Устройство для прессования

Полезная модель относится к пиротехнике, а более конкретно, к устройствам изготовления бенгальских свечей. Известное устройство для прессования пиротехнического материала покрытия трубчатой формы содержит экструдер с формующим инструментом, установленным нормально в накопительной емкости, сообщающейся с фильерой, оснащенной центральной полой иглой, которая смонтирована с кольцевым рабочим зазором и предназначена для формирования осевого канала в трубчатом покрытии продольно подвижного стержня. Новым является то, что полая игла закреплена на диафрагме, установленной между фильерой и накопительной емкостью, где размещена направляющая металлического стержня бенгальских свечей, при этом накопительная емкость расположена с эксцентриситетом относительно экструдера со смещением к фильере, а каналы диафрагмы выполнены наклонными к оси формующего инструмента. Предложенное техническое решение обеспечило более равномерное и сплошное распределение пиротехнического материала поперек и вдоль формируемого трубчатого покрытия центрального металлического стержня бенгальских свечей в автоматическом режиме, необходимого для улучшения их функциональной надежности и повышения зрелищности от искрообразования при равномерном горении и полном сгорании.

Полезная модель относится к пиротехнике, а более конкретно, к устройствам изготовления бенгальских свечей.

Уровень данной области техники характеризует многоместная конвейерная подвеска (см., например, Солодовникова В.М. Пиротехника, М., Оборонгиз, 1938, с.180-183 и RU 2021238, С06В 21/00, 1994 г.), в которой вертикально крепятся металлические стержни для окунания в емкость с текучим пиротехническим составом на заданную глубину (80-100 мм), после чего извлекаются для отекания излишков. Далее подвеска с полуфабрикатами подается на сушку в течение 3 ч при температуре 40°С. Затем указанный цикл повторяют 5-6 раз до формирования толщины функционального покрытия 5мм. Приготовленные свечи окончательно высушивают в течение 12 ч.

Недостатком описанного устройства является высокая трудоемкость и длительность процесса изготовления бенгальских свечей ограниченных габаритов, что снижает их фейерверочный эффект кратковременного искрообразования при относительно высокой потребительской стоимости.

Кроме того, возникают проблемы утилизации технологического остатка приготовленной пиротехнической массы в емкости окунания, высотой не менее длины покрытия.

Более совершенным является описанное в патенте RU 2021237, С06В 21/00, 1994 г. экструзионное устройство с накопительной емкостью, в которой смонтирована фильера, имеющая центральную иглу для формирования осевого канала в бесконечном трубчатом шнуре из вязкого пиротехнического материала, который нанизывается на примыкающий к игле металлический стержень.

При достижении требуемой длины функционального покрытия (170 мм) на центральном стержне шнур отрезают и, заменяя следующим металлическим стержнем на инструментальной игле, изготавливают другой композитный полуфабрикат соединением с бесконечным трубчатым шнуром.

Изделия сушат в течение 3 ч при температуре 40°С.

Недостатком этого производительно устройства является неконтролируемое качество бенгальских свечей из-за несоосности центрального стержня с функциональным покрытием по той причине, что протяженный стержень диаметром 1,6 мм торцом вручную базируется на игле диаметром 1,9 мм, что априори предопределяет перекос.

Разностенное покрытие горит неравномерно, при этом с более тонкой стороны быстрее прогорает, а более толстый горящий участок отваливается от стержня и может служить причиной ожога и очагом возгорания, что небезопасно при бытовом использовании бенгальских свечей.

Отмеченные недостатки исключены в установке по патенту RU 2064914, С06В 21/00, 1996 г., фиг.5, которая по большинству совпадающих

признаков выбрана в качестве наиболее близкого аналога.

Известное устройство для изготовления бесконечного многослойного фейерверочного элемента в форме трубчатого шнура содержит экструдер с накопительной емкостью, в которой нормально смонтирована фильера с полой иглой под центральный стержень. На выходе из фильеры смонтирован поперечно подвижный нож для отделения готового композитного изделия, направляемого на сушку до готовности к употреблению и хранению.

Недостатком известного устройства является неудовлетворительное качество изготавливаемых композитных пиротехнических изделий из-за плохого адгезионного склеивания трубчатого покрытия с центральным стержнем и наличия несплошностей в формируемом функциональном покрытии от прессования вязкого пиротехнического материала.

Для частичной компенсации потребной мощности прессования и снижения фрикционных сил склеивания структурных элементов композитного изделия в фильере центральный стержень оснащен автономным приводом.

