Поршневой узел машины литья под давлением 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 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 в полом хвостовике диска, и образованный поверхностями поршня, штока и диска кольцевой зазор с уплотнительным элементом, в который открыты задними концами продольные проточки соединительной с поршнем части диска, а их передние концы - в боковой зазор между диском и поршнем, в дно которого уперта передний торец диска, выполненного в зоне пересечения его боковой и торцевой поверхностей с 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 его полость, причем в задней части диска выполнены задние поперечные окна, открытые в упомянутый кольцевой зазор (см. патент РФ 2680320 С1 от 19.02.2019 г.). Его недостатки; большая длина диска из-за его хвостовика, размещенного в полости штока; наличием продольных проточек на соединительной поверхности диска уменьшается площадь контакта этой поверхности с соединительной поверхностью поршня, чем уменьшается срок службы первой поверхности; на это также отрицательно влияет и образующаяся ржавчина от циркулирующий по ним нагретого теплом поршня хладагента. Задача предлагаемого решения: уменьшение длины и материалоемкости диска: минимальное воздействие хладагента на соединительные поверхности поршня и диска при работе предлагаемого. Технический результат от него: увеличение срока службы соединительных поверхностей поршня и диска с уменьшением затрат на последний. Это достигается тем, что поршневой узел машины литья под давлением, содержащий соединенные между собой 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 полым хвостовиком со штоком; трубопровод, установленный в упомянутом канале и хвостовике с боковым зазором и зафиксированный неразъемно передним концом в полом диске; образованный поверхностями поршня, штока и диска задний кольцевой зазор с уплотнительным элементом, в который открыты задними краями продольные проточки соединительной с поршнем части диска, а передними краями - в передний кольцевой зазор между диском и поршнем, в дно которого уперт передний торец диска, выполненного в зоне пересечения его боковой и торцевой поверхностей с 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 его полость; в задней части диска выполнены поперечные окна, открытые краями в задний кольцевой зазор и полость диска, новым является то, что на передней части штока образован полый хвостовик, соединенный дополнительно с его торцом фаской с выполненными на ней наклонными поперечными окнами, открытыми в продольный канал штока; на хвостовике размещен неразъемно внутренней соединительной поверхностью диск, с заднего торца которого выполнены продольные окна в зоне его наружной соединительной резьбовой поверхности под поршень, отделенные от доньев ее резьбы стенками, и открытые задними краями в задний кольцевой зазор, куда также открыты наклонные поперечные окна штока, а передними краями в передний кольцевой зазор через боковую кольцевую канавку диска, сформированную со стороны его переднего торца; при этом уплотнительный элемент размещен в кольцевой канавке штока, отделенной стенкой с пониженной боковой поверхностью от его переднего торца. Образованием полого хвостовик на переднем торце штока уменьшается длина диска, расход материала и времени на его изготовление. Соединением дополнительно торца штока с боковой поверхностью хвостовики фаской упрочняется их конструкция.Piston unit of injection molding machine The invention relates to metallurgical production and is suitable as a tooling element for producing non-ferrous castings on these machines. Known rod of such a machine, on the front of which is a hollow piston with a gap between their end and bottom; from the end of the first, a longitudinal channel is formed, in which a tube is fixed with a lateral gap with a sealing element at the end, abutted against its conical bottom, where one transverse window is open, and the other into the lateral gap; at the front end of the rod, transverse windows are formed, open into this gap, and there is also placed its own sealing element to seal the piston cooling zone (see patent SU 1783209 A1 dated 01/23/1989). Its disadvantages: ineffectiveness of cooling 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 coolant. Known and another unit containing interconnected piston and rod with a longitudinal channel and transverse windows open into it and its bottom; a disk located 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 the said channel with a lateral gap and fixed permanently by the front end in the hollow shank of the disk, and an annular gap formed by the surfaces of the piston, rod and disk with a sealing element, into which the longitudinal grooves of the part of the disk connecting to the piston are open, and their front ends - into the lateral gap between the disc and the