RU173177U1

RU173177U1 - PULSE MACHINE FOR PROCESSING MATERIALS BY PRESSURE

Info

Publication number: RU173177U1
Application number: RU2016136601U
Authority: RU
Inventors: Анвар Юсуфович Боташев; Абубакар Абдрахманович Мусаев; Магомед Абдулович Бетрахмадов
Original assignee: Анвар Юсуфович Боташев; Абубакар Абдрахманович Мусаев
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2017-08-15

Abstract

Данная полезная модель относится к машиностроению, в частности к кузнечно-штамповочному оборудованию и может быть использована для листовой и объемной штамповки и прессованию.Импульсная машина для обработки материалов давлением содержит размещенные в корпусе камеру сгорания и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жестко соединенный с корпусом шабот, на котором закреплен инструмент для обработки материала, причем в стенке рабочего цилиндра размещен узел подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра. Отличительной особенностью данной машины является то, что на конце рабочего цилиндра размещен дополнительный поршень, на котором установлен второй инструмент, взаимодействующий с обрабатываемым материалом.This utility model relates to mechanical engineering, in particular to forging and stamping equipment, and can be used for sheet and volume punching and pressing. An impulse machine for processing materials contains a combustion chamber and a working cylinder in which the piston is located and rigidly connected with a housing of the shabot, on which a tool for processing material is fixed, and in the wall of the working cylinder there is a site for supplying the fuel mixture to the piston cavity of the working cylinder. A distinctive feature of this machine is that at the end of the working cylinder there is an additional piston on which a second tool is installed, which interacts with the processed material.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению, в частности к кузнечно-штамповочному оборудованию и предназначена для листовой и объемной штамповки и прессования.The proposed utility model relates to mechanical engineering, in particular to forging and stamping equipment, and is intended for sheet and volume stamping and pressing.

Известны устройства для штамповки листового материала, содержащие камеру сгорания, жестко соединенную с матрицей, в которой осуществляется процесс штамповки (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. - Л.: Машиностроение, 1975. - С. 59). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании топливной смеси в камере сгорания. В связи с тем, что давление продуктов сгорания имеет сравнительно невысокое значение, порядка 20…25 МПа, эти устройства используются для штамповки тонкостенных деталей несложной формы.Known devices for stamping sheet material containing a combustion chamber, rigidly connected to a matrix in which the stamping process is carried out (Stepanov V.G., Shavrov I.A. High-energy pulsed metal processing methods. - L.: Mechanical Engineering, 1975. - P. 59). In these devices, the stamping process is carried out under the action of the gas pressure generated during the combustion of the fuel mixture in the combustion chamber. Due to the fact that the pressure of the combustion products is relatively low, about 20 ... 25 MPa, these devices are used for stamping thin-walled parts of simple shape.

К заявленному объекту наиболее близким аналогом является импульсная машина для обработки давлением листового материала, содержащая размещенные в корпусе камеру сгорания с узлами подачи и зажигания топливной смеси и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жестко соединенный с корпусом шабот, в полости которого расположен шток с узлом крепления инструмента, причем в стенке рабочего цилиндра размещены дополнительные узлы для подачи топливной смеси в надпоршневую полость рабочего цилиндра и ее зажигания, а на свободном торце рабочего цилиндра установлена плита, в которой выполнена полость, соединенная с надпоршневой полостью рабочего цилиндра каналами, перекрываемыми обратным клапаном (патент на полезную модель РФ №114893, МПК В21J 7/24).The closest analogue to the claimed object is a pulse machine for processing sheet material, containing a combustion chamber located in the housing with fuel supply and ignition units and a working cylinder in which the piston is located and rigidly connected to the housing of the shabot, in the cavity of which there is a rod with the tool mounting unit, and additional nodes are placed in the wall of the working cylinder for feeding the fuel mixture into the piston cavity of the working cylinder and its ignition, and on the free end face plate cylinder which is installed, wherein a cavity, the cavity above the piston connected to the channels of the working cylinder, lockable non-return valve (utility model patent RF №114893, IPC V21J 7/24).