Однако, продолжением достоинств являются присущие недостатки. Конструкция и схема управления установкой усложнились, при этом неизбежно рассогласование в скорости перемещения склеиваемых поверхностей, служащее причиной появления в функциональном трубчатом покрытии пустот, неровностей и разрывов.

В результате этого функциональное покрытие горит неравномерно, могут появляться локальные прогары или изначально рассыпается.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является усовершенствование высокопроизводительного экструзионного устройства для изготовления бенгальских свечей улучшенного качества и потребительских свойств.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для прессования пиротехнического материала покрытия трубчатой формы, содержащем экструдер с формующим инструментом, установленным нормально в накопительной емкости, сообщающейся с фильерой, оснащенной центральной полой иглой, которая смонтирована с кольцевым рабочим зазором и предназначена для формирования осевого канала в трубчатом покрытии продольно подвижного стержня, по предложению авторов, полая игла закреплена на диафрагме, установленной между фильерой и накопительной емкостью, где размещена направляющая металлического стержня бенгальских свечей, при этом накопительная емкость расположена с эксцентриситетом относительно экструдера со смещением к фильере, а каналы диафрагмы выполнены наклонными к оси формующего инструмента.

Отличительные признаки обеспечили более равномерное и сплошное распределение пиротехнического материала поперек и вдоль формируемого трубчатого покрытия центрального металлического стержня бенгальских свечей в автоматическом режиме, необходимого для улучшения их функциональной надежности и повышения зрелищности от искрообразования при горении и полное сгорание покрытия на несущем стержне.

В предложенном устройстве формируется готовое композиционное изделие с заданным уровнем адгезионной связи структурных элементов, достаточной для принудительного плавного перемещения совместно по мере подачи материала покрытия через диафрагму. При этом длина и диаметр бенгальских свечей практически не ограничены технологией изготовления, что расширяет ассортимент пиротехнических изделий, согласно потребительскому спросу.

Размещение накопительной емкости с эксцентриситетом относительно экструдера, со смещением к фильере, формообразует в накопительной емкости с этой стороны застойную зону, что способствует равномерному распределению пиротехнического материала над диафрагмой и, в конечном итоге, в формуемом трубчатом покрытии металлического стержня, необходимого для заданного режима объемного горения функционального покрытия бенгальских свечей.

Накопительная емкость предложенной формы выполняет функции ресивера, в котором выравнивается давление нагнетаемой технологической массы и практически исключается градиент скорости подачи распределенного материала на диафрагму.

Наклонные каналы диафрагмы обеспечивают направление дискретных технологических шнуров пиротехнического материала на центральный металлический стержень с усилием подпора для формирования равноплотного покрытия и адгезионного склеивания со свободно установленным в вертикальной направляющей стержнем.

Металлический стержень в формующем инструменте перемещается вниз на выход из фильеры равномерно, автоматически за счет фрикционных сил радиально уплотняемой массы пиротехнического материала, который адгезионно приклеивается к стержню при продольном продавливании. При этом формируется композитное изделие - бенгальская свеча, характеризующаяся прочным сцеплением структурных составляющих и равномерным плотным функциональным покрытием.

В наклонных каналах диафрагмы отжимаются излишки жидкости, что упрощает сушку, исключая трещины и пустоты в покрытии.

Диафрагма служит для дополнительного структурирования и диспергирования пиротехнического материала, который перемешивается с пластификацией и послойным перетиранием вдоль линий деформации.

Размещение металлического стержня в вертикальной направляющей, смонтированной внутри накопительной емкости нормально экструдеру, изолирует центральный стержень от пиротехнического материала для независимой подачи через диафрагму в фильеру, где происходит их дозированное соединение в динамике продольного совместного перемещения.

Бенгальские свечи, изготовленные в предложенном устройстве прессования, характеризуются стабильным равномерным горением пиротехнического покрытия, сгорающего последовательно и полностью. При этом происходит динамичное и яркое искрообразование.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, неприсущего признакам в разобщенности, таким образом, техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративные цели и не ограничивает объема притязаний совокупности существенных признаков формулы. На чертеже изображены:

на фиг.1 - общий вид предложенного устройства для прессования;

на фиг.2 - формующий инструмент.

Устройство непрерывного автоматического прессования функционального покрытия из пиротехнического состава (фиг.1) содержит экструдер 1, на выходе которого установлена накопительная емкость 2 с эксцентриситетом «а», который снизу (по чертежу) образует уступ 3 в месте их соединения.

Накопительная емкость 2 оснащена фильерой 4, к которой примыкает уступ 3.

Внутри фильеры 4 (фиг.2) коаксиально, с кольцевым рабочим зазором 5, закреплена полая игла 6 на диафрагме 7, перекрывающей фильеру 4.

