RS62647B1

RS62647B1 - Injekcioni sklop sa sistemom za automatsko podešavanje ubrizgajnih ventila za uređaj za livenje pod pritiskom

Info

Publication number: RS62647B1
Application number: RS20211406A
Authority: RS
Inventors: Andrea Pezzoli
Original assignee: Italpresse Ind Spa
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2021-12-31
Also published as: JP7142091B2; SI3703884T1; CN111655401B; PT3703884T; EP3703884B1; HRP20211861T1; JP2021501055A; US20200346280A1; ES2902348T3; WO2019087026A1; PL3703884T3; IT201700123429A1; US10894287B2; HUE056771T2; CN111655401A; EP3703884A1

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na hidraulično pokretani uređaj za livenje pod pritiskom, naročito za livenje lakih legura pod pritiskom. Određenije, predmet ovog pronalaska predstavlja injekcioni sklop uređaja, opremljen ventilima za upravljanje postupkom za ubrizgavanje, koji je obezbeđen sistemom za automatsko podešavanje radi otvaranja ubrizgajnih ventila, tj. ubrizgajnog potisnog ventila i/ili ubrizgajnog odvodnog ventila.

[0002] Poznato je da takvi uređaji rade na kalupu koji se sastoji od dva polukalupa čijim se spajanjem dobija šupljina koja odgovara delu kog treba izraditi i da se sastoje od sklopa za zatvaranje kalupa i injekcionog sklopa opremljenog injekcionim klipom za potiskivanje rastopljenog metala ulivenog u kalup.

[0003] Tokom ubrizgavanja rastopljenog metala u kalup injekcionim klipom, postoji prva faza sporog ubrizgavanja, neophodna za popunjavanje pomoćnih kanala, i druga brza faza, neophodna za prikladno popunjavanje šupljine.

[0004] Za pokretanje injekcionog klipa obezbeđeni su ubrizgajni potisni ventil i ubrizgajni odvodni ventil, čije se otvaranje mora pažljivo kontrolisati kako bi se pravilno izvodila spora faza, a potom i brza faza.

[0005] Tokom spore faze, ubrizgajni ventili se obično kontrolišu u zatvorenoj petlji, koja ima odličan odziv, pošto su brzina i vremena otvaranja relativno male (brzina je obično < 1 metar/sekunda).

[0006] Problematična je brza faza (obično 2-7 metara/sekunda) jer kontrole zatvorene petlje koje se trenutno koriste i naročito dinamika ventila ne mogu da reaguju i kompenzuju neophodno otvaranje ventila u utvrđenom vremenu. Zbog toga, tokom brze faze, injekcioni klip može imati manju brzinu od željene.

[0007] Primeri injekcionih sklopova iz stanja tehnike opisani su u dokumentima GB 2138174 A, US 2001/044671 A, US 5870305 A i US 4881186 A.

[0008] Cilj ovog pronalaska je stvaranje uređaja za livenje pod pritiskom opremljenog sistemom za automatsko podešavanje najmanje jednog od ubrizgajnih ventila koji mogu da reše gorepomenute probleme, a istovremeno ispunjavaju potrebe sektora.

[0009] Takav predmet postiže se uređajem za livenje pod pritiskom izvedenom prema patentnom zahtevu 1. Zavisni patentni zahtevi definišu dalje načine ostvarivanja ovog pronalaska.

[0010] Karakteristike i prednosti uređaja za livenje pod pritiskom prema ovom pronalasku biće jasne nakon čitanja opisa u nastavku, koji je dat kao neograničavajući primer u skladu sa pridruženim crtežima na kojima:

- fig.1 prikazuje funkcionalni dijagram injekcionog sklopa uređaja za livenje pod pritiskom, opremljenog ventilima za upravljanje postupkom, prema jednom načinu ostvarivanja ovog pronalaska;

- fig.2 predstavlja grafik koji ilustruje trend brzine injekcionog klipa, tokom prve i druge faze ubrizgavanja, kao funkciju radnog takta pomenutog klipa;

- fig.3 predstavlja dijagram toka koji ilustruje rad sistema za automatsko podešavanje otvaranja ubrizgajnog potisnog ventila prema ovom pronalasku.

