PL166438B1

PL166438B1 - Apparatus for pneumatically compacting casting moulds

Info

Publication number: PL166438B1
Application number: PL29437692A
Authority: PL
Inventors: Roman Biedacha; Adam Smeder; Jacek Przybylski; Andrzej Marzencki; Mieczyslaw Tatara
Original assignee: Inst Odlewnictwa
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1995-05-31
Also published as: PL294376A1

Abstract

A device for compacting cast moulds by compressed air, consisting of: a carrying structure with a mould box attached and with a superstructure, and a compressed air tank, with one at least quick-open valve with windows on the slider and on the body, and a pneumatic cylinder joined with the body, characterized in that the quick-open valve consists of a body (2) with a nozzle-shaped duct inside, and of windows (3) on the circumference, and of a moving slider (4) with windows (5), whereas the distance between window edges (3, 5) in the starting position is at least equal to the slider travel (4) so that within one operating stroke of the slider (4), one complete operating cycle of the valve is included, whereas an air guide vane (8) is located in the valve outlet zone, and above the superstructure (N), a flexible permeable membrane (9) is attached on elastic springs (10).<IMAGE>

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pneumatycznego zagęszczania form odlewniczych w skrzynkach formierskich, zwłaszcza form sporządzanych z wilgotnych mas bentonitowych lub gliniastych.The subject of the invention is a device for the pneumatic compaction of foundry molds in molding boxes, especially molds made of wet bentonite or clay masses.

W znanych urządzeniach do pneumatycznego zagęszczania form odlewniczych sprężone powietrze działa w sposób impulsowo-dynamiczny bezpośrednio na powierzchnię formy. Urządzenia te posiadają głowice wyposażone w zawory szybkiego otwierania, które wbudowane są w zbiornik sprężonego powietrza. Głowica usytuowana jest bezpośrednio nad skrzynką formierską wypełnioną masą formierską.In the known devices for the pneumatic compaction of casting molds, compressed air acts in a pulse-dynamic manner directly on the mold surface. These devices have heads equipped with quick opening valves, which are built into the compressed air tank. The head is located directly above the molding box filled with molding sand.

Warunkiem podstawowym skutecznego zagęszczania mas formierskich jest to, aby w możliwie najkrótszym czasie otworzyć i zamknąć zawory łączące zbiornik z komorą rozprężną usytuowaną nad powierzchnią formy, zabezpieczając równocześnie dostarczanie dostatecznej ilości powietrza. Korzystne zagęszczenia uzyskuje się przy czasach otwarcia zaworów 20-30 ms i przy prędkości narastania ciśnienia w komorze rozprężnej 20 do 30MPa/s przy stosunku całkowitej powierzchni przelotowej zaworów do powierzchni form 0,15 do 0,25. Wiadomo, że konstrukcje zaworów zezwalające na krótsze czasy otwarcia dają krzystniejsze zagęszczenie form, zmniejszają zapotrzebowanie na sprężone powietrze. W urządzeniach firmy BMM typ Airomatic stosowane są zawory szybkiego otwierania typu pierścieniowego sterowane siłownikami pneumatycznymi, w których skok zaworu równy jest skokowi tłoka siłownika. W rozwiązaniu tym, na łączny czas otwarcia i zamknięcia mają duży wpływ czasy trwania stanów nieustalonych rozruchu i zatrzymania się tłoczyska siłownika. W urządzeniu do pneumatycznego zagęszczania form, znanym z opisu RP nr 149731, zastosowano rozwiązanie zaworu dwusuwowego, w którym swobodny suwak wewnętrzny otwiera okna wlotowe zaworu, a następnie je zamyka podczas narastającej prędkości w kierunku pionowym ku górze. W rozwiązaniu tym, w praktyce prędkości biegu suwaka wewnętrznego nie zawsze są powtarzalne z uwagi na tendencje do zacierania się z racji dużego zapylenia środowiska, w którym suwak pracuje oraz z racji pożądanego, ze względu na szczelność, ciasnego skojarzenia ruchowego suwaka z korpusem prowadzącym.The basic condition for effective compacting of the molding sand is to open and close the valves connecting the tank with the expansion chamber located above the mold surface in the shortest possible time, while ensuring the supply of a sufficient amount of air. Advantageous densities are obtained at valve opening times of 20-30 ms and at a rate of pressure build-up in the expansion chamber of 20 to 30 MPa / s with the ratio of the total valve area to the mold area of 0.15 to 0.25. It is known that valve designs allowing shorter open times result in more favorable mold compaction, reducing the need for compressed air. The BMM Airomatic type devices use ring-type quick-opening valves controlled by pneumatic actuators, in which the valve stroke is equal to the stroke of the actuator piston. In this solution, the duration of the starting and stopping transients of the actuator's piston rod has a large influence on the total opening and closing time. The device for pneumatic compacting of molds, known from the description of RP No. 149731, uses a two-stroke valve solution in which a free internal slider opens the valve inlet ports and then closes them during increasing speed in a vertical direction upwards. In this solution, in practice, the running speeds of the internal slider are not always repeatable due to the tendency to blur due to the high level of dust in the environment in which the slider operates and due to the tight association of the slider with the guiding body, which is desirable for tightness.

