CH710347A2 - Ventileinrichtung zum Entlüften von Druckgiessformen. - Google Patents

Abstract

Die Ventileinrichtung (1) zum Entlüften von Druckgiessformen ist mit einem zweiteiligen Ventilgehäuse (2) versehen. In den vorderen Gehäuseteil (2a) ist ein mittels eines Entlüftungsventils (7) verschliessbarer Entlüftungskanal (3, 5) eingelassen. Im Gehäuse (2) ist eine Betätigungsvorrichtung (14) zum Betätigen eines Ventilkolbens (8) des Entlüftungsventils (7) aufgenommen. Die Betätigungsvorrichtung (14) weist einen giessmaterialbetätigten Kraftaufnehmer (15) und ein Kraftübertragungsorgan (20) zum Übertragen der Schliessbewegung des Kraftaufnehmers (15) auf den Ventilkolben (8) des Entlüftungsventils (7) auf. Die Betätigungsvorrichtung (14) ist zudem mit einem Federpaket (23) zur Rückführung der Betätigungsvorrichtung (14) und zum Ausstossen des Steigers versehen. Der vordere Gehäuseteil (2a) ist mit einer zumindest den Kopfteil (9) des Ventilkolbens (8) umgebenden ersten Hülse (26) und einer zumindest den Kopfteil (16) des Kraftaufnehmers (15) umgebenden weiteren Hülse (31) versehen. Beide Hülsen (26, 31) sind dabei härter als der vordere Gehäuseteil (2a).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zum Entlüften von Druckgiessformen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Um beim Druckgiessen Luft- bzw. Gaseinschlüsse im fertigen Gussteil zuverlässig verhindern zu können, wird die Giessform bzw. deren Formhohlraum – Kavität – während des Giessvorgangs zwangsweise entlüftet. Dabei muss nicht nur die in den Hohlräumen der Giessmaschine und der Giessform vorhandene Luft entweichen können, sondern es muss darüber hinaus auch sichergestellt werden, dass auch die aus der flüssigen Giessmasse austretenden Gase entweichen können.

[0003] Eine Problematik beim Entlüften von Druckgiessformen besteht darin, dass unter allen Umständen verhindert werden muss, dass die flüssige Giessmasse in die Umgebung austreten kann. Um dies zu verhindern werden Ventileinrichtungen eingesetzt, welche mit einem mit dem Formhohlraum der Druckgiessform verbundenen Entlüftungskanal, einem im Entlüftungskanal angeordneten Entlüftungsventil und einer Betätigungsvorrichtung zum Schliessen des Entlüftungsventils versehen sind. Neben fremdbetätigten sind auch giessmaterialbetätigte Ventileinrichtungen bekannt. Letztere verfügen über eine Betätigungsvorrichtung, die einen giessmaterialbetätigten Kraftaufnehmer und ein Kraftübertragungsorgan zum Übertragen der Schliessbewegung vom Kraftaufnehmer auf das Entlüftungsventil aufweist. Eine solche Ventileinrichtung ist aus der EP 0 612 573 A2 bekannt. Obwohl eine derartige Ventileinrichtung sehr zuverlässig arbeitet und sich damit sehr schnelle Schliesszeiten realisieren lassen, wäre es wünschenswert, wenn die Ventileinrichtung an den hoch beanspruchten Stellen spezifischer an die Anforderungen angepasst werden könnte.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventileinrichtung zum Entlüften von Druckgiessformen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, welche verschleissfest jedoch trotzdem vergleichsweise günstig in der Herstellung ist.

[0005] Diese Aufgabe wird mit einer gemäss dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildeten Ventileinrichtung gelöst.

[0006] Indem der vordere Gehäuseteil mit einer zumindest den Kopfteil des Ventilkolbens umgebenden ersten Hülse und/oder einer zumindest den Kopfteil des Kraftaufnehmers umgebenden weiteren Hülse versehen ist, wobei die jeweilige Hülse härter ist als der vordere Gehäuseteil, wird das Gehäuse gezielt an den hoch beanspruchten Stellen verstärkt.

[0007] Bevorzugte Weiterbildungen der Ventileinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 umschrieben.

