RU2441750C2

RU2441750C2 - System for packing control using isostatic forms

Info

Publication number: RU2441750C2
Application number: RU2006113028/02A
Authority: RU
Inventors: Марко САЛЬЕРИ (IT); Марко САЛЬЕРИ
Original assignee: Сакми Кооператива Мекканичи Имола Сосиета' Кооператива
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2012-02-10
Also published as: RU2006113028A; ITRE20050042A1; PL1716998T3; ES2371769T3; EP1716998A2; CN1853890A; EP1716998A3; EP1716998B1

Abstract

FIELD: powder compression. ^ SUBSTANCE: invention relates to powder compression and can be used in the manufacturing of ceramic tiles. The powder compression is carried out in ceramic tile form using isostatic press. The press has an air pocket containing a certain amount of oil sufficient to support the press elastic membrane. A volumetric dosage unit connects the air pocket with the tank and the feeding pump during each powder compression cycle. The said device feeds the required amount of oil to the air pocket and it is connected with oil measuring and dosage unit. Furthermore, the dosage unit is connected with the valves feeding the oil to the air pocket, holding it inside and removing it from the air pocket. Thus the air pocket contains a predefined amount of oil during each stage of the compression cycle. The invention results in improved quality of compressed products and increased durability of the equipment. ^ EFFECT: improved quality of compressed products and increased durability of the equipment. ^ 4 cl, 1 dwg

Description

Данное изобретение относится к изостатическим формам, применение которых для прессования порошков, из которых изготавливают керамическую плитку, широко известно.This invention relates to isostatic forms, the use of which is widely known for pressing powders from which ceramic tiles are made.

Для обеспечения гомогенного уплотнения (прессования) порошка, что необходимо для того, чтобы избежать возникновения различий в размерах конечного продукта, один из штампов обычной керамической формы содержит металлическое основание, в котором задано воздушное пространство. Воздушное пространство закрыто деформируемой мембраной, контактирующей с порошком, и заполнено жидкостью, обычно маслом.To ensure homogeneous compaction (pressing) of the powder, which is necessary in order to avoid differences in the size of the final product, one of the dies of the usual ceramic form contains a metal base in which the air space is defined. The airspace is covered by a deformable membrane in contact with the powder and is filled with a liquid, usually oil.

В воздушном пространстве может быть размещена сетка, состоящая из набора взаимосвязанных ячеек, к верхней стороне которой прикреплена мембрана.A mesh consisting of a set of interconnected cells can be placed in the airspace, to the upper side of which a membrane is attached.

Заполнение воздушного пространства маслом происходит при регулировании давления внутри штампа, вызывающего эластичную деформацию мембраны, которая остается в контакте с верхней частью сетки, к которой она прикреплена.Filling the air space with oil occurs when the pressure inside the die is regulated, causing elastic deformation of the membrane, which remains in contact with the upper part of the mesh to which it is attached.

Известны варианты изостатических форм, в которых мембрана поддерживается металлическим основанием и связана с ним только на отстоящих друг от друга зонах, задавая, таким образом, прилегающие участки и участки, в которых мембрана взаимодействует с металлическим основанием и просто поддерживается им.Variants of isostatic forms are known in which the membrane is supported by a metal base and is connected with it only in zones spaced from each other, thus defining adjacent sections and sections in which the membrane interacts with the metal base and is simply supported by it.

Введение масла под давлением между мембраной и уровнем ее опоры приводит к деформации мембраны, вызывая возникновение прилегающих и взаимодействующих раздутых участков, которые должны противодействовать прилагаемому давлению при прессовании изостатическим способом.The introduction of oil under pressure between the membrane and the level of its support leads to the deformation of the membrane, causing the appearance of adjacent and interacting swollen areas that should counteract the applied pressure during pressing by the isostatic method.

Характерным признаком обеих известных моделей изостатических форм является то, что они содержат постоянное количество масла в течение всего процесса формования, за исключением случаев протекания или иных потерь.A characteristic feature of both known models of isostatic forms is that they contain a constant amount of oil during the entire molding process, with the exception of leakage or other losses.

Часто в известных изостатических формах изостатический штамп, снабженный мембраной, является нижним штампом формы, который задает основание полости формы, в которую помещают порошок для прессования.Often in known isostatic forms, an isostatic die provided with a membrane is a lower die of the mold, which defines the base of the mold cavity into which the compression powder is placed.

