CN214644548U - 一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于高放废物地质处置缓冲材料大型砌块制备领域，具体涉及一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具及砌块制备方法。本实用新型中，凹模内衬外壁与凹模座的内壁配合接触，凹模座和凹模内衬构成一个整体凹模；垫块安装在凹模内衬内部，与凹模内衬紧密配合；底板中心位置设有与垫块匹配的凹槽，便于垫块的放置，压板固定安装在底板上，防止凹模座向上移动；凸模座设计成工字型，凸模座的底部与凸模衬板连接，凸模座与凸模衬板构成一个整体凸模，凸模和凹模配合连接。本实用新型能够压制直径为0.4～0.6m，高度为0.2～0.5m，干密度为1.4～1.9g/cm3的工程尺度的缓冲材料大型砌块样品，为开展地下实验室缓冲材料现场原位试验提供原料基础和技术支撑。
Description
技术领域
本实用新型属于高放废物地质处置缓冲材料大型砌块制备领域，具体涉及一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具。
背景技术
我国的高放废物采用的是深地质处置方式，利用人工屏障(废物罐、缓冲材料、回填材料等)及天然屏障(地下岩体)组成的多重屏障系统阻滞核素迁移。缓冲材料作为废物罐和地质体之间的最后一道人工屏障，起着工程屏障、水力学屏障、化学屏障、传导和散失放射性废物衰变热等重要作用，是地质处置库安全性和稳定性的有效保障。国内外研究表明，以蒙脱石为主要成分的膨润土被认为是高放废物地质处置最适宜的缓冲材料基材。
缓冲材料通常以砌块堆砌的形式包裹在废物罐周围，因此世界各国开展的室内大型模型试验和地下实验室现场原位试验的研究工作，大多采用的是缓冲材料预制砌块。缓冲材料砌块主要采用静力压实的制备方式生产，目前国内压制的膨润土块体都是基于室内规模且手工可操作的中小型样品，其重量最大也不过几公斤而已，尺寸最大也不过十几厘米。考虑到此类压制方案不管是从体量上，还是效率上均不再适用于今后开展1:1的大型室内和地下实验室现场原位试验需求，急需掌握一种米级尺度的缓冲材料大型砌块制备技术和工艺流程。因此建立一种适合机械化、工业化批量生产的缓冲材料大型砌块制备方法具有重要的现实意义和实用价值。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，可压制直径为0.4～0.6m，高度为0.2～0.5m，干密度为1.4～1.9g/cm3的工程尺度的缓冲材料大型砌块样品，为开展地下实验室缓冲材料现场原位试验提供原料基础和技术支撑。
本实用新型采用的技术方案：
一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，包括底板、凹模座、凹模内衬、凸模座、凸模衬板、垫块和压板，所述凹模座为一个上小下大的环锥形，凹模内衬为120°的扇形，3个凹模内衬构成圆形，其内壁为圆柱体，凹模内衬外壁与凹模座的内壁配合接触，凹模座和3个凹模内衬构成一个整体凹模；垫块安装在3个凹模内衬内部，与凹模内衬紧密配合；底板中心位置设有与垫块匹配的凹槽，便于垫块的放置，底板的顶面加工有与压板匹配的凹槽和螺栓孔，压板成L型，固定安装在底板上，对凹模座进行限位，防止其向上移动；凸模座设计成工字型，凸模座的底部与凸模衬板连接，凸模座与凸模衬板构成一个整体凸模，凸模和凹模配合连接。
凹模内衬组合形成的圆形内壁直径较压制的圆形砌块直径小1～2mm。
所述凸模和凹模合模后，凸模衬板和凹模内衬构成的圆形内壁之间的单边间隙为0.1mm。
所述垫块直径较3个凹模内衬组成的圆形内壁直径小0.1mm。
所述凹模座和凹模内衬的高度为拟压制砌块高度的2倍，再加上1～2cm的导向高度；所述凸模座和凸模衬板的整体高度大于凹模高度5～10cm，所述底板和凸模座平面度不大于0.2mm，凹模内衬与底板之间的配合面与凹模内侧壁的垂直度不大于0.2mm。
所述凹模座、凸模座和压板的材质为45#钢，所述凹模内衬、凸模衬板、垫块和底板采用4Cr13材料。
所述凹模内衬、凸模衬板、垫块和底板与压制的圆形砌块膨润土接触，淬火硬度为HRC55-60，淬硬层不低于5mm。
所述凹模座内侧采用倾斜角为8.7°的斜面结构，凹模内衬外侧采用倾斜角为8.7°的斜面结构与凹模座斜面结构配合。