[0008] So ist bei einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass die jeweilige Hülse in eine in den vorderen Gehäuseteil eingelassene Bohrung eingesetzt ist, wobei sich die jeweilige Bohrung in Richtung des hinteren Gehäuseteils im Durchmesser verkleinert, und wobei am Übergang vom grösseren zum kleineren Durchmesser eine Stufe gebildet wird, an der die jeweilige Hülse mit einem mit der Stufe korrespondierenden Absatz zur Anlage kommt. Mit einer solchen Ausbildung wird die jeweilige Hülse einerseits in axialer Richtung exakt positioniert. Zudem wird sichergestellt, dass die jeweilige Hülse auch beim Einwirken von sehr hohen Kräften, wie sie beim Druckgiessen auftreten, nicht verschoben wird.

[0009] Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Kopfteil des Kraftaufnehmers zylindrisch ausgebildet, wobei die Stirnfläche des Kopfteils scharfkantig in die Mantelfläche übergeht. Diese Ausbildung soll sicherstellen, dass sich keine Metallpartikel zwischen dem Kopfteil des Kraftaufnehmers und der Innenfläche der jeweiligen Hülse verklemmen.

[0010] Vorzugsweise ist auch der Ventilkolben des Entlüftungsventils am vorderen Ende mit einem zylindrischen Kopfteil versehen, dessen Stirnfläche scharfkantig in dessen Mantelfläche übergeht. Auch hierdurch soll sichergestellt werden, dass sich keine Metallpartikel zwischen dem Kopfteil des Ventilkolbens und der Innenfläche der zugehörigen Hülse verklemmen.

[0011] Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind sowohl die Hülse(n) wie auch der Entlüftungskanal in dem vorderen Gehäuseteil angeordnet sind. Diese Ausbildung bietet im Hinblick auf eine rationelle bzw. kostengünstige Fertigung Vorteile.

[0012] Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Betätigungsvorrichtung eine Mitnehmerscheibe auf, welche zwischen dem Federpaket und einem Bund des Kraftaufnehmers angeordnet ist. Eine Mitnehmerscheibe als Teil der Betätigungsvorrichtung hat sich insbesondere bei hohen Beanspruchungen besonders bewährt.

[0013] Indem die Betätigungsvorrichtung mit einer beweglichen Druckplatte versehen ist, an welcher das Federpaket zur Rückführung der Betätigungsvorrichtung und/oder zum Ausstossen des Steigers abgestützt ist, kann auch dieses Teil spezifisch an die hohen Anforderungen bezüglich Verschleiss angepasst werden.

[0014] Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Betätigungsvorrichtung ein pneumatisches Schliessorgan mit einem in einer Bohrung des Gehäuses aufgenommenen Arbeitskolben und einer Einlassdüse auf, wobei die Einlassdüse einen zentralen Luftauslass und ein den Luftauslass umgebendes Dichtorgan aufweist, an welchem sich der Arbeitskolben mit seiner Stirnseite in der Schliessstellung anlegt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Arbeitskolben in der vorderen Schliessstellung dichtend an der Einlassdüse zur Anlage kommt und zwar auch dann, wenn er beispielsweise etwas schräg in der Bohrung aufgenommen wäre.

[0015] Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Kraftaufnehmer neben dem zylindrischen Kopfteil zumindest zwei weitere zylindrische Abschnitte auf, welche beiden Abschnitte in der Hülse geführt sind. Eine solche Ausbildung hat den Vorteil, dass der Kraftaufnehmer mit seinem Kopfteil sehr genau in der Hülse geführt ist.

[0016] Zudem können diese hoch beanspruchten Führungsabschnitte exakt auf die Hülse abgestimmt werden.

[0017] Vorzugsweise steht die Stirnseite des Ventilkolbens und/oder des Kraftaufnehmers im zurückgeschobenen Zustand um 0.01 bis 1 mm über die zur Frontfläche des Gehäuses gerichtete Stirnseite der zugehörigen Hülse vor. Eine solche Ausbildung hat sich insbesondere im Hinblick auf das Ausstossen des Steigers durch den Kraftaufnehmer bzw. den Ventilkolben bewährt, zumal das Giessmaterial bei dieser Ausbildung nicht in die dem Kraftaufnehmer bzw. dem Ventilkolben zugeordnete Hülse eindringen kann.

