и хвостовике с боковым зазором и зафиксированный неразъемно передним концом в малой полости диска; образованный поверхностями поршня, штока и диска задний кольцевой зазор с уплотнительным элементом в кольцевой канавке, отделенной стенкой с боковым зазором от переднего торца штока, открытый через продольные окна диска, выполненные с заднего торца диска в зоне наружной резьбовой поверхности под поршень, отделенные от доньев этой резьбы стенками, и открытые через кольцевую фаску диска, сформированную со стороны переднего торца штока, в передний кольцевой зазор между боковыми поверхностями штока и поршня, в дно которого уперт передний торец диска, выполненный в зоне пересечения боковой и торцовой поверхностей диска с передней фаской, торцевой край которой расположен у донного края радиуса сопряжения боковой поверхности и дна полости поршня, отделенной от боковой поверхности диска зазором как минимум в 1 мм, на этой фаске выполнены начала поперечных наклонных окон, открытых концами в малую глухую полость диска, отличающийся тем, что у диска в зоне пересечения заднего торца с боковой поверхностью сформирована задняя фаска, образующая с поверхностями штока и поршня задний конический кольцевой зазор, на ней расположены начала продольных окон диска, между которыми там же сформированы и начала наклонных окон диска, открытых концами в кольцевую канавку хвостовика, куда выходят задними краями наружные продольные канавки хвостовика, а передними краями в зазор между дном большой полости диска и торцом этого хвостовика, открытый в продольный канал хвостовика и штока.A piston assembly of an injection molding machine, comprising a piston and a rod connected to each other with a longitudinal channel and transverse windows in the rear of the rod, open to the longitudinal channel and its bottom; a disk placed without gaps between the front end of the rod and the bottom of the piston cavity and permanently connected by its inner connecting surface of the large cavity with the rod by means of a hollow shank made on the front of the rod; a pipeline installed in said channel and shank with side clearance and permanently fixed with its front end in a small cavity of the disc; the rear annular gap formed by the surfaces of the piston, rod and disc with a sealing element in the annular groove, separated by a wall with a side gap from the front end of the rod, open through the longitudinal windows of the disc, made from the rear end of the disc in the area of the outer threaded surface for the piston, separated from the bottoms of this threads with walls, and open through the annular chamfer of the disk, formed from the front end of the rod, into the front annular gap between the side surfaces of the rod and the piston, against the bottom of which the front end of the disk rests, made in the area of intersection of the side and end surfaces of the disk with the front chamfer, end the edge of which is located at the bottom edge of the radius of conjugation of the side surface and the bottom of the piston cavity, separated from the side surface of the disk by a gap of at least 1 mm, on this chamfer, the beginnings of transverse inclined windows are made, open ends into a small blind cavity of the disk, characterized in that the disk in the area of intersection of the rear end with the side a rear chamfer is formed with a fineness, forming a rear conical annular gap with the surfaces of the rod and piston, on it are located the beginnings of the longitudinal windows of the disk, between which the beginnings of the inclined disk windows are formed in the same place, open with their ends into the annular groove of the shank, where the outer longitudinal grooves of the shank extend with their rear edges , and with the front edges into the gap between the bottom of the large cavity of the disk and the end face of this shank, open into the longitudinal channel of the shank and rod.