Широко распространенное применение изостатических форм ярко выделило ряд недостатков, возникающих в цикле прессования порошков при изготовлении заготовки плитки, которую затем обжигают.The widespread use of isostatic forms clearly highlighted a number of disadvantages arising in the cycle of pressing powders in the manufacture of a tile blank, which is then fired.

Наиболее очевидные недостатки возникают вследствие того, что количество масла внутри воздушного пространства формы во время выполнения цикла остается постоянным. В действительности, химические и физические характеристики масла за счет старения изменяются, и оно может со временем стать агрессивным по отношению к мембране: принимая во внимание значительную нагрузку (которая может достигать сотен кг на см²), воздействию которой подвергается мембрана, это явление значительно укорачивает срок службы формы.The most obvious disadvantages arise due to the fact that the amount of oil inside the airspace of the mold remains constant during the execution of the cycle. In fact, the chemical and physical characteristics of the oil change due to aging, and it can become aggressive with respect to the membrane over time: taking into account the significant load (which can reach hundreds of kg per cm ² ) that the membrane is exposed to, this phenomenon significantly shortens mold service life.

Более того, невозможно избежать небольших утечек и потерь масла во время срока службы формы, при этом утечки и потери изменяют поведение штампа, способствуя, например, возникновению так называемого «явления просвечивания», из-за которого рисунок сетки формы или сетки задней стороны плитки, которые обычно совпадают друг с другом, видны на самой плитке. Более того, в каждом случае, как при загрузке порошков в форму, так и при разгрузке, раздутые части мембраны могут являться причиной порчи плитки.Moreover, it is impossible to avoid small leaks and oil losses during the life of the mold, while leaks and losses alter the behavior of the stamp, contributing, for example, to the emergence of the so-called “transillumination phenomenon”, due to which the pattern of the shape grid or the back side of the tile which usually coincide with each other, are visible on the tile itself. Moreover, in each case, both when loading powders into the mold and during unloading, the swollen parts of the membrane can cause damage to the tiles.

Во время загрузки порошков они вызывают неравномерное распределение самого порошка, что может приводить к различному уплотнению между участками мембраны, деформированными маслом, и участками, прикрепленными к железному основанию.During loading of the powders, they cause an uneven distribution of the powder itself, which can lead to a different compaction between the areas of the membrane deformed by the oil and the areas attached to the iron base.

При извлечении плитки из полости, в которой она подвергалась формованию, эластичное воздействие штампа может приводить к дефектам или изломам самой плитки.When removing the tile from the cavity in which it was molded, the elastic impact of the stamp can lead to defects or fractures of the tile itself.

При выталкивании плитки раздутые участки мембраны выступают за верхнюю поверхность матрицы формы и трутся о вынимаемую плитку, что приводит к преждевременному износу участков мембраны и ее разрушению.When the tile is pushed out, the swollen sections of the membrane protrude beyond the upper surface of the mold matrix and rub against the removable tile, which leads to premature wear of the membrane sections and its destruction.

Задачей данного изобретения является устранение перечисленных выше недостатков посредством простого и экономичного решения.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages through a simple and economical solution.

Этой цели достигают посредством разработки системы для прессования порошков с использованием изостатической формы в соответствии с независимым пунктом формулы изобретения.This goal is achieved through the development of a system for pressing powders using an isostatic mold in accordance with the independent claim.

Система для прессования по данному изобретению предполагает использование изостатической формы известного, в целом, типа, связанной с приспособлениями для подачи и контроля содержащегося в ней масла. Приспособления для подачи и контроля содержат волюметрическое дозирующее устройство, используемое в каждом цикле прессования для подачи точного требуемого объема масла в штамп, приспособления для удаления всего содержащегося в штампе масла в каждом цикле прессования, и, наконец, приспособления для отправки масла из подушки обратно в резервуар, признаки перечисленных приспособлений описаны ниже.The pressing system of this invention involves the use of an isostatic form of a generally known type associated with devices for supplying and controlling the oil contained therein. The supply and control devices include a volumetric metering device used in each pressing cycle to supply the exact required amount of oil to the die, devices for removing all the oil contained in the die in each pressing cycle, and, finally, devices for sending oil from the cushion back to the reservoir The features of the listed devices are described below.