Wspólną cechą w przedstawionych urządzeniach do zagęszczania pneumatycznego jest uzyskiwanie malejących twardości form w kierunku od podziału ku warstwom zewnętrznym. Cecha ta obok dużej zalety z racji umożliwienia łatwej przepuszczalności gazom wydzielającym się podczas zalewania formy, stwarza również szereg kłopotów ujawniających się podczas czynności transportowania i obróbczych formy. Głównie dotyczy to tendencji do wypadania transportowa166 438 nych zalanych metalem form oraz utrudnień przy wykonywaniu dobrych kanałów wlewowych przez frezowanie. W związku z tym stosuje się duże naddatki wysokościowe formy, które następnie po zagęszczeniu usuwa się tak aby dojść do warstw o większej wytrzymałości.The common feature in the presented devices for pneumatic compaction is achieving decreasing hardness of the molds in the direction from the division towards the outer layers. This feature, apart from the great advantage due to the easy permeability of the gases generated during pouring the mold, also creates a number of problems that appear during the transport and processing activities of the mold. This mainly concerns the tendency for transport of metal-flooded molds to fall out and difficulties in making good runners by milling. Therefore, large height allowances of the mold are used, which are then removed after compacting in order to reach layers of greater strength.

Urządzenie do pneumatycznego zagęszczania form odlewniczych według wynalazku zbudowane jest z konstrukcji nośnej, na której zamocowana jest skrzynka formierska z nadstawką. Nad nadstawką zamocowana jest komora sprężonego powietrza z wbudowanym co najmniej jednym jednosuwakowym zaworem szybkiego otwierania. Przestrzeń zawarta pomiędzy nadstawką a komorą sprężonego powietrza tworzy komorę rozprężną. Zawór szybkiego otwierania jest zaworem oddzielającym komorę sprężonego powietrza od komory rozprężnej. Zawór szybkiego otwierania jest zbudowny z korpusu, który posiada wewnątrz kanał w kształcie dyszy, a na obwodzie ma rozmieszczone okna przelotowe oraz z ruchomego suwaka zewnętrznego przylegającego do korpusu z przelotowymi oknami rozmieszczonymi na obwodzie suwaka. Okna korpusu odpowiadają oknom suwaka, przy czym odległość krawędzi okien korpusu i suwaka w położeniach wyjściowych jest co najmniej równa drodze rozbiegu suwaka, dzięki czemu na jeden suw roboczy suwaka przypada pełny cykl pracy zaworu. Do korpusu przyłączony jest siłownik pneumatyczny, którego tłoczysko połączone jest z suwakiem zewnętrznym. W strefie wylotowej powietrza z dyszy umieszczona jest kierownica, korzystnie w kształcie tulei stożkowej, rozprowadzająca w sposób równomierny na powierzchnię formy strumień sprężonego powietrza. Nad nadstawką formy, korzystnie znajduje się elastyczna przepuszczalna przepona.The device for pneumatic compacting of foundry molds according to the invention consists of a supporting structure on which a molding box with an extension is mounted. Above the extension, there is a compressed air chamber with at least one built-in single slide valve for quick opening. The space between the extension and the compressed air chamber forms the expansion chamber. The quick-opening valve is the valve that separates the compressed air chamber from the expansion chamber. The quick-opening valve is constructed of a body which has a nozzle-shaped channel inside and has through-windows arranged on its periphery, and a movable external slide adjacent to the body with through-windows distributed around the perimeter of the slide. The windows of the body correspond to the windows of the slider, and the distance between the edges of the windows of the body and the slider in the starting positions is at least equal to the run-up path of the slider, so that a full operating cycle of the valve is provided for one working stroke of the slider. A pneumatic actuator is connected to the body, the piston rod of which is connected to an external slide. In the air outlet zone from the nozzle, a guide, preferably in the shape of a conical sleeve, distributes the compressed air stream evenly over the mold surface. Above the mold extension, there is preferably a flexible permeable diaphragm.