[0011] Uz pozivanje na fig.1, pozivna oznaka 1 kolektivno označava injekcioni sklop hidraulično pokretanog uređaja za livenje pod pritiskom.

[0012] Injekcioni sklop 1 obuhvata injekcioni klip 20 koji se prostire duž ose X translacije između prednjeg kraja 22 i suprotnog zadnjeg kraja 24. Injekcioni klip 20 može se pomerati hidrauličnim pogonom duž pomenute ose X translacije po komandi.

[0013] Injekcioni sklop 1 ima i glavnu komoru 26 pod pritiskom, uzvodno od injekcionog klipa 20, tj. uzvodno od njegovog zadnjeg kraja 24, za držanje i potiskivanje fluida namenjenog za spoljnu translatornu kretnju injekcionog klipa 20.

[0014] Osim toga, injekcioni sklop 1 obuhvata glavni ulaz 28 za fluid i zaporni ventil 102 koji je postavljen između glavnog ulaza 28 i glavne komore 26 i pogodan za sprečavanje povratka fluida iz glavne komore 26 u glavni ulaz 28.

[0015] Na primer, pomenuti zaporni ventil 102 izrađen je u skladu sa učenjem koje se nalazi u dokumentu EP-A1-2942127 u ime prijavioca.

[0016] Uređaj dalje obuhvata prvi akumulator 30 (koji se može napajati iz odgovarajuće boce, koja na primer sadrži azot pod pritiskom) za krug kretanja injekcionog klipa 20. Pomenuti prvi akumulator 30 povezan je uzvodno od glavnog ulaza 28, dok proporcionalni ubrizgajni potisni ventil 104 radi između pomenutog akumulatora 30 i pomenutog glavnog ulaza 28.

[0017] Pomenuti ubrizgajni potisni ventil 104 kontroliše se elektronski, a pokreće se na osnovu povratne sprege transduktorom 204 položaja pogodnog za detektovanje signala kao funkcije otvaranja ventila.

[0018] Glavna komora 26 pod pritiskom dalje je povezana sa ubrizgajnim odvodom 29 koji je povezan sa odvodom, duž kog radi ubrizgajni povratni odvodni ventil 105.

[0019] Injekcioni sklop 1 dalje obuhvata glavnu komoru 32 sa protivpritiskom, nizvodno od zadnjeg kraja 24 injekcionog klipa 20, povezanu sa povratnim ulazom 34 radi snabdevanja fluida pod pritiskom za povratno translatorno kretanje injekcionog klipa 20.

[0020] Povratni ulaz 34 povezan je uzvodno sa vodom 36 za upumpavanje, uzvodno od kog je smeštena pumpa 38, tipično pogonjena elektromotorom.

[0021] Ubrizgajni povratni ventil 106 postavljen je između voda 36 za upumpavanje i povratnog ulaza 34.

[0022] Štaviše, proporcionalni ventil 108 maksimalnog pritiska pumpe postavljen je, račvajući se od voda 36 za upumpavanje i povezan sa odvodom, radi regulisanja pritiska na izlazu 38 pumpe.

[0023] Uz to, glavna komora 32 sa protivpritiskom povezana je sa povratnim odvodom 40, koji je povezan sa odvodom, duž kog je postavljen proporcionalni ubrizgajni odvodni ventil 112, koji se kontroliše elektronski i koji je opremljen transduktorom 212 položaja, pogodnim za odašiljanje signala kao funkcije otvaranja pomenutog ventila.

[0024] Injekcioni sklop 1 nadalje obuhvata sredstva za multiplikaciju pritiska pogodna za povećavanje pritiska fluida koji se nalazi u glavnoj komori 26, iznad pritiska kog isporučuje akumulator 30.

[0025] Pomenuta sredstva za multiplikaciju obuhvataju klip 42 za multiplikaciju, koji se prostire duž ose Y multiplikacije, na primer, podudarajući se sa osom X translacije injekcionog klipa 20, između prednjeg kraja 44, prikladnog za rad pod pritiskom u glavnoj komori 26, i suprotnog zadnjeg kraja 46.