[0018] Eine weitere bevorzugte Ausführung der Ventileinrichtung sieht vor, dass die der Führung des Ventilkolbens dienende Hülse mit einer radialen Bohrung versehen ist, über welche der Innenraum der Hülse mit dem Auslasskanal verbunden ist, und dass der Ventilkolben zwei Führungsabschnitte aufweist, wobei der eine Führungsabschnitt vor der radialen Bohrung und der andere Führungsabschnitt hinter der radialen Bohrung angeordnet ist und wobei der vor der radialen Bohrung angeordnete Führungsabschnitt mit axialen Durchbrüchen versehen ist. Diese Ausbildung ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, die Gase über den Ventilkolben abzusaugen.

[0019] Vorzugsweise ist der Arbeitshub des Kraftaufnehmers auf weniger als 2 mm begrenzt. Dadurch kann die vom flüssigen Giessmaterial auf den Kraftaufnehmer bzw. die gesamte Betätigungsvorrichtung übertragene kinetische Energie in vorgegebenen Grenzen gehalten werden.

[0020] Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Ventileinrichtung ist vorgesehen, der Arbeitshub des Ventilkolbens zumindest dem 3-fachen Arbeitshub des Kraftaufnehmers entspricht, wobei der Ventilkörper über den Arbeitshub des Kraftaufnehmers hinaus im Freilauf beweglich ist. Diese Ausbildung ermöglicht es, den Arbeitsweg des Ventilkörpers grösser und unabhängig vom Arbeitshub des Kraftaufnehmers zu gestalten.

[0021] Bei einer alternativen Weiterbildung weist die Betätigungsvorrichtung als Kraftübertragungsorgan eine Mitnehmerscheibe auf, welche zusammen mit dem Kraftaufnehmer einstückig ausgebildet ist. Dies ist eine besonders kostengünstig realisierbare Alternative der Ventileinrichtung, welche sich insbesondere dann eignet, wenn das Giessmaterial nicht mit sehr hoher kinetischer Energie auf den Kraftaufnehmer auftrifft.

[0022] Bei einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung sind sowohl der Ventilkolben wie auch der Arbeitskolben mittels je einer Druckfeder in Richtung der vorgeschobenen Offenstellung belastet. Dadurch kann eine gleichmässigere Kräfte-Beaufschlagung der Mitnehmerscheibe in Richtung der vorgeschobenen Offenstellung erreicht werden.

[0023] Schliesslich ist bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Ventilvorrichtung zumindest ein fremdbetätigter Schliesskolben vorgesehen, mittels welchem das Kraftübertragungsorgan und zumindest der damit gekoppelte Ventilkolben in die Schliessstellung verschiebbar sind. Eine solche Ausbildung hat den Vorteil, dass das Schliessen des Entlüftungsventils auch fremdbetätigt zu einem frei bestimmbaren Zeitpunkt erfolgen kann. Ein fremd betätigtes Schliessen des Entlüftungsventils bietet sich beispielsweise für Versuchszwecke und insbesondere am Anfang eines Giessvorgangs an, namentlich bis sich die Temperaturen der verschiedenen Teile innerhalb der Ventileinrichtung eingependelt haben.

[0024] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt: <tb>Fig. 1<SEP>einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ventileinrichtung; <tb>Fig. 2<SEP>einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ventileinrichtung; <tb>Fig. 3<SEP>einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ventileinrichtung;

[0025] Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die dem Entlüften von Druckgiessformen dienende Ventileinrichtung 1. Da das grundlegende Prinzip einer derartigen Ventileinrichtung aus der EP 0 612 573 A1 bekannt ist, wird nachfolgend insbesondere nur auf deren wesentliche Elemente bzw. erfindungsgemäss gestaltete Teile eingegangen.