W urządzeniu według wynalazku pełny cykl pracy zaworu, czyli otwarcie i zamknięcie okien przelotowych, zostaje wykonany podczas jednego suwu roboczego suwaka zewnętrznego, ponieważ odległość między oknami suwaka a oknami korpusu w położeniach wyjściowych pozwala na rozwinięcie przez suwak pełnej stałej prędkości powodującej otwarcie i zamknięcie zaworu. Dzięki takiej konstrukcji usprawnia się pracę zaworu przez wyeliminowanie jałowego suwu powrotnego.In the device according to the invention, the full cycle of the valve operation, i.e. opening and closing of the through-windows, is performed during one working stroke of the external spool, because the distance between the slider windows and the body windows in the initial positions allows the slider to develop full constant speed causing the opening and closing of the valve. Due to this design, the operation of the valve is improved by eliminating the idle return stroke.

Urządzenie do pneumatycznego zagęszczania form odlewniczych według wynalazku charakteryzuje się tym, że wykonane na nim formy odlewnicze posiadają:The device for pneumatic compacting of casting molds according to the invention is characterized in that the casting molds made thereon have:

- wysoki stopień zagęszczenia na podziale - dzięki zastosowaniu zaworu o bardzo krótkim czasie otwarcia, rzędu kilkunastu milisekund,- high degree of compaction on the division - thanks to the use of a valve with a very short opening time, on the order of several milliseconds,

- dużą równomierność zagęszczenia na całej powierzchni formy - dzięki kierownicom umieszczonym u wylotów z zaworów,- high uniformity of compaction over the entire surface of the mold - thanks to the guides placed at the valve outlets,

- podwyższoną wytrzymałość formy w strefach zewnętrznych - dzięki elastycznej przeponie. Do wykonania jednej formy odlewniczej na urządzeniu według wynalazku zużywa się mniej masy formierskiej niż na znanych urządzeniach.- increased form strength in external zones - thanks to the flexible diaphragm. For the production of one mold, the device according to the invention uses less sand than the known devices.

Urządzenie według wynalazku zostało przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku w częściowym przekroju pionowym.The device according to the invention has been shown in the drawing in a partial vertical section in the drawing.

Urządzenie do pneumatycznego zagęszczania form zbudowane jest z konstrukcji nośnej na której zamocowana jest skrzynka formierska S z nadstawką N. Nad nadstawką N znajduje się komora rozprężna K, do której przylega zbiornik 1 ze sprężonym powietrzem, z wbudowanym jednosuwakowym zaworem szybkiego otwierania. Zawór zbudowany jest z cylindrycznego korpusu 2 posiadającego wewnątrz kanał w kształcie dyszy, na obwodzie którego znajdują się przelotowe okna 3, a w strefach krawędzi okien osadzone są pierścienie uszczelniające 6, oraz z ruchomego suwaka zewnętrznego 4, posiadającego także na obwodzie okna przelotowe 5 przystające do okien 3 w zsynchronizowanym chwilowym wzajemnym położeniu suwaka 4 i korpusu 2. Do korpusu 2 przyłączony jest siłownik pneumatyczny 7. Tłoczysko siłownika 7 połączone jest z suwakiem zewnętrznym 4. W strefie wylotowej powietrza z zaworów umieszczona jest osiowo kierownica 8. Na poziomie obrzeża komory rozprężnej K podwieszona jest elastyczna przepona 9 na sprężystych cięgnach 10. W położeniach skrajnych suwaka zewnętrznego 4 odległości 0 krawędzi okien suwaka i okien korpusu 2 są równe drodze na której odbywa się rozbieg tulei suwaka 4 do prędkości maksymalnej jaką może rozwinąć tłoczysko siłownika 7.The device for pneumatic compacting of molds consists of a supporting structure on which a molding box S with an extension N is mounted. Above the extension N there is an expansion chamber K, to which is adjacent a compressed air tank 1, with a built-in single slide valve for quick opening. The valve consists of a cylindrical body 2 with a nozzle-shaped channel inside, on the perimeter of which there are through-windows 3, and sealing rings 6 are seated in the edge zones of the windows, and a movable external slide 4, also having through-windows 5 adjacent to the windows on the perimeter. 3 in the synchronized momentary relative position of the spool 4 and the body 2. A pneumatic cylinder is connected to the body 2. The piston rod 7 is connected to the external spool 4. In the air outlet zone from the valves, the steering wheel 8 is placed axially. At the level of the expansion chamber K, the there is a flexible diaphragm 9 on elastic ties 10. In the extreme positions of the external slider 4, the distances 0 of the edges of the slider windows and the body 2 windows are equal to the path on which the slider sleeve 4 runs to the maximum speed that can be developed by the piston rod of the actuator 7.