Недостаток известной машины заключается в следующем. В период рабочего хода машины под действием поршня, движущегося под давлением продуктов сгорания, образующихся в камере сгорания, осуществляется сжатие топливной смеси в надпоршневой полости рабочего цилиндра. При сгорании этой смеси создается давление, значительно превосходящее давление в камере сгорания. Однако, несмотря на это, величина давления продуктов сгорания не достаточна для обеспечения штамповки листовых деталей толщиной более 2…2,5 мм и объемной штамповки, а также уплотнения композиционных материалов, в частности бетонных и железобетонных смесей.A disadvantage of the known machine is as follows. During the stroke of the machine, under the action of a piston moving under pressure from the combustion products generated in the combustion chamber, the fuel mixture is compressed in the nadporshne cavity of the working cylinder. When this mixture is burned, a pressure is created that significantly exceeds the pressure in the combustion chamber. However, despite this, the pressure of the combustion products is not sufficient to ensure stamping of sheet parts with a thickness of more than 2 ... 2.5 mm and volume stamping, as well as compaction of composite materials, in particular concrete and reinforced concrete mixtures.

Технической задачей полезной модели является повышение давления, действующего на обрабатываемый материал.The technical task of the utility model is to increase the pressure acting on the processed material.

Технический результат достигается тем, что импульсная машина для обработки материалов давлением содержит размещенные в корпусе камеру сгорания и рабочий цилиндр, в котором расположен поршень, и жестко соединенный с корпусом шабот, на котором закреплен инструмент для обработки материала, причем в стенке рабочего цилиндра размещен узел подачи топливной смеси в надпоршневую полость. Кроме того, в конце рабочего цилиндра размещен дополнительный поршень, на котором установлен второй инструмент, взаимодействующий с обрабатываемым материалом.The technical result is achieved by the fact that the pulsed machine for processing materials with pressure contains a combustion chamber and a working cylinder in which the piston is located, and is rigidly connected to the housing of the shabot, on which a tool for processing the material is fixed, and a feed unit is located in the wall of the working cylinder fuel mixture into the piston cavity. In addition, at the end of the working cylinder there is an additional piston on which a second tool is installed, which interacts with the material being processed.

Предлагаемая машина схематично представлена на фиг. 1. Машина содержит вертикально расположенный корпус 1, в котором размещены камера сгорания 2 и рабочий цилиндр 3, разделенные между собой поршнем 4. Снизу и сверху корпуса 1 установлены крышка 5 и плита 6, соединенные между собой стяжными колоннами 7 и гайками 8. К стяжным колоннам 7 при помощи гаек 9 присоединен шабот 10. Корпус 1, крышка 5, плита 6, шабот 10 и стяжные колонны 7 с гайками 8 и 9 в совокупности образуют силовой каркас машины. К шаботу 10 при помощи винтов 11 закреплена плита 12, служащая в качестве инструмента.The proposed machine is shown schematically in FIG. 1. The machine contains a vertically located housing 1, in which a combustion chamber 2 and a working cylinder 3 are located, separated by a piston 4. A cover 5 and a plate 6 are installed below and above the housing 1, connected to each other by coupling columns 7 and nuts 8. To the coupling the columns 7 are connected by means of nuts 9 to the shabot 10. The housing 1, the cover 5, the plate 6, the shabbot 10 and the coupling columns 7 with the nuts 8 and 9 together form the power frame of the machine. By Saturday 10, with the help of screws 11, a plate 12 is fixed, which serves as a tool.

На крышке 5 закреплены выпускной клапан 13 и форкамера 14, снабженная свечей зажигания 15. Полость форкамеры 14 через конический канал 16 сообщена с камерой сгорания 2. В исходном положении поршень 4 опирается на гильзу 17, установленную в камере сгорания 2. В верхней части гильзы 17 выполнены окна 18. Камера сгорания 2 через окна 18 и кольцевой зазор между поршнем 4 и корпусом 1 сообщена с рабочим цилиндром 3. На торце поршня 4 установлен эластичный диск 19, изготовленный, например, из резины. В стенке рабочего цилиндра 3 размещены впускной клапан 20 и выпускной клапан 21. На конце рабочего цилиндра 3 размещен дополнительный поршень 22, снабженный уплотнением 23. На торце дополнительного поршня 22 устанавливается второй инструмент с обрабатываемым материалом. В данном случае это металлическая форма 24 с бетонной смесью 25. В случае проведения листовой или объемной штамповки на торце дополнительного поршня 22 вместо формы 24 устанавливается штамп с обрабатываемой заготовкой.An exhaust valve 13 and a prechamber 14, equipped with a spark plug 15, are fixed on the cover 5. The cavity of the prechamber 14 is connected to the combustion chamber 2 through a conical channel 16. In the initial position, the piston 4 rests on the sleeve 17 installed in the combustion chamber 2. In the upper part of the sleeve 17 the windows are made 18. The combustion chamber 2 through the windows 18 and the annular gap between the piston 4 and the housing 1 is in communication with the working cylinder 3. At the end of the piston 4 there is an elastic disk 19 made, for example, of rubber. An inlet valve 20 and an exhaust valve 21 are placed in the wall of the working cylinder 3. At the end of the working cylinder 3 there is an additional piston 22 provided with a seal 23. At the end of the additional piston 22 a second tool is installed with the material to be processed. In this case, it is a metal mold 24 with concrete mixture 25. In the case of sheet stamping or volume stamping at the end of the additional piston 22, a stamp with a workpiece is installed instead of mold 24.

