Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Wachs und zum Einbringen desselben in einen Füllraum einer Spritzgussmaschine für Wachs, der die Form eines Hohlzylinders besitzt, an dessen Innenwandung ein Kolben satt passend anliegt, welcher mittels einer Einrichtung in dem Füllraum hin und her bewegbar ist.
Beim Spritzguss von Modellen für das Wachsausschmelz Feingiessverfahren soll luftfreies Wachs verwendet werden, weil die erzeugten Modelle sonst an ihrer Oberfläche Luftblasen besitzen, die im Gussstück reproduziert werden, das dann unbrauchbar ist. Im allgemeinen kann man mit den derzeit verwendeten Schmelzeinrichtungen kein gutes Wachs erhalten. Gewöhnlich wird das Wachs in beheizten Gefässen aufgeschmolzen, deren Inneres luftzugänglich ist, so dass Luft in das Wachs eintritt und es verunreinigt. Während des Aufschmelzens wird das Wachs vielfach mit rotierenden Rührern bewegt, die den Nachteil haben, dass sie Luft in das flüssige Wachs einführen.
Die Überführung des flüssigen Wachses aus der Wachsschmelzeinrichtung in den Füllraum einer Spritzgussmaschine für Wachs erfolgt im allgemeinen mit Hilfe eines Eimers, so dass weitere Luft eintreten kann, wenn das Wachs in den Eimer und aus diesem in den Füllraum gegossen wird. Durch die Erfindung sollen nun diese Schwierigkeiten auf einfache Weise sicher vermieden und die Erzeugung eines luftfreien flüssigen Wachses sowie der Transport dieses flüssigen Wachse im luftfreien Zustand in den Füllraum einer Spritzgussmaschin für Wachs ermöglicht werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen luftdichten Behälter mit einer zylindrischen Wandung, die aus einem gut wärmeleitenden Material besteht, welcher Behälter eine Öffnung für die Einführung von festem Wachs in den Behälter und eine abnehmbare Deckplatte zum luftdichten Verschliessen der Öffnung aufweist, ferner durch eine mit Teilen der zylindrischen Wandung des Behälters in wärmeübertragender Beziehung stehende Einrichtung zum Erhitzen des Wachses in dem Behälter, durch in wärmeübertragender Verbindung mit der zylindrischen Wandung des Behälters stehende, ins Innere des Behälters ragende Rippen, wobei diese Segmentform haben, in einer horizontalen Ebene an einander gegenüberliegenden Teilen der zylindrischen Wandung des Behälters angeordnet sind,
kurz vor der Achse des Behälters in parallelen Kanten enden und mehrere solcher Rippenpaare vertikal übereinander in dem Behälter angeordnet sind, durch eine Einrichtung zum Rühren des Wachses in dem Behälter unter Luftabschluss, die aus einer in axialer Richtung durch den Behälter verlaufenden vertikalen Welle mit radial nach aussen ragenden Flügeln besteht, die gemeinsam mit der Welle drehbar und so angeordnet sind, dass sie sich zwischen den Rippen bewegen, und dass die Flügel weiter derartige Abmessungen haben, dass sie axial den Behälter zwischen den parallelen Kanten der Rippenpaare passieren können, durch eine Einrichtung, um die Welle zu drehen, durch Kühlrippen, die in wärmeübertragender Verbindung mit der zylindrischen Wandung des Behälters stehen und von dieser nach aussen ragen, durch eine isolierende Abschirmung, die ausserhalb der Kühlrippen den Behälter umschliesst,
durch ein Gebläse, welches zwischen Behälter und Abschirmung einen Luftstrom über die Kühlrippen treibt, durch eine Vakuumerzeugungseinrichtung mit einer Absaug öffnung, die mit dem oberen Teil des Behälters in Verbindung steht, um Luft aus dem Behälter und dem darin enthaltenen Wachs abzusaugen, durch einen erhitzten Kanal, der unter Luftabschluss den unteren Teil des Behälters mit dem oberen Teil des Füllraums der Spritzgussmaschine verbindet, und ein Ventil zur Steuerung des Wachsflusses in diesem Kanal.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Mittelschnitt durch eine Wachsschmelzvorrichtung und durch eine Spritzgussmaschine für Wachs in solcher Anordnung bzw. Ausbildung, dass flüssiges Wachs unter Luftausschluss an der Schmelzvorrichtung in einen Füllraum überführt werden kann,
Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrösserten Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1, bei aus dem Schmelzbehälter ausgebautem Rührer, und
Fig. 4, 5 und 6 je eine vergrösserte Seiten-, Drauf- und Stirnansicht eines Rührerflügeis der Vorrichtung nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist auf der rechten Seite ein Mittelschnitt durch eine Wachsbehandlungsvorrichtung erkennbar. Ein allgemein zylindrischer Behälter 10 aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. Aluminium, ist oben und unten offen sowie einstückig mit einwärtsgerichteten Rippen 11 ausgebildet, die gemäss Fig. 3 allgemein die Form von Segmenten haben und sich paarweise von einander diametral gegenüberliegenden Teilen der Zylinderwand des Behälters 10 allgemein horizontal einwärts erstrecken und in parallelen Rändern Iln im Abstand von der Achse des Behälters enden.