Urządzenie według wynalazku działa w następujący sposób. Po zasypaniu masą formierską zestawu skrzynki formierskiej S z nadstawką N zestaw ten zostaje dociśnięty do obrzeża komory rozprężnej K. Następuje uruchomienie zaworu szybkiego otwierania. W chwili włączenia siłownika 7 suwak 4 rozpoczyna ruch ku górze jeśli zajmował skrajne dolne położenie, względnie ruch ku dołowi jeśli uprzednio zajmował skrajne górne położenie. Dla tej konstrukcji zaworu istnieją dwaThe device according to the invention works as follows. After the molding mass is poured over the molding box set S with the N extension, the set is pressed against the periphery of the expansion chamber K. The quick opening valve is activated. At the moment of switching on the actuator 7, the spool 4 starts to move upwards if it was in the lower extreme position, or to move downwards if it previously occupied the upper extreme position. There are two for this valve design

166 438 położenia wyjściowe, górne i dolne, a pełny cykl pracy zaworu wykonany jest po przejściu suwaka 4 z jednego skrajnego płożenia w drugie. W początkowej fazie ruchu suwak 4 nabiera prędkości pod działaniem siły siłownika 7, a szczelność pomiędzy zbiornikiem 1 i komorą rozprężną K jest w dalszym ciągu zachowana, gdyż zapewniają ją jeszcze pierścienie uszczelniające 6, współpracujące z wewnętrzną częścią cylindryczną suwaka 4. Po osiągnięciu prędkości biegu ustalonego przez suwak 4 po przebiegu odcinka 0 następuje utrata kontaktu wargi dolnego pierścienia uszczelniającego 6 z suwakiem 4. Rozpoczyna się wlot powietrza sprężonego do okien wlotowych i gwałtownie narasta, gdyż prędkość suwaka 4 rośnie na skutek zmniejszenia się oporów ruchu o tarcie pomiędzy dolnym pierścieniem uszczelniającym 6 a suwakiem 4. Przy tej dużej prędkości następuje zamknięcie okien wlotowych 3, a suwak zewnętrzny 4 osiąga skrajne górne położenie. Podobnie przebiega cykl pracy zaworu przy ruchu suwaka 4 w dół. Po gwałtownym otwarciu zaworu fala powietrza sprężonego wypływając z zaworu natrafia na kierownicę 8 i zostaje rozprowadzona na całą powierzchnię formy, a uderzając w nią pośrednio przez przepuszczalną elastyczną przeponę 9, podwieszoną na cięgnach sprężystych 10, powoduje zagęszczenie się masy formierskiej. W chwili zagęszczania zwierciadło masy cofa się ku dołowi, a wraz z nim przepuszczalna przepona 9. Po wyrównaniu się ciśnień nad i pod przeponą zostaje ona automatycznie podciągnięta przez cięgna sprężyste 10 do położenia wyjściowego.Starting positions, upper and lower, and the full cycle of valve operation is performed after the spool 4 moves from one extreme position to another. In the initial phase of the movement, the spool 4 gains speed under the force of the actuator 7, and the tightness between the reservoir 1 and the expansion chamber K is still maintained, as it is still provided by sealing rings 6 cooperating with the inner cylindrical part of the spool 4. After reaching the steady travel speed through the slider 4, after running section 0, the lip of the lower sealing ring 6 loses contact with the slider 4. The compressed air inlet to the inlet ports begins and increases rapidly, because the speed of the slider 4 increases due to the reduction of the frictional resistance between the lower sealing ring 6 and with the slider 4. At this high speed, the inlet ports 3 are closed and the outer spool 4 reaches its upper extreme position. The valve operation cycle is similar when the spool 4 moves downwards. After the valve is suddenly opened, a wave of compressed air flowing from the valve hits the guide 8 and is distributed over the entire surface of the mold, and hitting it indirectly through a permeable flexible diaphragm 9, suspended on elastic rods 10, causes the molding mass to thicken. At the time of compacting, the mass mirror moves back downwards, and with it the permeable diaphragm 9. After the pressures above and below the diaphragm have equalized, it is automatically pulled up by elastic cables 10 to its starting position.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 1,00 zł.Price PLN 1.00.

Claims

Patent claim

A device for pneumatic compacting of casting molds built of a supporting structure with an attached molding box with an extension, a compressed air tank with at least one quick-opening valve built in, which has through-windows arranged on the slider and the body, from a pneumatic actuator connected to the body, characterized by that the quick-opening valve consists of a body (2) with a nozzle-shaped channel inside, and through-windows (3) arranged on its perimeter, and a movable slide (4) adjacent to it with through-windows (5), the window edge distances (3 and 5) in the initial positions is at least equal to the run-up distance of the spool (4) in such a way that for one working stroke of the spool (4) a full cycle of valve operation takes place, and in the air outlet zone from the valve, the steering wheel (8) is located, and above the extension (N), a flexible permeable diaphragm (9) is preferably fastened on resilient ties (10).