При применении штампа оператор сначала определяет, какое количество масла должно находиться в подушке. В начале цикла прессования количество содержащегося в штампе масла равно нулю, или в любом случае является таким, чтобы не вызывать деформацию эластичной мембраны.When applying the stamp, the operator first determines how much oil should be in the pillow. At the beginning of the pressing cycle, the amount of oil contained in the stamp is zero, or in any case is such as not to cause deformation of the elastic membrane.

Такое положение сохраняется во время выполнения стадии загрузки порошка и в то время, когда на порошок во время выполнения стадии деаэрации оказывают невысокое давление.This situation is maintained during the execution of the stage of loading the powder and at a time when low pressure is exerted on the powder during the execution of the deaeration stage.

По окончании выполнения этих стадий (или частично во время их выполнения) в форму вводят требуемый объем масла так, чтобы во время воздействия уплотнения форма находилась бы в обычной рабочей конфигурации, и давление уплотнения (прессования) распределялось бы изостатически.Upon completion of these stages (or partially during their execution), the required volume of oil is introduced into the mold so that during the impact of the seal the mold would be in the usual working configuration and the seal (pressing) pressure would be distributed isostatically.

По завершении уплотнения ранее введенное масло удаляют из формы, и она снова возвращается в первоначальное состояние.Upon completion of the seal, the previously introduced oil is removed from the mold and it is returned to its original state.

Преимущества и структурно-функциональные характеристики изобретения станут очевидными из приведенного ниже подробного описания, не ограничивающего рамки изобретения примера его выполнения, проиллюстрированного посредством приведенного на чертеже изображения.Advantages and structural and functional characteristics of the invention will become apparent from the following detailed description, not limiting the scope of the invention, an example of its implementation, illustrated by means of the image on the drawing.

На чертеже схематично показан изостатический штамп в соответствии с изобретением вместе с соответствующей гидравлической диаграммой.The drawing schematically shows an isostatic stamp in accordance with the invention together with the corresponding hydraulic diagram.

Как показано на чертеже, штамп 1 помещен в форму, причем на чертеже показана только матрица 2, формы, известные, противодействующие износу пластины 11 прикреплены по краю матрицы вровень с ее верхним краем. Штамп содержит металлический корпус 10.As shown in the drawing, the stamp 1 is placed in the form, and only the matrix 2 is shown in the drawing, the forms known, anti-wear plates 11 are attached along the edge of the matrix flush with its upper edge. The stamp contains a metal housing 10.

Верхняя поверхность корпуса 10 снабжена набором (сетью) выемок 12 и соответствующих трубок 13, вертикальные сегменты которых ведут к центру участков, заданных выемками. Трубки 13 ведут к единому коллектору 14, который отходит в сторону за пределы корпуса 10.The upper surface of the housing 10 is equipped with a set (network) of recesses 12 and corresponding tubes 13, the vertical segments of which lead to the center of the sections defined by the recesses. Tubes 13 lead to a single collector 14, which extends to the side outside the housing 10.

Участки, заданные выемками 12, перед заливкой покрывают веществом, противодействующим прилипанию, и прикрепляют на этих участках эластичную мембрану 3 посредством вулканизации или полимеризации. В результате эластичная мембрана прикрепляется (прилипает) к металлическому корпусу только в выемках и по краю.The areas defined by the recesses 12 are coated with an anti-stick substance prior to pouring, and an elastic membrane 3 is attached to these areas by vulcanization or polymerization. As a result, the elastic membrane is attached (sticks) to the metal casing only in the recesses and along the edge.

Порошок 4, предназначенный для уплотнения (прессования), помещают на мембрану 3. Когда по трубкам 13 вводят масло, оно распределяется в областях между выемками, вызывая раздувание расположенной над ним мембраны, которая таким образом обеспечивает изостатические свойства штампа.The powder 4, intended for compaction (pressing), is placed on the membrane 3. When the oil is introduced through the tubes 13, it is distributed in the areas between the recesses, causing the membrane located above it to inflate, which thus ensures the isostatic properties of the stamp.

Волюметрическое дозирующее устройство 5 схематично представлено на чертеже в виде цилиндра 51, в котором перемещается герметично подогнанный поршень 52, разделяя внутреннее пространство цилиндра на две камеры (части) 54 и 55.The volumetric metering device 5 is schematically shown in the drawing in the form of a cylinder 51, in which a hermetically sealed piston 52 moves, dividing the inner space of the cylinder into two chambers (parts) 54 and 55.