piston, into the bottom of which the front end of the disc is rested, made in the zone of intersection of its side and end surfaces with a chamfer, the end edge of which is located at the bottom edge of the conjugation radius of the side surface and the bottom of the piston cavity, separated from the side surface of the disc a gap of at least 1 mm, surfaces; on this chamfer, the beginnings of the front transverse oblique windows are made, open with their ends into its cavity, and the rear transverse windows are made in the rear part of the disk, open into the aforementioned annular gap (see RF patent 2680320 C1 dated 02.19.2019). Its flaws; long disc length due to its shank located in the stem cavity; the presence of longitudinal grooves on the connecting surface of the disc reduces the contact area of this surface with the connecting surface of the piston, which reduces the service life of the first surface; this is also negatively affected by the resulting rust from the coolant piston heated by the heat circulating through them. The problem of the proposed solution: to reduce the length and material consumption of the disc: the minimum effect of the coolant on the connecting surfaces of the piston and disc during the operation of the proposed one. The technical result from it: an increase in the service life of the connecting surfaces of the piston and disk with a decrease in the cost of the latter. This is achieved by the fact that the piston unit of the injection molding machine containing the interconnected piston and rod with a longitudinal channel and transverse windows open into it and its bottom; a disk located without gaps between the end of the rod and the bottom of the piston cavity and connected by a hollow shank to the rod; a pipeline installed in said channel and shank with a lateral gap and fixed permanently by its front end in the hollow disc; formed by the surfaces of the piston, rod and disc, the rear annular gap with a sealing element, into which the rear edges of the longitudinal grooves of the part of the disc connecting to the piston are open, and the front edges into the front annular gap between the disc and the piston, against the bottom of which the front end of the disc, made in the area of intersection of its lateral and end surfaces with a chamfer, the end edge of which is located at the bottom edge of the conjugation radius of the lateral surface and the bottom of the piston cavity, separated from the lateral surface of the disc by a gap of at least 1 mm; on this chamfer, the beginnings of the transverse inclined windows are made, open with their ends into its cavity; in the rear part of the disk, transverse windows are made, open with their edges into the rear annular gap and the cavity of the disk, new is that a hollow shank is formed on the front part of the stem, additionally connected to its end by a chamfer with inclined transverse windows made on it, open into the longitudinal channel of the stem ; on the shank there is an integral disc with an inner connecting surface, from the rear end of which there are longitudinal windows in the area of its outer connecting threaded surface for the piston, separated from the bottoms of its threads by walls, and open by the rear edges into the rear annular gap, where the inclined transverse windows of the rod are also open, and with the front edges into the front annular gap through the side annular groove of the disc formed from the side of its front end; while the sealing element is located in the annular groove of the rod, separated by a wall with a lowered lateral surface from its front end. The formation of a hollow shank at the front end of the rod decreases the length of the disc, the consumption of material and the time for its manufacture. By additionally connecting the end of the stem with the lateral surface of the shanks with a chamfer, their structure is strengthened.
Формированием на этой фаске наклонных поперечных окон, открытых концами в продольный канал штока, упрощается устройство предлагаемого и повышается его прочность выполнением этих окон в толстых стенках штока.The formation of inclined transverse windows on this chamfer, open with their ends into the longitudinal channel of the rod, simplifies the proposed device and increases its strength by making these windows in the thick walls of the rod.
Размещением на резьбовой поверхности хвостовика неразъемно диска его внутренней резьбовой поверхностью и поперечным штифтом, упертого в передний торец штока своим задним торцом, повышается прочность и надежность такого соединения.Placing an integral disc on the threaded surface of the shank with its inner threaded surface and a transverse pin, resting against the front end of the stem with its rear end, increases the strength and reliability of such a connection.