В диафрагме 7 выполнены наклоненные к оси фильеры 4 каналы 8, распределенные по площади.

Сверху к диафрагме 7 примыкает закрепленная в накопительной емкости 2 (фиг. 1) вертикальная направляющая 9 под центральный металлический стержень 10, помещаемый с возможностью продольного относительного перемещения. Стержень 10 устанавливается соосно направляющей 9, диафрагме 7 и полой игле 6, а в конечном итоге - коаксиально фильере 4.

Направляющая 9 ввинчивается в посадочное окно накопительной емкости 2 сверху до упора в центральное гнездо диафрагмы 7.

Функционирует устройство следующим образом.

Предварительно в смесителе приготавливается пиротехнический материал, включающий барий азотнокислый-окислитель, металлическое горючее - порошок алюминиево-магниевого сплава ПАМ-4, искрообразователь порошок железа (стружка) и двухкомпонентное связующее: пшеничный клейстер и полиакриламид, введенные в оптимизированном массовом соотношении.

Затем приготовленную смесь загружают в экструдер 1, где материал перемешивается, нагревается и подается под давлением в накопительную емкость 2.

В мертвой зоне накопительной емкости 2, за уступом 3, подаваемый материал завихряется, тормозится и дополнительно уплотняется, достаточно для выравнивания давления по площади диафрагмы 7, через каналы 8 которой продавливается в фильеру 4. Таким образом накопительная емкость 2 выполняет функции ресивера.

Металлический стержень 10 устанавливают в вертикальную направляющую 9 так, чтобы его часть выступала за фильеру 4 и в готовом изделии

осталась без покрытия, выполняя функции рукоятки.

Пиротехнический материал автономными шнурами, сформированными наклонными каналами 8 диафрагмы 7, подается в кольцевой зазор 5 фильеры 4, где дополнительно перемешивается, пластифицируется и уплотняется, а далее - на центральный металлический стержень 10, к которому адгезивно приклеивается.

В диафрагме 7 нагнетаемая масса пиротехнического материала механически распределяется по каналам 8, а затем перемешивается в фильере 4, уплотняясь в кольцевом зазоре 5 на игле 6, формирующей центральный канал трубчатого покрытия. При этом происходит дополнительная пластификация смеси и структурная ее однородность.

Внутри автономных шнуров смеси, образовавшихся каналами 8 диафрагмы 7, пиротехнический материал перетирается в тонких слоях, частицы которого ориентируются вдоль лини подачи на металлический стержень 10, чем обеспечивается равномерность и однородность покрытия. Этому же способствует фрикционный нагрев материала при диспергировании диафрагмой 7, в результате чего повышается его текучесть.

Непрерывной подачей пиротехнического материала из емкости 2 металлический стержень 10 протягивается через полую иглу 6 из направляющей 9. При этом на выходе фильеры 4 образуется композитная структура в форме центрального металлического стержня 10 с приклеенным трубчатым пиротехническим покрытием ровной толщины, плотного и прочного.

После выхода металлического стержня 10 из фильеры 4 трубчатое покрытие отрезается.

Затем в направляющую устанавливают следующий металлический стержень 10 и цикл повторяется.

После технологической сушки материала покрытия на стеллажах при нормальной температуре бенгальские свечи готовы к употреблению и сохраняют свои служебные характеристики в течение длительного времени.

В предложенном устройстве возможно изготавливать бенгальские свечи с функциональным покрытием различного диаметра и не ограниченной протяженности, что расширяет номенклатуру изделий.

Опытные испытания изготовленных в описанном устройстве бенгальских свечей фактически подтвердили равномерное последовательное горение их пиротехнического покрытия при полном сгорании на стержне с устойчивым и ярким искрообразованием.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного устройства для прессования с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста-технолога по фейерверкам, показал, что она не известна, а с учетом возможности технического воспроизводства на промышленном предприятии, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

1. Устройство для прессования пиротехнического материала покрытия трубчатой формы, содержащее экструдер с формующим инструментом, установленным нормально в накопительной емкости, сообщающейся с фильерой, оснащенной центральной полой иглой, которая смонтирована с кольцевым рабочим зазором и предназначена для формирования осевого канала в трубчатом покрытии продольно-подвижного стержня, отличающееся тем, что полая игла закреплена на диафрагме, установленной между фильерой и накопительной емкостью, где размещена направляющая металлического стержня бенгальских свечей, при этом накопительная емкость расположена с эксцентриситетом относительно экструдера со смещением к фильере.

2. Устройство для прессования по п.1, отличающееся тем, что каналы диафрагмы выполнены наклонными к оси формующего инструмента.