RU2366573C1

RU2366573C1 - Device to form ceramic products from water slips

Info

Publication number: RU2366573C1
Application number: RU2008113482/03A
Authority: RU
Inventors: Феодосий Яковлевич Бородай (RU); Феодосий Яковлевич Бородай; Виктор Васильевич Платонов (RU); Виктор Васильевич Платонов; Михаил Анатольевич Волков (RU); Михаил Анатольевич Волков; Анатолий Григорьевич Эпов (RU); Анатолий Григорьевич Эпов
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-09-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed device comprises die consisting of perforated integral body with built-up moisture-absorbing layer, core with detachable bearing flange furnished with centering stock that accommodates forming rod and make-up vessels. Rod flange center accommodates additionally make-up vessel to replace slips. Rod features through channel accommodating hollow nose with central bore and perforated side surface. Aforesaid channel houses is pipe, its one end locked in the nose, and the other one located in make-up vessel. Feed vessel and make-up vessel intercommunicate to make an enclosed slips pump through system.

EFFECT: higher quality or prepared products.

1 dwg

Description

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть применено в производстве изделий из кварцевой керамики и других керамических материалов методом водного шликерного литья в гипсовых формах.The invention relates to the ceramic industry and can be used in the manufacture of articles made of quartz ceramics and other ceramic materials by the method of water slip casting in gypsum forms.

Известно устройство для формования керамических изделий сложной конфигурации с точными фиксированными размерами из водных шликеров путем набора твердой фазы шликера на поверхности всасывающих воду гипсовых матриц (патент РФ №2123928, В28В 1/26, 1997 г.) Оно содержит гипсовую матрицу, воспроизводящую наружный профиль изделия, пассивный сердечник из влагонепроницаемого материала, формирующего профиль внутренней поверхности изделия, центрирующих элементов, фиксирующих соосное расположение сердечника в полости гипсовой матрицы, подпиточных емкостей и заливочного штуцера, расположенного в нижней части формы.A device is known for molding ceramic products of complex configuration with exact fixed sizes from aqueous slips by collecting the solid phase of the slurry on the surface of water-absorbing gypsum matrices (RF patent No. 2123928, B28B 1/26, 1997). It contains a gypsum matrix reproducing the external profile of the product , a passive core of a moisture-proof material that forms the profile of the inner surface of the product, centering elements, fixing the coaxial location of the core in the cavity of the gypsum matrix, feeding awns and the pour spout on the bottom part of the mold.

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает идентичной кинетики набора на боковых стенках и в носовой части из-за наличия нижнего заливочного штуцера, который неизбежно создает пассивную зону в носовой части изделия, набор стенки осуществляется одновременно на две противоположные влагопоглощающие боковые поверхности матрицы. В результате структура набора и соответственно свойства материала изделия в указанной зоне получаются не только неоднородными по структуре, но и могут быть причиной литейных дефектов: раковин, сквозных свищей и т.п.The disadvantage of this device is that it does not provide the identical kinetics of the set on the side walls and in the bow due to the presence of a lower filling fitting, which inevitably creates a passive zone in the bow of the product, the wall is set simultaneously on two opposite moisture-absorbing side surfaces of the matrix. As a result, the structure of the set and, accordingly, the properties of the material of the product in the specified zone are not only heterogeneous in structure, but can also cause casting defects: shells, through fistulas, etc.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для формования керамических оболочек антенных обтекателей по патенту РФ №2137599, В28В 1/26, 1999 г. Устройство содержит матрицу, включающую перфорированный корпус с наформованным влагопоглощающим слоем, сердечник, выполненный со съемным опорным фланцем, снабженным центрирующим штоком, на котором закреплен формообразующий стержень, при этом опорный фланец сердечника соединен с фланцем матрицы посредством направляющих.The closest in technical essence is a device for forming ceramic shells of antenna fairings according to the patent of the Russian Federation No. 2137599, ВВВ 1/26, 1999. The device contains a matrix including a perforated body with a molded moisture-absorbing layer, a core made with a removable supporting flange equipped with a centering rod on which the forming rod is fixed, while the supporting flange of the core is connected to the matrix flange by means of guides.

Устройство обеспечивает капиллярный набор стенки изделия на влагопоглощающий слой с подпиткой сверху из подпиточных емкостей.The device provides a capillary set of the product wall on a moisture-absorbing layer with makeup from the top of the feed tanks.

