Изостат

Изобретение относится к оборудованию для обработки материалов при комбинированном воздействии на них давления и температуры, а именно к изостатам. Изостат содержит силовую раму со стойками и ригелями, установленную с возможностью горизонтального перемещения, и закрытый с торцов верхней и нижней пробками контейнер. Внутри контейнера установлен бак, выполненный с возможностью заполнения жидкостью и размещения в нем заготовки. Устройство также содержит вакуумный насос, соединенный с рабочим пространством контейнера, узел загрузки-выгрузки заготовки, выполненный в виде каретки, установленной с возможностью вертикального перемещения по направляющим силовой рамы и элементы взаимодействия с нижней пробкой. Контейнер установлен на вертикальных опорах моста посредством горизонтальных балок, соединенных с нижним фланцем контейнера и не выходящих за габариты фланца. На каретке и нижнем ригеле силовой рамы размещены рейки вертикального перемещения каретки. Контейнер снабжен втулкой с заходной конической поверхностью, а элементы взаимодействия каретки с нижней пробкой выполнены в виде ножевых захватов. При этом в нижней пробке установлены индукционный донный нагреватель и подставка. Технический результат - снижение массы изостата, уменьшение нагрузки на подшипники и ролики рамы, увеличение активной поверхности нагрева заготовки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для обработки материалов при комбинированном воздействии на них давления и температуры, создаваемых в системе газ-жидкость, и наиболее эффективно может быть использовано для компактирования дискретных и сплошных материалов при температуре до 100°С и давлении до 200 Мпа.

В качестве аналога может быть использован патент на изобретение №2151026 (кл. B22F 3/14, B22F 3/15 от 10.11.1999 г.) «Изостат для обработки материалов в жидкости». Недостатком аналога является то, что обрабатываемый материал помещается в заполненный водой сосуд, имеющий большую открытую площадь его верхнего торца, что при температуре превышающей 100°С и давлении ниже критического приводит к активному парообразованию, а при контакте пара с охлаждаемыми стенками контейнера и пробок - к образованию конденсата. Процесс парообразования также имеет место при температуре 100°С и выше в широком диапазоне вакууметрического давления (от 0,1 до 0,03 МПа), практически используемом в процессе откачивания рабочего газа из камеры изостата перед извлечением из нее обработанной заготовки. В обоих случаях образующийся конденсат оседает на элементах донного нагревателя и разрушает их.

Прототипом изобретения является изостат, описанный в авторском свидетельстве №1292258, кл. B22F 3/04, 3/14, F27B 14/00 от 08.04.1985 г. Изостат-прототип содержит силовую станину, закрытый с торцов пробками контейнер, закрепленный на горизонтальных балках, проходящих снаружи (по бокам) его нижнего фланца, узел загрузки-выгрузки заготовок выполнен в виде рамки, вертикально перемещающейся в направляющих, жестко связанных с силовой станиной, а опора нижней пробки выполнена в виде площадки, закрепленной в нижней части рамки и консольно выступающей в направлении перемещения станины.

Недостатком прототипа является то, что при креплении горизонтальных балок моста к боковым поверхностям нижнего фланца контейнера увеличивается расстояние между стойками силовой станины, при этом значительно возрастает ее масса. Другим недостатком прототипа является то, что по мере опускания рамки с нижней пробкой и заготовкой, установленной консольно на площадке рамки, увеличивается нагрузка на подшипники и ролики, остающиеся в контакте с рамкой. В нижнем положении пробки полная нагрузка воспринимается ограниченным числом роликов, что в случае обработки заготовок значительной массы в крупных промышленных изостатах приводит к быстрому износу и разрушению их подшипников.

Кроме того, привод перемещения рамки выполнен в виде гидроцилиндра, расположенного асимметрично к оси силовой станины, что вызывает перекос и осложнение ввода нижней пробки в контейнер.