所述凸模座采用整体式结构，凸模座中间设置圆形减重孔；所述凸模衬板中间略微凸起，凸模座底部为与之匹配的凹陷。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，采用分体式结构组合方式，结构简单实用，可以不定期更换(如衬板、螺栓、压板、底板等)易损易耗配件，延长模具的使用寿命。
(2)本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，凹模座设计成整体式，减少螺栓紧固环节，组装更加简单便捷，适用于机械化操作和工业化批量生产，生产效率大大提高。
(3)本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，各部件具有强度大、硬度高的特点，适用于制备工程尺度的高压实膨润土砌块。
(4)本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，设置了压板装置，可防止模具在高压作用下向上移动，有效保障砌块压制成型效果。
(5)本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其凹模座采用了加强筋结构，并在凸模座中间采用减重孔方式，可有效保证使用强度的同时降低造价，起重操作也更加安全。
(6)本实用新型提供的一种基于分体式模具的缓冲材料圆形砌块制备方法，包括模具组装、原料准备、压制准备、机械压制、模具拆卸和样品测量及包装的全流程，内容全面、流程完整，适用于机械化操作和工业化批量生产制备大型高压实膨润土砌块。
(7)本实用新型提供的一种基于分体式模具的缓冲材料圆形砌块制备方法，其制备出的砌块样品完整、均匀，无破损现象，其平面度和外形轮廓尺寸参数符合地下实验室现场原位试验的需求。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具截面示意图；
图2为本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具示意图；
图中：1-凸模座、2-凸模座吊耳、3-吊环孔、4-螺栓、5-凹模内衬、6-凹模座、7-螺栓、8-垫块、9-压板、10-底板吊耳、11-底板、12-凸模衬板、13-压力机上横梁、14-压力机载物台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本实用新型提供的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，该模具主要包括底板11、凹模座6、凹模内衬5、凸模座1、凸模衬板12、垫块8和压板9，该模具组装后可用于制备直径为0.4～0.6m且高度可调整的缓冲材料圆形砌块。
所述凹模座6为一个上小下大的环锥形，凹模内衬5为120°的扇形，凹模内衬5外壁与凹模座6的内壁配合接触，3个凹模内衬5构成圆形，其内壁为圆柱体，凹模座6和3个凹模内衬5可组装成一个整体凹模；3个凹模内衬构成的圆形内壁直径较压制的圆形砌块直径小1～2mm。
为方便合模和脱模，所述凸模座1设计成工字型，以防止出现卡模现象，凸模座1的底部通过螺栓4与凸模衬板12连接，凸模座1顶部安装有凸模座吊耳2，凸模座1、凸模衬板12、凸模座吊耳2组装成一个整体凸模，凸模和凹模合模后，凸模衬板12和凹模内衬5构成的圆形内壁之间的单边间隙为0.1mm。
所述垫块8安装在3个凹模内衬5内部，与凹模内衬5紧密配合，且其直径较3个凹模内衬5组成的圆形直径小0.1mm。
所述压板9成L型，通过螺栓7将底板11与凹模座6紧固后防止其向上移动。
所述底板11的顶面加工有4个与压板9匹配的凹槽，加工有与螺栓7匹配的螺栓孔，两个侧面各设置了2个底板吊耳10匹配的吊耳孔；正中央有与垫块8匹配的凹槽，便于垫块8的放置，也利于整体模具处于中心位置。
所述凹模座6和凹模内衬5的设计高度为拟压制砌块高度的2倍，再加上1～2cm的导向高度；所述凸模座1和凸模衬板12的整体设计高度要大于凹模高度5～10cm；所述底板11尺寸要匹配凹模座6和压板9，并预留出相应操作空间。
所述凹模座6、凸模座1和压板9的材质为45#钢，所述凹模内衬5、凸模衬板12、垫块8和底板11采用4Cr13材料，所述螺栓采用高强度螺栓。
所有与膨润土接触的凹模内衬5、凸模衬板12、垫块8和底板11淬火硬度为HRC55-60，淬硬层不低于5mm。
所述底板11和凸模座1平面度不大于0.2mm，凹模内衬5与底板11之间的配合面与凹模内侧壁的垂直度不大于0.2mm。
所述凹模座6的外侧均采用加强筋结构，提高模具的整体强度和使用寿命。