[0026] Klip 42 za multiplikaciju može se pomerati duž ose Y multiplikacije po komandi.

[0027] Sredstva za multiplikaciju pritiska dalje obuhvataju sekundarnu komoru 48 pod pritiskom, uzvodno od klipa 42 za multiplikaciju, i sekundarni ulaz 50 za fluid, uzvodno od sekundarne komore 100, za snabdevanje fluidom pod pritiskom.

[0028] Uređaj dalje obuhvata drugi akumulator 52 (sa relevantnom bocom za punjenje) koji je povezan sa sekundarnim ulazom 50, dok je multiplikatorski ispusni ventil 114 postavljen između drugog akumulatora 52 i sekundarnog ulaza 50.

[0029] Sekundarna komora 48 pod pritiskom je dalje povezana sa multiplikatorskim povratnim odvodom 54 koji je povezan sa odvodom, duž kog je postavljen multiplikatorski povratni odvodni ventil 116.

[0030] Sredstva za multiplikaciju nadalje obuhvataju sekundarnu komoru 56 sa protivpritiskom, nizvodno od zadnjeg kraja 46 klipa 42 za multiplikaciju, koji je sa drugim akumulatorom 52 povezan preko sekundarnog povratnog ulaza 58.

[0031] Duž pomenutog sekundarnog povratnog ulaza 58, između drugog akumulatora 52 i sekundarne komore 56 sa protivpritiskom, radi glavni multiplikatorski ventil 118, koji je proporcionalan, može se kontrolisati elektronski i opremljen je transduktorom 218 položaja, koji je pogodan za odašiljanje signala spram otvaranja ventila.

[0032] Konačno, prvi pomoćni deo 60 povezuje multiplikatorski povratni odvodni ventil 116 sa glavnim multiplikatorskim ventilom 118 i podešen je da odvodnjava, a drugi deo 62 povezuje multiplikatorski povratni odvodni ventil 116 sa ubrizgajnim povratnim odvodnim ventilom 105.

[0033] Injekcioni sklop 1 nadalje obuhvata:

- senzor 220 položaja injekcionog klipa, na primer enkoder, za detektovanje položaja injekcionog klipa 20;

- transduktor 232 pritiska glavne komore sa protivpritiskom, za detektovanje pritiska u glavnoj komori 32 sa protivpritiskom;

- transduktor 226 pritiska glavne komore pod pritiskom, za detektovanje pritiska u glavnoj komori 26 pod pritiskom;

- transduktor 256 pritiska sekundarne komore sa protivpritiskom, za detektovanje pritiska u sekundarnoj komori 56 sa protivpritiskom.

[0034] Kao što je prikazano na fig.2, postupak za livenje pod pritiskom obuhvata prvu fazu ubrizgavanja, u kojoj se injekcioni klip 20 pomera smanjenom brzinom, kako bi omogućio rastopljenom metalu da ispuni pomoćne kanale obezbeđene u kalupu.

[0035] U prvoj fazi ubrizgavanja, fluid pod pritiskom se uvodi u glavni ulaz 28, na primer pri nominalnom pritisku od 150 bara, a odatle, zbog otvaranja glavnog zapornog ventila 102, u glavnu komoru 26 radi kontrolisanog delimičnog otvaranja ubrizgajnog potisnog ventila 104.

[0036] Kontrolisanim otvaranjem ubrizgajnog odvodnog ventila 112, glavna komora 32 sa protivpritiskom podešena je da odvodnjava tako da dejstvo fluida u glavnoj komori 26 pod pritiskom i suprotno dejstvo fluida u glavnoj komori 32 sa protivpritiskom stvaraju potisnu silu na injekcionom klipu 20, pri željenoj brzini.

[0037] Nakon toga, poželjno neposredno nakon prethodne faze, postupak obezbeđuje drugu fazu ubrizgavanja, u kojoj se injekcioni klip 20 pomera većom brzinom. Na primer, poželjno je da se injekcioni klip 20 pomera brzinom Vset koja može dostići do 7 metara/sekund.