Выполнением в диске со стороны его заднего торца продольных окон в зоне его наружной соединительной резьбовой поверхности под поршень, отделенных от доньев ее резьбы стенками, сводится к минимуму воздействие циркулирующего хладагента на резьбовые поверхности поршня и диска и повышается стойкость и срок службы их. Краями этих продольных окон соединяются между собой задняя и передняя кольцевые канавки узла для циркуляции хладагента из одной в другую для охлаждения поршня примерно по всей длине Выходом наклонных окон фаски штока в задний кольцевой зазор упрощается конструкция предлагаемого и повышается его, надежность. Формированием боковой кольцевой канавки на диске у его резьбовой поверхности упрощается изготовление этих продольных окон и обеспечивается выход из них хладагента в передний кольцевой зазор. Размещением уплотнительного элемента в кольцевой канавке штока, отделенной стенкой с пониженной боковой поверхностью от его переднего торца, гарантируется его омывание циркулирующим хладагентом и стойкость, а также уменьшается его поперечное сечение и осевой размер заднего кольцевого зазора.The execution of longitudinal windows in the disk from the side of its rear end in the area of its outer connecting threaded surface for the piston, separated from the bottoms of its thread by walls, minimizes the effect of the circulating refrigerant on the threaded surfaces of the piston and disk and increases their durability and service life. The edges of these longitudinal windows interconnect the rear and front annular grooves of the unit for circulating the coolant from one to the other for cooling the piston approximately along the entire length. The formation of a lateral annular groove on the disk at its threaded surface simplifies the manufacture of these longitudinal windows and ensures that the coolant flows out of them into the front annular gap. The placement of the sealing element in the annular groove of the stem, separated by a wall with a lowered lateral surface from its front end, guarantees its washing by the circulating coolant and its durability, and also reduces its cross-section and the axial size of the rear annular gap.
Заявляемое решение от известных сейчас ново, существенно отличается от них, промышленно пригодно и соответствует критериям изобретение. Оно представлено чертежом, где 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; хвостовик 2 соединен с торцом штока 1 фаской 5, со стороны которой в штоке выполнены поперечные наклонные окна 6, открытые краями в боковой зазор 3 и заднюю кольцевую канавку 7 узла, образованную поверхностями штока 1, поршня 8 и диска 9; с боковой резьбовой поверхностью 10 хвостовика 2 соединена внутренняя резьбовая поверхность большой полости 11 диска 9, которые соединены между собой неразъемно, например, штифтом 12; при этом задний торец диска 9 контактирует с передним торцом штока 1; с поверхностью малой полости 13 диска 9 соединен передний конец трубопровода 4; с заднего торца диска 9 в зоне соединения 14 его наружной боковой резьбовой поверхности с внутренней резьбовой поверхностью полости поршня 8 выполнены отделенные от доньев резьбовых канавок первого стенками продольные окна 15, открытые задними краями в задний кольцевой зазор 7, а передними - в наружную кольцевую канавку 16 диска 9, сформированную перед его резьбовой поверхностью и открытую в передний кольцевую канавку 17 между боковыми поверхностями поршня 8 и диска 9 с его фаской 18 у переднего торца; на фаске 18 выполнены поперечные наклонные окна 19, открытые концами в его полость 13; при этом уплотнительный элемент 20 размещен в кольцевой канавке штока 1, отделенной стенкой с пониженной боковой поверхностью от его переднего торца.The claimed solution is new from those known now, differs significantly from them, is industrially suitable and meets the criteria of the invention. It is represented by a drawing, where Fig. 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 gap 3 there is a pipeline 4; the shank 2 is connected to the end of the rod 1 by a chamfer 5, from the side of which the rod has transverse inclined windows 6, open with the edges into the lateral gap 3 and the rear annular groove 7 of the assembly formed by the surfaces of the rod 1, the piston 8 and the disk 9; with the lateral threaded surface 10 of the shank 2 is connected to the inner threaded surface of the large cavity 11 of the disc 9, which are permanently connected to each other, for example, by a pin 12; while the rear end of the disk 9 contacts the front end of the rod 1; the front end of the pipeline 4 is connected to the surface of the small cavity 13 of the disk 9; from the rear end of the disc 9 in the area of connection 14 of its outer lateral threaded surface with the inner threaded surface of the piston cavity 8, longitudinal windows 15 separated from the ends of the threaded grooves of the first by the walls are made, open with the rear edges into the rear annular gap 7, and the front edges into the outer annular groove 16 disk 9, formed in front of its threaded surface and open into the front annular groove 17 between the lateral surfaces of the piston 8 and the disk 9 with its chamfer 18 at the front end; on the chamfer 18 there are transverse inclined windows 19, open at the ends into its cavity 13; while the sealing element 20 is placed in the annular groove of the rod 1, separated by a wall with a lowered lateral surface from its front end.