Недостатком устройства является то, что при заполнении матрицы через нижний заливочный штуцер неизбежно присутствует пассивная зона в месте подсоединения штуцера, что вызывает изменение кинетики набора в носовой части и соответственно увеличивает структурную неоднородность набираемой стенки. Процесс набора довольно продолжительный, занимает 8-15 часов в зависимости от размеров изделия. За время набора одновременно происходят процессы гравитационного осаждения крупных фракций и осаждения на внешней активной стенке матрицы за счет капиллярных сил в первую очередь более тонких фракций шликера. Интенсивность протекания этих процессов зависит от ряда факторов: гранулометрического состава, природы компонентов твердой фазы и др.The disadvantage of this device is that when filling the matrix through the lower filling nozzle, there is inevitably a passive zone at the connection point of the nozzle, which causes a change in the kinetics of the kit in the bow and, accordingly, increases the structural heterogeneity of the wall being typed. The recruitment process is quite lengthy, it takes 8-15 hours, depending on the size of the product. During recruitment, simultaneously the processes of gravitational deposition of large fractions and deposition on the external active wall of the matrix due to capillary forces, primarily of thinner slip fractions, occur. The intensity of these processes depends on a number of factors: particle size distribution, the nature of the components of the solid phase, etc.

Совокупным результатом протекания этих процессов является структурная неоднородность как по сечению, так и по высоте.The cumulative result of these processes is structural heterogeneity both in cross section and in height.

Целью изобретения является получение изделий с однородной (равноплотной) структурой по сечению и высоте изделий.The aim of the invention is to obtain products with a homogeneous (equal density) structure along the cross-section and height of the products.

Для достижения цели предложено устройство для формования керамических изделий из водных шликеров, содержащее матрицу, состоящую из перфорированного корпуса с наформованным влагопоглощающим слоем, сердечник со съемным опорным фланцем, снабженный центрирующим штоком, на котором закреплен формообразующий стержень, при этом опорный фланец сердечника соединен с фланцем матрицы посредством направляющих, подпиточные емкости, отличающееся тем, что корпус матрицы с наформованным влагопоглощающим слоем выполнен замкнутым, в центральной части фланца сердечника дополнительно установлена питательная емкость для замены шликера, сердечник выполнен со сквозным каналом, в нижней части которого установлен профильный полый носок с центральным отверстием и перфорацией на боковой поверхности, в канале размещен трубопровод, одним концом герметично зафиксированный в носке, а другим - в питательной емкости для замены шликера, при этом питательная емкость для замены шликера и подпиточные емкости соединены в замкнутую систему прокачки шликера.To achieve the goal, a device for molding ceramic products from water slips is proposed, comprising a matrix consisting of a perforated body with a formed moisture-absorbing layer, a core with a removable supporting flange, provided with a centering rod, on which a forming rod is fixed, while the core supporting flange is connected to the matrix flange by means of guides, make-up containers, characterized in that the matrix body with a formed moisture-absorbing layer is closed, in the central hour and a core flange, an additional feeding tank is installed to replace the slip, the core is made with a through channel, in the lower part of which a profile hollow sock is installed with a central hole and perforation on the side surface, a pipe is placed in the channel, one end is hermetically fixed in the toe, and the other in the feed tank for replacing the slip, while the feed tank for replacing the slip and make-up tanks are connected in a closed slip pumping system.

Авторами установлено, что совокупность конструктивных признаков заявляемого устройства позволяет производить формование изделий с периодической или постоянной заменой шликера в процессе набора. В результате этого процесса сохраняются исходные свойства шликера (влагосодержание, вязкость и др.), что обеспечивает равномерный и одинаковый во времени набор твердых частиц шликера на влагопоглощающий слой матрицы.The authors found that the combination of design features of the claimed device allows the molding of products with periodic or permanent replacement of the slip in the recruitment process. As a result of this process, the initial properties of the slip (moisture content, viscosity, etc.) are preserved, which ensures a uniform and equal in time set of solid particles of the slip on the moisture-absorbing layer of the matrix.

В конечном итоге отформованная заготовка получается однородной по структуре как по толщине стенки, так и по высоте изделия.Ultimately, the molded billet turns out to be uniform in structure both in wall thickness and in product height.

На чертеже изображен общий вид устройства для формования керамических изделий из водных шликеров.The drawing shows a General view of a device for forming ceramic products from aqueous slips.

Устройство содержит матрицу 1, включающую перфорированный корпус и наформованный влагопоглощающий слой, например, из гипса, сердечник, состоящий из опорного фланца 2 и формообразующего стержня 3. В сердечнике предусмотрен сквозной канал 4, в нижней части канала установлен профильный полый носок 5 с центральным отверстием 6 и перфорацией на боковой поверхности 7. В канале установлен трубопровод 8 из коррозионно-стойкого материала, например нержавеющей стали. Трубопровод в профильном полом носке загерметизирован прокладкой 9, другим концом посредством прокладки 10 герметично уплотнен в питательной емкости 11.The device contains a matrix 1, including a perforated body and a molded moisture-absorbing layer, for example, of gypsum, a core consisting of a support flange 2 and a forming rod 3. A through channel 4 is provided in the core, a profile hollow toe 5 with a central hole 6 is installed in the lower part of the channel and perforation on the side surface 7. In the channel, a pipe 8 is installed from a corrosion-resistant material, for example stainless steel. The pipeline in the profile hollow toe is sealed with a gasket 9, the other end by means of a gasket 10 is hermetically sealed in the feed tank 11.