Diese Rippenpaare sind auf verschiedenen Horizontalebenen in dem Behälter angeordnet. Fig. 1 zeigt fünf dieser Ebenen. In jeder Ebene mit zwei Rippen 11 ist gemäss Fig. 3 in der Mitte des Behälters eine allgemein rechteckige Öffnung 12' vorhanden. Wie nachstehend erläutert wird, sind die Flügel eines Rührers längs einer Tragwelle vertikal ausgerichtet. Die Rührflügel haben solche Aussenabmessungen, dass die Tragwelle mit den daran angebrachten Flügeln in Längsrichtung in den Behälter eingeführt werden kann.
Der Massstab der Fig. 5, die den Rührflügel in Draufsicht zeigt, ist grösser als der Massstab der Fig. 3, aus welcher die Grösse der Öffnung 12' ersichtlich ist. Der Behälter ist am Boden durch ein Bodengussstück 12 luftdicht verschlossen.
An seinem oberen Ende ist der Behälter durch eine Deckplatte 13 und eine Klappe 14 abgeschlossen, die in einem Scharnier 15 gelagert und mittels eines Handgriffes 16 betätigbar ist. Vorzugsweise wird die Klappe mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 17 dicht geschlossen gehalten, die in ein um einen vertikalen Halter 19 verschwenkbares Tragstück 18 eingeschraubt ist. Die Deckplatte 13 ist mittels eines Dichtungsringes 13a abgedichtet. Zwischen der Klappe 14 und dem oberen Rand des Behälters 10 kann gegebenenfalls noch eine weitere Dichtung angeordnet sein.
Zum Schmelzen des Wachses in dem Behälter 10 ist eine Einrichtung vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel von elektrischem Strom durchflossene Heizbänder 20 umfasst, welche satt passend an der Aussenwand des Behälters anliegen und mit einer (nicht gezeigten) elektrischen Stromquelle verbunden sind. Mit Hilfe der üblichen Regeleinrichtungen kann man die Temperatur auf jedem gewünschten Wert halten. Derartige Regeleinrichtungen sind hier nicht dargestellt; sie bilden keinen Bestandteil der Erfindung.
Es ist ferner eine Einrichtung zum Rühren des schmelzflüssigen Wachses in dem Behälter 10 ohne Einleitung von Luft in das Wachs vorgesehen. Fig. 1 zeigt ein einstückiges Gussstück, das vorzugsweise aus Aluminium besteht und fünf Sätze bzw. Gruppen von Flügeln 21 besitzt. Jeder Flügel hat zwei Arme. Die Teile 21a (Fig. 5) auf der einen Seite der Mittellinie sind gegenüber der Vertikalen in einer Richtung geneigt. Der Teil 21b auf der anderen Seite der Mittellinie ist gegenüber der Mittellinie in entgegengesetzter Richtung geneigt. Gemäss Fig. 6 beträgt der Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen etwa 30 , doch ist dieser Wert natürlich nicht von entscheidender Bedeutung.
Der Rührer ist durch eine Keilverbindung 22 mit einer vertikalen Welle 23 verbunden, die im Behälter 10 konzentrisch drehbar gelagert ist. Ein Lagerkörper 24 für die Welle hat die Form eines vertikalen Rohrs, das an seinem unteren Ende mit einem Flansch 25 verschweisst ist, der mittels einer Verschraubung 26 am Bodengussstück 12 befestigt ist. Der Lagerkörper 24 durchsetzt eine Vertikalbohrung 27 im Rührer. Eine Hülse 28 aus Nylon oder einem ähnlichen Material bewirkt eine Abdichtung zwischen der Bohrung und dem Lagerkörper 24. Zwischen dem oberen Ende des Lagerkörpers 24 und der Welle 23 befindet sich eine Dichthülse 29. Zwischen dem Flansch 25 und dem Bodengussstück 12 ist eine Dichtung in Form eines O-Ringes 30 angeordnet, um ein Entweichen von Wachs nach unten zu den darunter angeordneten, antreibenden Teilen zu verhindern.