Работа машины осуществляется следующим образом. Через впускной клапан 20 в рабочий цилиндр 3 подается горючий газ, например пропан-бутан. При этом газ из рабочего цилиндра 3 через кольцевой зазор между поршнем 4 и корпусом 1 и окна 18 гильзы 17 поступает также в камеру сгорания 2, а из нее в полость форкамеры 14. Затем через впускной клапан 20 в рабочий цилиндр 3 подается сжатый воздух, который далее поступает в камеру сгорания 2 и форкамеру 14. При этом под действием сжатого воздуха горючий газ из рабочего цилиндра 3 вытесняется в камеру сгорания 2. В результате этого в рабочем цилиндре 3 остается только воздух, а в камере сгорания 2 и форкамере 14 образуется топливная смесь. В процессе наполнения рабочего цилиндра 3 сжатым воздухом дополнительный поршень 22 перемещается вверх и производит предварительное сжатие бетонной смеси 25.The operation of the machine is as follows. Through the inlet valve 20, combustible gas, for example propane-butane, is supplied to the working cylinder 3. In this case, gas from the working cylinder 3 through the annular gap between the piston 4 and the housing 1 and the window 18 of the sleeve 17 also enters the combustion chamber 2, and from it into the chamber of the prechamber 14. Then, compressed air is supplied through the inlet valve 20 to the working cylinder 3, which it then enters the combustion chamber 2 and the pre-chamber 14. In this case, under the action of compressed air, combustible gas is displaced from the working cylinder 3 into the combustion chamber 2. As a result, only air remains in the working cylinder 3, and a fuel mixture is formed in the combustion chamber 2 and the pre-chamber 14 . In the process of filling the working cylinder 3 with compressed air, the additional piston 22 moves up and pre-compresses the concrete mixture 25.

После завершения подачи сжатого воздуха при помощи свечи 15 производится зажигание топливной смеси в форкамере 14. В результате сгорания топливной смеси давление в форкамере 14 многократно повышается. Благодаря этому продукты сгорания через канал 16 с большой скоростью поступают в камеру сгорания 2. Это обеспечивает интенсивное сгорание топливной смеси в камере сгорания 2 и резкое повышение давления в ней. Одновременно с этим открывается выпускной клапан 21, сообщая рабочий цилиндр 3 с окружающей средой. Сжатый воздух выпускается из рабочего цилиндра 3, и давление в ней падает. При этом поршень 4 с диском 19 под действием давления продуктов сгорания, образующихся в камере сгорания 2, интенсивно разгоняется вверх. В конце рабочего хода поршня 4 при соприкосновении эластичного диска 19 с дополнительным поршнем 22 за счет накопленной кинетической энергии поршня 4 осуществляется прессование бетонной смеси 25. При этом благодаря сжатию эластичного диска 19 обеспечивается безударное взаимодействие поршня 4 с дополнительным поршнем 22. После остановки поршень 4 под действием давления продуктов сгорания еще в течение 3…5 с остается в верхнем положении, осуществляя сжатие бетонной смеси 25. Это обеспечивает окончательное формирование бетонного изделия.After the supply of compressed air by means of a candle 15, the fuel mixture is ignited in the pre-chamber 14. As a result of the combustion of the fuel mixture, the pressure in the pre-chamber 14 is significantly increased. Due to this, the combustion products through the channel 16 with high speed enter the combustion chamber 2. This provides intensive combustion of the fuel mixture in the combustion chamber 2 and a sharp increase in pressure in it. At the same time, the exhaust valve 21 opens, communicating the working cylinder 3 with the environment. Compressed air is discharged from the working cylinder 3, and the pressure therein drops. In this case, the piston 4 with the disk 19 under the action of the pressure of the combustion products formed in the combustion chamber 2, intensively accelerates upward. At the end of the stroke of the piston 4, when the elastic disk 19 is in contact with the additional piston 22, the concrete mixture 25 is pressed due to the accumulated kinetic energy of the piston 4. In this case, the compression of the elastic disk 19 ensures an unstressed interaction of the piston 4 with the additional piston 22. After stopping the piston 4 under the pressure of the combustion products for 3 ... 5 s remains in the upper position, compressing the concrete mixture 25. This ensures the final formation of the concrete product.