Еще одним недостатком прототипа является отсутствие средств центрирования сосуда с заготовкой на нижней пробке, затрудняющее его загрузку в контейнер с гарантированным всесторонним между внутренней стенкой контейнера и сосудом.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение упомянутых недостатков и создание изостата более простого в обслуживании с длительным сроком действия.

Достигаемый при этом технический эффект: снижение массы изостата, уменьшение нагрузки на подшипники и ролики рамки, увеличение активной поверхности нагрева заготовки с возможностью ее центрирования, улучшение условий обслуживания и эксплуатации машины.

Выполнение поставленной задачи и получаемый при этом технический эффект обеспечиваются тем, что в предлагаемой конструкции изостата передняя и задняя плоскости нижнего фланца контейнера соединены с горизонтальными балками моста, не выходящими за габариты фланца, тем самым полностью освобожден нижний торец контейнера для обслуживания и уменьшено расстояние между стойками силовой рамы, что позволяет снизить ее массу, а силовая станина, перемещаемая по рельсам, соединена с гидроцилиндром, установленным на основании изостата. Механизм загрузки заготовки выполнен в виде замкнутой каретки, вертикально перемещаемой по направляющим рамы, использованной в качестве базового элемента этого механизма, с помощью двух симметрично расположенных гидроцилиндров и реечных передач, рейки которых размещены на каретке и силовой станине, при этом все ролики на протяжении хода каретки находятся в контакте с направляющими, а нагрузка на подшипники не меняется в процессе ее перемещения из крайнего нижнего положения в верхнее и наоборот. Конструктивные элементы каретки, взаимодействующие с нижней пробкой, выполнены в виде ножевых захватов, располагающихся с зазорами в пазах нижней пробки, обеспечивающих возможность продольно-поперечного смещения в процессе ее самоцентрирования при взаимодействии с направляющей конической поверхностью втулки контейнера. Индукционный донный нагреватель выполнен конусным или криволинейным (сферическим, параболическим или гиперболическим) с целью увеличения его активной поверхности нагрева и возможности центрирования сосуда с заготовкой относительно нижней пробки.

Изостат (фиг.1) содержит контейнер 1 с размещенными в нем и герметично уплотненными верхней 2 и нижней 3 пробками, силовую станину 4 (фиг.3) со стойками 5 и ригелями 6, скрепленными обмоткой из высокопрочной ленты 7 (фиг.2).

Контейнер 1 с помощью горизонтальных балок 8 и 9, соединенных с его нижним фланцем 10, установлен на вертикальных опорах 11 моста 12. В поперечном направлении (поперек направления перемещения рамы) балки 8 и 9 не выходят за пределы габарита прямоугольного нижнего фланца 10 контейнера.

Узел загрузки изостата выполнен в виде каретки 13 (фиг.3), перемещающейся вертикально по четырем направляющим 14 силовой станины с помощью двух гидравлических цилиндров 15 и реечных передач. В нижней части каретки расположены два ножевых захвата 17, устанавливаемые в пазах нижней пробки с горизонтальным и вертикальным зазорами 16, обеспечивающими самоцентрирование пробки при контакте ее с конусной направляющей поверхностью 25 втулки контейнера.

На переднем листе каретки закреплены две (левая и правая) рейки 18. Такие же рейки 19 закреплены на нижнем ригеле силовой станины над левым и правым гидроцилиндрами 15. Обе пары реек входят в зацепление с шестернями 20, смонтированными на концах штоков гидроцилиндров 15.

На нижней пробке смонтирована конусная подставка 21, внутри которой расположен донный индукционный нагреватель 22. Между нагревателем и нижней пробкой расположена термоизоляция 29, уменьшающая тепловой поток от нагревателя к корпусу пробки. Нагреватель защищен от разрушающего воздействия расплескивающейся жидкости и образующегося конденсата обечайкой 30, закрепленной на подставке. Использование конусных подставки и нагревателя обеспечивает центрирование заполненного водой бака 23 с заготовкой 24 на нижней пробке.

Контейнер выполнен в виде гладкой втулки 31, предварительно сжатой бандажом из высокопрочной ленты 32.