Im Bodengussstück 12 ist ein Axiallager 31 eingesetzt, das an einer geeigneten Schulter der Welle 23 angreift. Ein weiteres Axiallager 31' ist zwischen dem oberen Ende des Rührers und der unteren Fläche der Deckplatte 13 angeordnet.
Ferner ist das obere Ende der Welle 23 in der Deckplatte 13 von einem Lager 32 umgeben.
Zum Drehantrieb der Welle 23 dient ein Motor 33, der über ein im Gehäuse 34 angeordnetes Getriebe eine vertikale Welle 35 antreibt. Der Motor 33 und das Getriebe 34 sind an der Unterseite eines Fortsatzes 12a des Bodengussstückes 12 angebracht. Diese Befestigung bildet keinen Bestandteil der Erfindung und ist deshalb hier nicht dargestellt. Es ist ferner eine (nicht gezeigte) Einrichtung zum Speisen des Motors 33 vorhanden. Zwischen der Welle 35 und dem unteren Ende der Welle 23 ist eine Antriebsverbindung 36 in Form einer Kupplung angeordnet, die bei Überlastung durchrutscht.
Zum Entlüften des Wachses in dem Behälter 10 dient eine Einrichtung, welche im Ausführungsbeispiel aus einer Vakuumpumpe 37 besteht, die von einem Tragstück 38 gehaltert ist und durch ein Rohr 39 mit einer in den oberen Teil des Behälters 10 mündenden Öffnung 40 in Verbindung steht.
Am Ende des Schmelzvorgangs hat das in dem Behälter 10 enthaltene Wachs oft eine höhere Temperatur, als sie für das Spritzen des Wachses erwünscht ist. Für ein deshalb u. U.
erforderliches Kühlen des Wachses von aussen ist eine isolierende Abschirmung 41 vorgesehen, welche den ganzen Behälter 10 umgibt und radial auswärts im Abstand zu Sätzen bzw. Gruppen von Kühlrippen 42 angeordnet ist, von denen sechs gezeigt sind. Diese sind mit dem Mantel des Behälters einstückig und erstrecken sich von ihm radial auswärts. Auf einem Tragstück 44 ist ein Gebläse 43 montiert, das durch ein Rohr 45 mit dem unteren Ende der Abschirmung 41 in Verbindung steht. Infolgedessen strömt Kühlluft zwischen der Abschirmung 41 und der Aussenwand des Behälters 10 mit ihren Rippen 42 aufwärts und tritt am oberen Ende der Abschirmung 41 aus, wodurch die über das Metall des Behälters und dessen einwärtsgerichtete Rippen übertragene Kühlwirkung der Rippen 42 unterstützt wird. In dieser Weise wird das Wachs schnell auf die gewünschte Temperatur abgekühlt.
Die ganze in der rechten Hälfte der Fig. 1 gezeigte Anordnung wird von einem geeigneten Gestell 46 getragen, das auf dem Boden stehen kann.
Am unteren Ende des Behälters 10 ist eine Austrittsöffnung oder sind mehrere Austrittsöffnungen für das schmelzflüssige Wachs vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Austrittsöffnungen 47 und 47' gezeigt, doch können Austrittsöffnungen in jeder gewünschten Anzahl vorgesehen werden. Jede Austrittsöffnung 47 und 47' ist mit einem Filter 48 bzw. 48' versehen, was gewährleistet, dass keine Verunreinigungen in die Wachsspritzeinrichtung gelangen. Jede Austrittsöffnung 47 bzw. 47' ist durch einen strichpunktiert angedeuteten geheizten Schlauch 49 bzw. 49' mit einer Spritzgussmaschine für Wachs verbunden.
Auf der linken Seite der Fig. 1 ist eine Spritzgussmaschine für Wachs gezeigt. Diese Maschine ist in der USA-Patentschrift 3 535 743 ausführlich beschrieben. Hier genügt die Feststellung, dass die Maschine einen Füllraum 50 enthält, in dessen oberen Teil das Wachs bei 51 unter Steuerung durch ein Ventil 52 gespritzt wird, das mit den Schläuchen 49 und 49' verbunden ist. Für den Spritzgiessvorgang wird das Wachs durch einen Kolben 53 unter Druck gesetzt, der dicht passend an der Innenwandung im unteren Teil des Füllraums 50 anliegt und unter der Wirkung eines über die Leitung 54 zugeführten Druckmittels aufwärts verschiebbar ist. An den oberen Teil des Füllraums 50 schliesst eine Spritzdüse 55 an, deren Kanal 56 stets mit dem im Füllraum 50 befindlichen Wachs in Verbindung steht.