[0038] U drugoj fazi ubrizgavanja, fluid pod pritiskom se uvodi u glavni ulaz 28 pri većem protoku, a odatle, zbog otvaranja zapornog ventila 102, u glavnu komoru 26 pod pritiskom radi daljeg kontrolisanog, na primer potpunog, otvaranja ubrizgajnog potisnog ventila 104.

[0039] Štaviše, radi daljeg kontrolisanog otvaranja ubrizgajnog odvodnog ventila 112, glavna komora 32 sa protivpritiskom poželjno je podešena da odvodnjava tako da dejstvo fluida u glavnoj komori 26 i suprotno dejstvo fluida u glavnoj komori 32 sa protivpritiskom stvaraju spoljnu potisnu silu na injekcionom klipu 20, pri željenoj visokoj brzini.

[0040] Nakon toga, poželjno neposredno nakon prethodne faze, postupak obezbeđuje treću fazu ubrizgavanja, u kojoj injekcioni klip deluje pri gotovo nultoj brzini, ali na rastopljeni metal ispoljava veliku potisnu silu, kako bi primorao rastopljeni metal, koji sada očvršćava, da nadoknadi skupljanje prouzrokovano hlađenjem.

[0041] U trećoj fazi ubrizgavanja pokreću se sredstva za multiplikaciju pritiska.

[0042] Određenije, fluid pod pritiskom se uvodi u sekundarni ulaz 50, a odatle u sekundarnu komoru 48 pod pritiskom nakon kontrolisanog otvaranja multiplikatorskog ispusnog ventila 114. Sekundarna komora 56 sa protivpritiskom se na kontrolisan način napaja fluidom pod pritiskom kroz glavni multiplikatorski ventil 118, tako da klip 42 za multiplikaciju ispoljava dejstvo potisne sile na fluid prisutan u glavnoj komori 26 pod pritiskom, čime se povećava pritisak, na primer do 500 bara.

[0043] Zbog toga, zaporni ventil 102, osetljiv na razliku pritisaka između glavnog ulaza 40 i glavne komore 26 pod pritiskom, prelazi u zatvorenu konfiguraciju, čime fluidno zatvara glavni ulaz 40 i glavnu komoru 26 pod pritiskom.

[0044] Fluid u glavnoj komori 26 pod pritiskom, doveden do visokog pritiska, zatim deluje na injekcioni klip 20, tako da pomenuti klip ispoljava željeno dejstvo na metal u kalupu kako bi se nadoknadilo skupljanje.

[0045] Po završetku treće faze ubrizgavanja, sredstva za multiplikaciju se isključuju; određenije, klip 42 za multiplikaciju izvodi povratni radni takt zahvaljujući fluidu pod pritiskom uvedenom u sekundarnu komoru 56 sa protivpritiskom i vezi sa odvodom sekundarne komore 48 pod pritiskom zbog otvaranja multiplikatorskog povratnog odvodnog ventila 116.

[0046] Uz to, injekcioni klip 20 izvodi povratni radni takt zahvaljujući fluidu pod pritiskom uvedenom u glavnu komoru 32 sa protivpritiskom kroz povratni ulaz 34 i vod 36 za upumpavanje otvaranjem ubrizgajnog povratnog ventila 106, i vezi sa odvodom glavne komore 26 pod pritiskom otvaranjem ubrizgajnog povratnog odvodnog ventila 105.

[0047] Uređaj dalje obuhvata upravljačka sredstva 300, koja na primer obuhvataju elektronsku upravljačku jedinicu, tj. programabilan PLC ili mikroprocesor, operativno povezanu sa pomenutim ventilima i/ili sa pomenutim senzorima i/ili transduktorima, za upravljanje otvaranjem i zatvaranjem pomenutih ventila, kao funkcijom signala koje odašilju pomenuti senzori i/ili pomenuti transduktori i/ili kao funkcijom prethodno određenog upravljačkog programa.

[0048] Prema ovom pronalasku, uređaj je opremljen sistemom za automatsko podešavanje otvaranja najmanje ubrizgajnog potisnog ventila 104 i, opciono, ubrizgajnog odvodnog ventila 112, kako je ilustrovano u nastavku.