Для уменьшения поверхности испарения жидкости и возможности ее расплескивания при загрузке и выгрузке заготовки вокруг нее устанавливается внутренний колпак 27 с герметичным верхним торцем. Для сбора конденсата в нижней части камеры предусмотрен кольцевой карман 28, из которого конденсат удаляется после окончания рабочего цикла и открытия рабочей камеры.

Внутреннее пространство рабочей камеры изостата соединено с вакуумным насосом 26, создающим в ней разряжение, достаточное для удержания нижней пробки в прижатом к торцу втулки контейнера состоянии при перемещении рамы из положения загрузки заготовки на ось контейнера и обратно.

Работа изостата осуществляется следующим образом.

Рама находится в крайнем правом положении (фиг.3), каретка вместе с нижней пробкой опущены в крайнее нижнее положение (положение загрузки). На конусной подставке 21 нижней пробки устанавливается бак 23. В бак с помощью крана опускается заготовка 24, а затем внутренний колпак 27. Бак заполняется жидкостью (водой) до необходимого уровня. Затем с помощью гидроцилиндра 31, установленного на основании изостата и соединенного своим штоком с рамой, она перемещается в крайнее левое положение, при этом нижняя пробка с баком располагаются на оси контейнера. Включаются гидроцилиндры 15, перемещающие бак с заготовкой внутрь рабочей камеры изостата. При контакте нижней пробки с конической направляющей поверхностью 25 втулки контейнера она самоустанавливается благодаря зазорам 16 между ножевыми захватами 17 и пазами пробки, создавая равномерный всесторонний зазор между втулкой контейнера и баком 23. Включается вакуумный насос 26, внутри контейнера создается необходимое разряжение, при этом обе пробки втягиваются внутрь до упора их фланцев в верхний и нижний торцы втулки контейнера. Использование реечной передачи позволяет в два раза уменьшить ход гидроцилиндров. Силовая рама гидроцилиндром 31 устанавливается на оси контейнера. С помощью газового привода (компрессоров, баллонов, запорно-регулирующей аппаратуры) в рабочей камере создается необходимое давление. Осевое усилие, при этом, передается через пробки на силовую раму. Включается система нагрева и рабочая жидкость разогревается до необходимой температуры. При заданных рабочих давлении и температуре заготовки выдерживаются в течение технологически необходимого времени. Затем отключается система нагрева, и рабочая жидкость с заготовкой охлаждаются.

Далее газ из рабочей камеры сбрасывается самотеком и откачивается компрессором в баллоны. Газ, имеющий низкое остаточное давление, сбрасывается в атмосферу. Контейнер вакуумируется с помощью вакуумного насоса 26, при этом обе пробки втягиваются в контейнер до упора в торцы его втулки. Рама сдвигается в крайнее левое положение, ножевые захваты 17 каретки входят в пазы нижней пробки. С помощью гидроцилиндров 15 каретка вместе с нижней пробкой опускаются в крайнее нижнее положение, а рама перемещается в крайнее правое положение - положение загрузки. Из бака удаляется внутренний колпак и заготовка, после чего рабочий цикл может быть повторен.

1. Изостат, содержащий скрепленные обмоткой из высокопрочной ленты силовую раму со стойками и ригелями, установленную с возможностью горизонтального перемещения, и закрытый с торцов верхней и нижней пробками контейнер, внутри которого установлен бак, выполненный с возможностью заполнения жидкостью и размещения в нем заготовки, вакуумный насос, соединенный с рабочим пространством контейнера, узел загрузки-выгрузки заготовки, выполненный в виде каретки, установленной с возможностью вертикального перемещения по направляющим силовой рамы, и элементы взаимодействия с нижней пробкой, при этом контейнер установлен на вертикальных опорах моста посредством горизонтальных балок, соединенных с нижним фланцем контейнера и не выходящих за габариты фланца, отличающийся тем, что на вертикальной опоре моста установлен гидроцилиндр, шток которого соединен с силовой рамой, на каретке и нижнем ригеле силовой рамы размещены рейки вертикального перемещения каретки, контейнер снабжен втулкой с заходной конической поверхностью, а элементы взаимодействия каретки с нижней пробкой выполнены в виде ножевых захватов, обеспечивающих возможность продольно-поперечного перемещения нижней пробки при взаимодействии с заходной поверхностью втулки контейнера и установку нижней пробки до упора в торец втулки контейнера, при этом в нижней пробке установлены индукционный донный нагреватель и подставка.