Поршень 8 охлаждается так: хладагент по боковому зазору 3 поступает от задней части штока к передней, откуда через его наклонные поперечные окна 6 в заднюю кольцевую канавку 7; из нее через задние края продольных окон 15 диска 9 хладагент следует по ним к передним краям, поступая от них в кольцевую канавку 16, из которой в передний кольцевой зазор 17 и к дну поршня 8, контактирующему с передним торцом диска 9; через его поперечные наклонные окна 19 с началом их на фаске 18 нагретый теплом поршня 8 хладагент следует в полость 13 диска 8 и далее по трубопроводу 4 отводится к задней части штока и за его пределы. Эффективность охлаждения изнутри и снаружи поршня 8 определяется его толщинами стенок, расходом хладагента и связанной с ним скоростью циркуляции его по продольным окнам 15 диска 9 и кольцевым зазорам 7 и 17 и при оптимальных параметрах выше указанного равна десяткам тысяч запрессовок АЛ сплавов.The piston 8 is cooled as follows: the coolant flows through the lateral gap 3 from the rear of the rod to the front, from where, through its inclined transverse windows 6, into the rear annular groove 7; from it, through the rear edges of the longitudinal windows 15 of the disc 9, the coolant flows along them to the front edges, flowing from them into the annular groove 16, from which into the front annular gap 17 and to the bottom of the piston 8 in contact with the front end of the disc 9; through its transverse inclined windows 19 with their beginning on the chamfer 18, the coolant heated by the heat of the piston 8 flows into the cavity 13 of the disk 8 and then through the pipeline 4 it is diverted to the rear of the rod and beyond. The efficiency of cooling from the inside and outside of the piston 8 is determined by its wall thicknesses, the flow rate of the coolant and its associated circulation rate along the longitudinal windows 15 of the disc 9 and the annular gaps 7 and 17, and with optimal parameters above the specified, it is equal to tens of thousands of press fittings of AL alloys.
Отсутствием хвостовика у диска уменьшается его длина и материалоемкость, что важно, если он выполнен из нержавейки или латуни. Выполнением под поршень резьбовой поверхности диска без продольных проточек на ней обеспечивается минимальное воздействие на нее (только по зазорам между витками резьбы этих элементов узла) циркулирующим хладагентом, чем повышается стойкость резьбы диска, длина которой может быть и минимальной из за отсутствия на ней этих проточек. Наклонными поперечными окнами штока повышается его прочность в зоне соединения со штоком, а кольцевой канавкой диска упрощается изготовление его продольных окон. Неразъемным соединением (резьбой + штифтом) диска с хвостовиком штока исключается самоотвинчивание первого при работе узла и гарантируется его надежность. Таким образом, предлагаемыми решениями для этого узла повышается надежность, обеспечивается высокая стойкость поршня с одновременным уменьшением материалоемкости диска.The lack of a shank at the disc reduces its length and material consumption, which is important if it is made of stainless steel or brass. The execution of the threaded surface of the disc under the piston without longitudinal grooves on it provides a minimum effect on it (only along the gaps between the threads of these elements of the assembly) by the circulating refrigerant, which increases the resistance of the disc thread, the length of which may be minimal due to the absence of these grooves on it. The inclined transverse windows of the rod increase its strength in the area of connection with the rod, and the circular groove of the disc simplifies the manufacture of its longitudinal windows. The one-piece connection (thread + pin) of the disc with the stem shank excludes self-unscrewing of the first unit during operation and guarantees its reliability. Thus, the proposed solutions for this unit increase the reliability, provide a high piston life with a simultaneous decrease in the material consumption of the disk.