[0049] Radi jasnoće predstavljanja, opis u nastavku upućuje na ubrizgajni potisni ventil, ali je postupak na isti način primenljiv i na ubrizgajni odvodni ventil.

[0050] Povrh toga, radi jasnoće predstavljanja, u nastavku se upućuje i na ubrizgajni potisni ventil; međutim, prema varijantama načina ostvarivanja ovog pronalaska, obezbeđeno je nekoliko ubrizgajnih potisnih ventila, svaki paralelno, i, opciono, nekoliko ubrizgajnih odvodnih ventila, svaki paralelno.

[0051] Najzad, radi jasnoće predstavljanja, pretpostavlja se da je za izvođenje n-tog ciklusa livenja pod pritiskom, tokom druge faze ubrizgavanja obezbeđeno postizanje zadate vrednosti brzine Vset; pomenutu vrednost Vset rukovalac ručno unosi u upravljački programi ili je ona obezbeđena tim upravljačkim programom.

[0052] Samopodesivi sistem izračunava brzinu podešavanja spram željene brzine Vset i DELTA korekcije: Vreg=f(Vset,DELTA).

[0053] U početku je DELTA na n-tom ciklusu nula, a Vreg=Vset.

[0054] Otvaranje ubrizgajnog potisnog ventila 104 na n-tom ciklusu reguliše se spram brzine podešavanja Vreg (koja je, kao što je pomenuto, na n-tom ciklusu, jednaka željenoj brzini Vset).

[0055] Uređaj izvodi n-ti ciklus livenja pod pritiskom, tokom kog je, u drugoj fazi ubrizgavanja, ubrizgajni potisni ventil 104 otvoren spram brzine podešavanja Vreg. Tokom n-tog ciklusa, definiše se srednja efektivna brzina Veff koju dostiže injekcioni klip 20 tokom druge faze ubrizgavanja (radi detekcije senzorima ili računanjem na osnovu položaja detektovanog senzorom 220 položaja injekcionog klipa).

[0056] Sistem za automatsko podešavanje utvrđuje DELTA korekciju spram razlike uočene na n-tom ciklusu između željene brzine i srednje efektivne brzine Veff: DELTA=f(Vset,Veff).

[0057] Na primer, pomenuta DELTA korekcija jednaka je razlici između željene brzine Vset i srednje efektivne brzine Veff u n-tom ciklusu: DELTA=Vset-Veff.

[0058] DELTA korekcija se korisiti za ponovno izračunavanje brzine podešavanja Vreg=f(Vset,DELTA), koju će sistem za automatsko podešavanje koristiti za (n+1)-ti ciklus.

[0059] Na primer, brzina podešavanja Vreg=Vset+DELTA.

[0060] U (n+1)-tom ciklusu, otvaranje ubrizgajnog potisnog ventila 104 tokom druge faze ubrizgavanja podešava se spram nove brzine podešavanja Vreg, koja, kao što se može videti iz gornjeg opisa, zavisi od razlike između željene brzine Vset i srednje efektivne brzine Veff uočene na n-tom ciklusu.

[0061] Naposletku, sistem za automatsko podešavanje prema ovom pronalasku obezbeđuje podešavanje otvaranja ubrizgajnog potisnog ventila 104 tokom druge faze ubrizgavanja prethodno definisanog ciklusa livenja pod pritiskom spram brzine podešavanja koja zavisi od razlike između prethodno definisane željene brzine i efektivne brzine izmerene za prethodni ciklus livenja pod pritiskom.

[0062] Prema jednom načinu ostvarivanja ovog pronalaska, u skladu sa fig.3, sistem za automatsko podešavanje obezbeđuje izvođenje prethodno definisanog broja ciklusa N*, nakon kojih se definiše srednja korekcija DELTAdef, koja se koristi za podešavanje otvaranja ubrizgajnog potisnog ventila 104 za proizvodne cikluse.

[0063] Uz to, prethodno definisanom kalupu može se dodeliti srednja korekcija DELTAdef, definisana prema goreopisanom postupku, tako da se pomenuta srednja korekcija može koristiti kasnije, kada se prethodno definisani kalup bude ponovo koristio posle perioda neaktivnosti ili zamene drugim kalupom.