Стержень 53 связан с устройством (датчиком) 56 для определения и измерения перемещения поршня, которое задает подаваемый дозирующим устройством объем масла.The rod 53 is connected to a device (sensor) 56 for determining and measuring the movement of the piston, which sets the volume of oil supplied by the metering device.

Камера 54 цилиндра связана с резервуаром 6 для масла посредством насоса 7 и клапана 81.The cylinder chamber 54 is connected to the oil reservoir 6 by means of a pump 7 and a valve 81.

Камера 55 дозирующего устройства связана с коллектором 14 посредством клапана 82 и связана с трубкой, соединяющей насос 7 и клапан 81, через клапан 83.The chamber 55 of the metering device is connected to the manifold 14 by means of a valve 82 and is connected to the tube connecting the pump 7 and the valve 81 through the valve 83.

Коллектор 14 напрямую связан с резервуаром 6 посредством двухходового клапана 84.The collector 14 is directly connected to the reservoir 6 through a two-way valve 84.

Устройство работает следующим образом. Конфигурация системы, приведенная на чертеже, соответствует поднятому положению верхней поперечины пресса (на чертеже не показана).The device operates as follows. The configuration of the system shown in the drawing corresponds to the raised position of the upper cross member of the press (not shown in the drawing).

Оператор заранее определяет объем масла, который он планирует ввести в штамп, на основании геометрии подушки, соответствующих показаний устройства 56, являющегося датчиком положения, и обеспечивая заполненность маслом трубок и камер 54 и 55 дозирующего устройства.The operator pre-determines the amount of oil that he plans to enter into the stamp, based on the geometry of the pillow, the corresponding readings of the device 56, which is a position sensor, and ensuring that the tubes and chambers 54 and 55 of the metering device are filled with oil.

По окончании указанных процедур клапаны 81, 82, 83 и 84 вместе с устройством 56 соединяются с системой контроля формы, например, с программируемым логическим контроллером (PLC), которая регулирует последующие операции в зависимости от стадии цикла пресса.At the end of these procedures, the valves 81, 82, 83 and 84 are connected with the device 56 to a form control system, for example, a programmable logic controller (PLC), which controls the subsequent operations depending on the stage of the press cycle.

Во время опускания поперечины и далее до стадии цикла прессования, которую может установить оператор, - обычно до стадии деаэрации, - конфигурация системы не меняется. По завершении указанной стадии система контроля почти одновременно проводит (вызывает): включение насоса 7, перемещение (на чертеже влево) затвора клапана 81 и перемещение (на чертеже вправо) затвора клапана 82. Насос под давлением подает масло в камеру 54 дозирующего устройства и поршень перемещается, перенося масло, находящееся в камере 55 дозирующего устройства, внутрь формы.During lowering of the cross member and further to the stage of the pressing cycle that the operator can set, usually before the deaeration stage, the system configuration does not change. At the end of this stage, the control system almost simultaneously performs (calls up): turning on the pump 7, moving (in the drawing to the left) the valve shutter 81 and moving (in the drawing to the right) the valve shutter 82. The pump pressurizes oil into the chamber 54 of the metering device and the piston moves by transferring the oil located in the chamber 55 of the metering device into the mold.

Как только устройство 56 подает сигнал о том, что требуемый объем масла перемещен под мембрану 3, что происходит перед прессованием, необходимым для обеспечения окончательного уплотнения плитки, затвор клапана 81 снова перемещается в центр, затвор клапана 82 снова перемещается влево. Тем самым штамп изолируется от дозирующего устройства и на последующих стадиях прессования действует как обычный изостатический штамп.As soon as the device 56 gives a signal that the required amount of oil has been moved under the membrane 3, which occurs before pressing, which is necessary to ensure the final sealing of the tile, the valve shutter 81 again moves to the center, the valve shutter 82 moves to the left again. Thus, the stamp is isolated from the metering device and, in subsequent stages of pressing, acts like a regular isostatic stamp.