2. Изостат по п.1, отличающийся тем, что подставка и индукционный донный нагреватель выполнены конусными с направлением вершины конуса вверх или вниз.

3. Изостат по п.1, отличающийся тем, что подставка и нагреватель выполнены криволинейными.

4. Изостат по любому из пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что внутри бака установлен колпак с герметичным верхним торцом, а в нижней пробке выполнен кольцевой карман.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к уплотнению изделий горячим изостатическим прессованием в жидкой фазе. .

Изобретение относится к устройствам для гидростатического прессования изделий из порошков, в частности, к прессованию трубок. .

Изобретение относится к области изготовления абразивных инструментов, в частности высоких шлифовальных и полировальных кругов на вулканитовой связке. .

Изобретение относится к области прессования энергией взрыва порошкообразных материалов, в частности к получению покрытий на изделиях, и может использоваться в химической, атомной, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к переработке порошков и порошковых композиций в изделия, в частности к устройствам для гидростатического прессования изделий из порошков, и может быть использовано при изготовлении деталей из взрывчатых веществ в многоместных пресс-формах.

Изобретение относится к порошковой металлургии и касается производства изделий из металлических порошков. .

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству заготовок химически активных сплавов, предназначенных для изготовления виброгасящих деталей, к которым предъявляют повышенные требования по демпфирующим и механическим характеристикам, особенно при низкой температуре.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству изделий из порошка бериллия

Изобретение относится к оборудованию для обработки материалов при комбинированном воздействии на них давления и температуры, создаваемых в системе газ-жидкость, и может быть использовано для компактирования порошковых материалов в эластичных оболочках при температуре до 200°С и давлении до 200 МПа

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу прессования полых микросфер в присутствии жидкости при производстве пористой конструкционной керамики

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Установка для гидростатического прессования порошка содержит контейнер с рабочей камерой для размещения порошка в эластичной оболочке, с крышкой и затвором, емкость с жидкостью, размещенную с внешней стороны контейнера, устройство для создания высокого давления жидкости в рабочей камере с системой регулирования и сброса давления. В контейнере установлена перегородка с клапаном для жидкости, образующая рабочую камеру и полость в нижней части контейнера, в которой размещено устройство для создания высокого давления жидкости в рабочей камере, состоящее из соединенных между собой пружинами подвижной и неподвижной частей, изолированных от корпуса контейнера и соединенных с источником высокого напряжения металлическими пластинами. Упомянутая подвижная часть размещена с образованием между ней и перегородкой полости для жидкости, рабочая камера и упомянутая полость для жидкости соединены посредством клапанов с емкостью для жидкости. Обеспечивается снижение энергопотребления установки, упрощение ее конструкции, а также снижение металлоемкости. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковым сплавам на основе никеля, обладающим повышенным сопротивлением к сульфидной коррозии, и может быть использовано для изготовления деталей газотурбинных двигателей. Способ получения изделия из жаропрочных никелевых сплавов включает выплавку расходуемой заготовки для производства гранул, получение гранул, их квалификацию, дегазацию, герметизацию капсулы, горячее изостатическое прессование (ГИП) и термическую обработку готового изделия. При выплавке расходуемых заготовок суммарное содержание трех легирующих элементов: титана, молибдена и ниобия поддерживают не менее 95% от содержания хрома в составе сплава, а разливку расплава в кокиль проводят при температуре 1540-1560°C. Повышается малоцикловая усталость в сульфидной среде. 2 табл., 3 пр.
Наверх