Das linke Ende dieses Kanals ist durch ein Düsenmundstück 57 abgeschlossen, dessen Eintrittsöffnung 58 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung geschlossen ist und das von einer Feder 59 in dieser Ste#llung gehalten wird. Zum Durchführen eines Spritzgiessvorganges wird das Düsenmundstück 57 mit dem Steg einer Form in Verbindung gebracht.
Dann bewegt ein mit dem rechten Ende der Düse 55 verbundener Antrieb 60 die ganze Anordnung ausser dem Mundstück 57 nach links, wobei sich die Öffnung 58 zusammen mit dem Düsenmundstück 57 relativ zu der Düse 55 nach rechts bewegt, bis Wachs durch den Kanal 56 und die Öffnung 58 in einen zentralen Kanal 57a des Düsenmundstückes 57 eintreten und aus diesem austreten kann. Ein Rührer 61 kann mittels eines Antriebes 62 vertikal hin und her bewegt werden.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung dürfte jetzt ohne weiteres verständlich sein. Bei abgenommener Deckplatte 13 und offener Klappe 14 wird loses Wachs in den Behälter 10 eingebracht. Dann werden die Heizbänder 20 gespeist, so dass das Wachs schnell zu schmelzen beginnt, indem Wärme durch mehrere der segmentförmigen Rippen 11 radial einwärts geleitet wird. Der Motor 33 wird eingeschaltet und treibt über die Kraftübertragung 34, 35 und 36 die Welle 23, so dass die Rührflügel 21 umlaufen. Wenn der Behälter 10 mit der gewünschten Wachsmenge gefüllt ist, wird die Deckplatte 13 aufgesetzt und mit Schrauben 13b gesichert. Danach wird die Klappe 14 geschlossen und mit der Klemmvorrichtung 17 in dieser Stellung gehalten. Durch Betätigung der Vakuumpumpe 37 wird das Wachs in dem Behälter entlüftet, während es unter ständigem Rühren erhitzt wird.
Sobald das Wachs vollständig geschmolzen ist, lässt man es auf eine zum Spritzen geeignete Temperatur abkühlen.
Diese Abkühlung kann durch Kühlluft unterstützt werden, die vom Gebläse 43 abgegeben wird, im Inneren der Abschirmung 41 strömt und über die Rippen 42 und 11 eine Abkühlung des Wachses im Behälter 10 auf die gewünschte Temperatur bewirkt. Die Temperatur des Wachses wird mittels eines geeigneten Messinstrumentes ermittelt, das in dem Wachs im Behälter 10 eingetaucht, in den Zeichnungen jedoch nicht gezeigt ist. Vor dem Füllen des Füllraumes 50 der Spritzgussmaschine für das Wachs wird der Kolben 53 infolge einer Druckbeaufschlagung aus der Leitung 54 in eine obere Stellung gebracht, in der er die Unterseite des Rührers 61 berührt. Dann wird das Ventil 52 geöffnet und der hydraulische Kolbentrieb 62 betätigt, so dass er mittels der Kolbenstange 61a den Rührer 61 abwärtsbewegt.
Dadurch wird auch der Kolben 53 abwärtsgedrückt, wobei der Kanal 54 offen ist und das Druckmittel aus dem Raum unter dem Kolben 53 jetzt von diesem abströmen kann. Dabei erzeugt der Kolben 53 eine so starke Saugkraft, dass schmelzflüssiges Wachs aus dem Behälter 10 durch 47,49 und 51, 52 in den Füllraum 50 fliesst, ohne dass dabei Luft in das Wachs eintritt. Wenn der Füllraum 50 genügend gefüllt ist, wird das Ventil 52 wieder geschlossen.
Das in dem Behälter 10 enthaltene schmelzflüssige Wachs ist frei von Luft. Es wird auch unter Luftausschluss in den Füllraum 50 der Spritzgussmaschine für Wachs überführt, so dass für das Einspritzen durch das Düsenmundstück 57 in die Form vollständig entlüftetes Wachs zur Verfügung steht.