Во время выполнения последнего прессования, когда плитка уже уплотнена, сохраняется некоторое осевое давление на плитку. Затвор клапана 82 снова перемещается вправо, так же, как и затвор клапана 81. Осевое давление, действующее на плитку, сжимает мембрану 3, которая, в свою очередь, выталкивает находящееся в подушке масло. Таким образом масло может выйти из штампа через камеру 55 дозирующего устройства, которое, так как затвор клапана 81 сдвинут вправо, связан с резервуаром 6, следовательно, поршень 52 перемещается влево, возвращаясь в свое исходное положение.During the final pressing, when the tile is already densified, some axial pressure is maintained on the tile. The valve shutter 82 again moves to the right, just like the valve shutter 81. The axial pressure acting on the tile compresses the membrane 3, which in turn pushes out the oil in the cushion. Thus, the oil can exit the stamp through the chamber 55 of the metering device, which, since the shutter of the valve 81 is shifted to the right, is connected to the reservoir 6, therefore, the piston 52 moves to the left, returning to its original position.

Система контроля ожидает, пока штамп не будет полностью освобожден от масла, о чем судят по показаниям датчика положения 56, затем затвор клапана 82 перемещается влево, затвор клапана 81 снова перемещается в центр, и выполнение цикла прессования продолжают в обычном режиме.The control system waits until the stamp is completely free from oil, as judged by the readings of the position sensor 56, then the valve shutter 82 moves to the left, the valve shutter 81 moves to the center again, and the pressing cycle continues in the normal mode.

Когда требуется заменить масло в подушке, выполняют следующую последовательность действий: затвор клапана 82 перемещается вправо, как и затвор клапана 84, затвор клапана 81 перемещается влево так, что он соединяет камеру 54 с насосной линией, в то время как штамп и камера 55 дозирующего устройства связаны с резервуаром 6, так что поршень 52 перемещается вправо, и масло, находящееся в штампе, направляется в резервуар. Когда поршень достигает заданного положения, что определяется датчиком положения 56, затвор клапана 82 перемещается влево, затвор клапана 84 перемещается влево, затвор клапана 83 перемещается влево и, наконец, затвор клапана 81 перемещается вправо, так что камера 55 оказывается связанной с насосом, в то время как камера 54 оказывается связанной с резервуаром, и, следовательно, стержень 53 поршня перемещается влево до тех пор, пока не достигнет положения, определяемого датчиком положения 56. Наконец, затвор клапана 83 перемещается влево, затвор клапана 84 перемещается влево, и затвор клапана 81 возвращается в центральное положение.When it is necessary to change the oil in the cushion, the following sequence of actions is performed: the valve shutter 82 moves to the right, like the valve shutter 84, the valve shutter 81 moves to the left so that it connects the chamber 54 to the pump line, while the stamp and the chamber 55 of the metering device connected to the reservoir 6, so that the piston 52 moves to the right, and the oil in the stamp is sent to the reservoir. When the piston reaches a predetermined position, as determined by the position sensor 56, the valve shutter 82 moves to the left, the valve shutter 84 moves to the left, the valve shutter 83 moves to the left, and finally the valve shutter 81 moves to the right, so that the chamber 55 is connected to the pump while the chamber 54 is connected to the reservoir, and therefore, the piston rod 53 moves to the left until it reaches the position detected by the position sensor 56. Finally, the valve shutter 83 moves to the left, the valve shutter 84 and moves to the left, and the valve body 81 is returned to the central position.

Claims

1. A control system for compaction of the powder in the ceramic mold by means of an isostatic type stamp containing an air space in which there is such an amount of oil that is sufficient to maintain an elastic pressing membrane, the system comprising a volumetric metering device (5) for communicating the air space in each sealing cycle with a reservoir (6) and a feed pump (7), which directs the required amount of oil into the airspace of the said shape, while mentioning The metering device connected with the device (56) for determining and counting the amount of oil supplied to the airspace of the mold, and with valves (81, 82, 83), which serve to supply, hold inside and remove oil from the airspace of the mold to ensure the presence of this airspace of a predetermined volume of oil at each stage of the powder compaction cycle.

2. The system according to claim 1, characterized in that the air space of the aforementioned form by means of a valve (84) is directly connected to a reservoir (6) for oil without passing through a metering device (5).

3. The system according to claim 1, characterized in that the metering device (5) consists of a cylinder divided by a piston (52) into two parts (54, 55), while one part (54) is connected to the pump (7) via a three-way valve (81), and the other part (55) is connected to the airspace of the aforementioned form via a two-way valve (82) and to the pump supply pipe (7) via a two-way valve (83).

4. The system according to claim 3, characterized in that the piston (52) contains a rod associated with the device (56), which is used as a position sensor.