Разъемное соединение трубопровода с профильным полым носком и питательной емкостью необходимо по технологическим требованиям, предусматривающим тщательную очистку тракта после завершения рабочего цикла, с целью исключения загрязнения шликера при повторном рабочем цикле.The detachable connection of the pipeline with the profile hollow toe and the nutrient tank is necessary according to the technological requirements, which provide for thorough cleaning of the tract after the completion of the working cycle, in order to avoid slip contamination during a repeated working cycle.

Устройство включает также сливной бак 12 с уровнемером 13, циркуляционный насос 14, подпиточные емкости 15, краны 16. Указанные элементы устройства трубопроводом 17 объединены в замкнутую систему подачи и периодической или постоянной прокачки шликера через полость матрицы.The device also includes a drain tank 12 with a level gauge 13, a circulation pump 14, make-up tanks 15, taps 16. These elements of the device are connected by a pipeline 17 into a closed system for supplying and periodically or continuously pumping the slip through the cavity of the matrix.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Через заполненную шликером питательную емкость 11 при открытых кранах 16 производится заполнение матрицы 1 и всей системы. После закрытия кранов 16 осуществляется предварительный набор стенки, порядка половины толщины изделия. После завершения предварительного набора стенки производится прокачка шликера через матрицу 1. Для осуществления указанной операции открываются краны 16 и производится прокачка шликера по принципу сообщающихся сосудов из питательной емкости в сливной бак. Темп замены шликера в полости формы задается очень малый с целью исключения размыва набираемой стенки изделия и составляет примерно 3-5 мин для обновления всего объема заливаемой полости. Регулировка темпа замены шликера осуществляется кранами 16. В течение рабочего цикла формования циркуляционный насос 14 включается периодически для восполнения убыли шликера в питательной емкости 11.Through the slurry-filled feed tank 11 with open taps 16, the matrix 1 and the entire system are filled. After closing the taps 16 is a preliminary set of walls, about half the thickness of the product. After the preliminary set of walls is completed, the slip is pumped through the matrix 1. To perform the indicated operation, the valves 16 are opened and the slip is pumped by the principle of communicating vessels from the feed tank to the drain tank. The rate of slip replacement in the mold cavity is set very low in order to prevent erosion of the accumulated product wall and is about 3-5 minutes to update the entire volume of the filled cavity. The regulation of the rate of replacement of the slip is carried out by taps 16. During the working cycle of molding, the circulation pump 14 is turned on periodically to make up for the loss of slip in the feed tank 11.

Окончание набора стенки изделия в данном устройстве определяется визуально по моменту прекращения прокачки шликера через полость матрицы, что отмечается по уровнемеру 13 на сливном баке 12.The end of the set of product wall in this device is determined visually at the time of stopping the pumping of the slip through the cavity of the matrix, which is noted by the level gauge 13 on the drain tank 12.

Работа заявляемого устройства может осуществляться как с постоянной прокачкой шликера, так и с периодической сменой шликера в заливаемой полости матрицы. Процесс набора на гипс очень длительный и периодическая замена шликера вполне достаточна для получения необходимого качества получаемых изделий.The operation of the claimed device can be carried out both with constant pumping of the slip, and with periodic change of the slip in the filled cavity of the matrix. The casting process for gypsum is very long and the periodic replacement of the slip is quite sufficient to obtain the required quality of the products obtained.

Устройство для формования керамических изделий из водных шликеров исключает пассивную зону в носовой части изделия, а периодическая или постоянная замена шликера в процессе набора сохраняет исходные свойства шликера, что позволяет значительно уменьшить структурную неоднородность и тем самым улучшить качество получаемых изделий, что особенно важно при получении изделий радиотехнического назначения.A device for molding ceramic products from aqueous slips eliminates the passive zone in the bow of the product, and periodic or permanent replacement of the slip during the set process preserves the original properties of the slip, which can significantly reduce structural heterogeneity and thereby improve the quality of the resulting products, which is especially important when receiving products radio engineering purpose.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2123928, кл. В28В 1/26, 1997 г.1. RF patent №2123928, cl. B28B 1/26, 1997

2. Патент РФ №2137599, кл. В28В 1/26, 1999 г.2. RF patent No. 2137599, cl. B28B 1/26, 1999

Claims

A device for molding ceramic products from aqueous slips containing a matrix consisting of a perforated body with a molded moisture-absorbing layer, a core with a removable supporting flange, provided with a centering rod, on which a forming rod is fixed, while the supporting flange of the core is connected to the matrix flange by means of guides, make-up containers, characterized in that the matrix body with a formed moisture-absorbing layer is closed, in the central part of the core flange A feed tank for replacing a slip is installed, the core is made with a through channel, in the lower part of which a profile hollow sock is installed with a central hole and perforation on the side surface, a pipe is sealed in the channel with one end sealed in the toe and the other in the feed tank for replacement slip, while the feed tank for replacing the slip and make-up tanks are connected in a closed slip pumping system.