所述凹模座6和凹模内衬5顶部均设置吊环孔，便于吊装；如图1所示，凹模座6内侧采用倾斜角为8.7°的斜面结构，凹模内衬5外侧采用倾斜角为8.7°的斜面结构与凹模座6斜面结构配合；由于凹模座6和凹模内衬5的锥面配合，在重力作用下可实现凹模内衬无缝拼接，以方便吊装和拆卸。
所述凸模座1采用整体式结构，凸模座1中间设置1个圆形减重孔，在四周设置4个凸模座吊耳2方便吊装；所述凸模衬板12设计成中间略微凸起型，凸模座1底部设计成与之匹配的凹陷型，使之方便对齐平整，凸模衬板12加工有8个与螺栓4匹配的螺栓孔；所述凸模衬板12位于凸模座1底部，为防止砌块有压痕，采用8个螺栓4从上面反把。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：包括底板、凹模座、凹模内衬、凸模座、凸模衬板、垫块和压板，所述凹模座为一个上小下大的环锥形，凹模内衬为120°的扇形，3个凹模内衬构成圆形，其内壁为圆柱体，凹模内衬外壁与凹模座的内壁配合接触，凹模座和3个凹模内衬构成一个整体凹模；垫块安装在3个凹模内衬内部，与凹模内衬紧密配合；底板中心位置设有与垫块匹配的凹槽，便于垫块的放置，底板的顶面加工有与压板匹配的凹槽和螺栓孔，压板成L型，固定安装在底板上，对凹模座进行限位，防止其向上移动；凸模座设计成工字型，凸模座的底部与凸模衬板连接，凸模座与凸模衬板构成一个整体凸模，凸模和凹模配合连接。
2.根据权利要求1所述的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：凹模内衬组合形成的圆形内壁直径较压制的圆形砌块直径小1～2mm。
3.根据权利要求1所述的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：所述凸模和凹模合模后，凸模衬板和凹模内衬构成的圆形内壁之间的单边间隙为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：所述垫块直径较3个凹模内衬组成的圆形内壁直径小0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：所述凹模座和凹模内衬的高度为拟压制砌块高度的2倍，再加上1～2cm的导向高度；所述凸模座和凸模衬板的整体高度大于凹模高度5～10cm，所述底板和凸模座平面度不大于0.2mm，凹模内衬与底板之间的配合面与凹模内侧壁的垂直度不大于0.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：所述凹模座、凸模座和压板的材质为45#钢，所述凹模内衬、凸模衬板、垫块和底板采用4Cr13材料。
7.根据权利要求1所述的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：所述凹模内衬、凸模衬板、垫块和底板与压制的圆形砌块膨润土接触，淬火硬度为HRC55-60，淬硬层不低于5mm。
8.根据权利要求1所述的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：所述凹模座内侧采用倾斜角为8.7°的斜面结构，凹模内衬外侧采用倾斜角为8.7°的斜面结构与凹模座斜面结构配合。
9.根据权利要求1所述的一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，其特征在于：所述凸模座采用整体式结构，凸模座中间设置圆形减重孔；所述凸模衬板中间略微凸起，凸模座底部为与之匹配的凹陷。
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| CN112757452A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-07 | 核工业北京地质研究院 | 一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具及砌块制备方法 |
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| CN112757452B (zh) * | 2020-12-25 | 2023-03-24 | 核工业北京地质研究院 | 一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具及砌块制备方法 |
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