[0064] Goreopisani sistem za automatsko podešavanje otvaranja ubrizgajnog potisnog ventila inovativno rešava opisani problem, a naročito omogućava postizanje brzine injekcionog klipa koja je veoma blizu željenoj brzini za drugu fazu ubrizgavanja.

[0065] Podrazumeva se da stručnjak iz ove oblasti može, kako bi se ispunile potencijalne potrebe, napraviti izmene u gorepomenutom sistemu za automatsko podešavanje, unutar obima zaštite definisanog sledećim patentnim zahtevima.

Claims

Patentni zahtevi

1. Injekcioni sklop (1) za uređaj za livenje pod pritiskom, koji obuhvata:

- injekcioni klip (20) kojim se može upravljati tokom translatornog kretanja, za rad na rastopljenom livenom metalu u kalupu uređaja za koji se tokom faze ubrizgavanja metala definiše željena brzina (Vset);

- glavnu komoru (26) pod pritiskom, uzvodno od injekcionog klipa (20), za držanje i potiskivanje fluida namenjenog za spoljno translatorno kretanje injekcionog klipa (20), pri čemu je pomenuta glavna komora (26) pod pritiskom dalje povezana sa ubrizgajnim odvodom (29) povezanim sa odvodom, duž kog radi ubrizgajni povratni odvodni ventil (105);

- proporcionalni ubrizgajni potisni ventil (104) za uvođenje fluida u glavni ulaz (28) i od pomenutog glavnog ulaza (28) u glavnu komoru (26) pod pritiskom zbog otvaranja glavnog zapornog ventila (102);

- glavnu komoru (32) sa protivpritiskom, nizvodno od zadnjeg kraja (24) injekcionog klipa (20), koja je povezana sa povratnim ulazom (34) radi snabdevanja fluida pod pritiskom za povratno translatorno kretanje injekcionog klipa (20), pri čemu je povratni ulaz (34) povezan uzvodno sa vodom (36) za upumpavanje, uzvodno od kog je postavljena pumpa (38);

- ubrizgajni povratni ventil (106) postavljen između voda (36) za upumpavanje i povratnog ulaza (34);

- proporcionalni ubrizgajni odvodni ventil (112) za odvodnjavanje fluida iz glavne komore (32) sa protivpritiskom, tako da dejstvo fluida u glavnoj komori (26) pod pritiskom i suprotno dejstvo fluida u glavnoj komori (32) sa protivpritiskom stvaraju spoljnu potisnu silu za pokretanje translatornog kretanja injekcionog klipa (20), čije se otvaranje kontroliše spram brzine podešavanja (Vreg);

- sistem za automatsko podešavanje otvaranja ubrizgajnog ventila (104) konfigurisan tako da se otvaranje ubrizgajnog ventila (104) podešava tokom prethodno određenog ciklusa livenja pod pritiskom spram brzine podešavanja (Vreg), koja je određena kao funkcija razlike između pomenute prethodno određene željene brzine (Vset) injekcionog klipa i efektivne brzine (Veff) pomenutog injekcionog klipa detektovane za prethodni ciklus livenja pod pritiskom.

2. Injekcioni sklop prema zahtevu 1, pri čemu je brzina podešavanja za određeni ciklus jednaka razlici između pomenute prethodno određene željene brzine i efektivne brzine izmerene za prethodni ciklus livenja pod pritiskom: Vreg = Vset - Veff.

3. Injekcioni sklop prema zahtevu 1 ili 2, pri čemu pomenuti sistem za automatsko podešavanje radi isključivo tokom faze brzog ubrizgavanja.

4. Injekcioni sklop prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je pomenuti sistem za automatsko podešavanje konfigurisan da radi samo prethodno određeni broj ciklusa livenja pod pritiskom, nakon kog se definiše srednja korekcija (DELTAdef) željene brzine (Vset) radi dobijanja brzine podešavanja (Vreg), gde je pomenuta srednja korekcija povezana sa pomenutim kalupom.