В процессе сжатия эластичного диска 19 его диаметр увеличивается, и диск 19 перекрывает канал, соединяющий полость рабочего цилиндра 3 с выпускным клапаном 21. Благодаря этому предотвращается утечка продуктов сгорания через клапан 21 при остановке поршня 4.In the process of compression of the elastic disk 19, its diameter increases, and the disk 19 blocks the channel connecting the cavity of the working cylinder 3 with the exhaust valve 21. This prevents leakage of combustion products through the valve 21 when the piston 4 stops.

В случае использования данной машины для листовой или объемной штамповки процесс штамповки осуществляется аналогично, т.е. воздействием поршня 4 на дополнительный поршень 22 через эластичный диск 19.In the case of using this machine for sheet or volume stamping, the stamping process is carried out similarly, i.e. the action of the piston 4 on the additional piston 22 through the elastic disk 19.

После завершения процесса прессования открывается выпускной клапан 13, и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 2. Давление в камере сгорания 2 падает. При этом поршень 4 с диском 19 под действием сил тяжести возвращается в исходное положение. Дополнительный поршень 22 под действием собственного веса и веса формы 24 с изделием также опускается в исходное положение. После этого форма 24 с полученным изделием выводится из рабочей зоны машины. Затем на торец дополнительного поршня устанавливается другая форма с бетонной смесью. Далее рабочий цикл машины повторяется в той же последовательности.After completion of the pressing process, the exhaust valve 13 opens and the combustion products are discharged from the combustion chamber 2. The pressure in the combustion chamber 2 drops. In this case, the piston 4 with the disk 19 under the action of gravity returns to its original position. The additional piston 22 under the action of its own weight and the weight of the mold 24 with the product also falls into its original position. After this, the form 24 with the received product is displayed from the working area of the machine. Then, on the end of the additional piston, another form with a concrete mixture is installed. Next, the duty cycle of the machine is repeated in the same sequence.

В предложенной машине давление для деформирования обрабатываемого материала создается за счет накопленной кинетической энергии поршня и давления продуктов сгорания. Поэтому в ней давление на поверхности обрабатываемого материала значительно выше, чем в известной машине. Соответствующим подбором массы поршня, объемов камеры сгорания и рабочего цилиндра и давления топливной смеси можно обеспечить необходимую величину давления для осуществления деформирования обрабатываемого материала. Это существенно расширяет технологические возможности машины. Благодаря этому она успешно может быть использована для объемной штамповки, прессования и листовой штамповки толстостенных деталей.In the proposed machine, the pressure for deformation of the processed material is created due to the accumulated kinetic energy of the piston and the pressure of the combustion products. Therefore, in it the pressure on the surface of the processed material is much higher than in a known machine. By appropriate selection of the mass of the piston, the volumes of the combustion chamber and the working cylinder, and the pressure of the fuel mixture, it is possible to provide the necessary pressure for the deformation of the processed material. This significantly expands the technological capabilities of the machine. Thanks to this, it can be successfully used for volumetric stamping, pressing and sheet stamping of thick-walled parts.

Claims

An impulse machine for processing materials with pressure, containing a combustion chamber and a working cylinder in which the piston is located with the formation of the over-piston cavity, and is rigidly connected to the housing of the scaffold, on which a tool for processing materials is mounted, characterized in that it is provided with an end a working cylinder with the possibility of movement by an additional piston with a second tool for processing the material mounted on it and located on the wall of the working cylinder by a feed unit in the piston chamber and fuel gas is then compressed air and an outlet valve for communicating the cavity above the piston to the environment, wherein said working cylinder above the piston cavity communicates with the combustion chamber and piston is mounted to act on the auxiliary piston.