[0026] Die Ventileinrichtung 1 weist ein Ventilgehäuse 2 auf, das einen vorderen Gehäuseteil 2a und einen hinteren Gehäuseteil 2b aufweist. Die beiden Gehäuseteile 2a, 2b sind über nicht näher dargestellte Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben miteinander verbunden. Das Ventilgehäuse 2 ist mit einem Entlüftungskanal versehen, der aus einem auf der Unterseite in den vorderen Gehäuseteil 2a mündenden Einlasskanal 3 und einem nach oben aus dem vorderen Gehäuseteil 2a führenden Auslasskanal 5 besteht. Der Einlasskanal 3 wird mit dem zu entlüftenden Formhohlraum der Druckgiessform verbunden, während der Auslasskanal 5 üblicherweise an einer Absaugvorrichtung angeschlossen wird. Im Ventilgehäuse 2 ist ein Entlüftungsventil 7 angeordnet, mittels welchem der Auslasskanal 5 gegenüber dem Einlasskanal 3 geschlossen werden kann. Zur Frontfläche 4 des Gehäuses 2 hin ist der Einlasskanal 3 offen, wobei an der Frontfläche 4 ein sogenannter Kompensator angebracht wird, der das Gehäuse 2 nach vorne abdichtet jedoch nicht näher dargestellt ist.

[0027] Das Entlüftungsventil 7 weist einen Ventilkolben 8 auf, welcher über eine Betätigungsvorrichtung 14 zwischen einer vorderen Offen- und einer hinteren Schliessstellung verschoben werden kann. Die Betätigungsvorrichtung 14 umfasst im Wesentlichen einen Kraftaufnehmer 15, ein Kraftübertragungsorgan in der Form einer Mitnehmerscheibe 20, eine ruhende Druckplatte 22, eine bewegliche Druckplatte 24, ein zwischen den beiden Druckplatten 22, 24 angeordnetes Federpaket 23 sowie ein pneumatisches Schliessorgan 36. Die Mitnehmerscheibe 20 wird von zwei dem Spannen des Federpakets 23 dienenden Stösseln durchsetzt, welche jedoch nicht dargestellt sind. Die Stössel stehen in der Grundstellung über die Frontfläche 4 des Gehäuses 2 vor. Beim Anbringen des Kompensators werden die Stössel nach hinten gedrückt und spannen dabei das Federpaket 23.

[0028] Des Weiteren kann die Betätigungsvorrichtung 14 noch einen oder mehrere fremdbetätigte, Vacustop genannte Schliesskolben 21 umfassen, welcher bzw. welche pneumatisch arbeiten, wobei an dieser Stelle nicht detailliert darauf eingegangen wird. Ein einzelner Schliesskolben 21 ist aus dieser Darstellung nur andeutungsweise ersichtlich. Der genannte Schliesskolben 21 wird fremdbetätigt, vorzugsweise pneumatisch, und dient dazu, am Anfang eines Giesszyklus den Ventilkolben 8 rechtzeitig zu schliessen. Der Start des Schliessvorgangs erfolgt mittels eines externen Signals.

[0029] Die beiden Gehäuseteile 2a, 2b bestehen aus einem temperaturbeständigen Material, vorzugsweise Stahl. Besonders bevorzugt sind die Gehäuseteile 2a, 2b aus einem Warmarbeitsstahl wie beispielsweise 1.2343 ESU gefertigt. Um das Gehäuse 2 an den hoch beanspruchten Stellen, namentlich im Bereich des Ventilkolbens 8 des Entlüftungsventils 7 wie auch des Kraftaufnehmers 15 der Betätigungsvorrichtung 14, an die spezifischen Anforderungen anzupassen, sind in den vorderen Gehäuseteil 2a zwei Hülsen 26, 31 eingesetzt, welche jeweils den Vorderteil – Kopfteil 9, 16 – des Ventilkolbens 8 bzw. des Kraftaufnehmers 15 umschliessen. Sowohl die erste Hülse 26 wie auch die weitere Hülse 31 sind vorzugsweise aus einem verschleissbeständigen Werkzeugstahl wie beispielsweise einem Kaltarbeitsstahl K340 gefertigt. Jedenfalls sind die beiden Hülsen 26, 31 aus einem Material gefertigt, das wesentlich härter sowie abrieb- und verschleissfester ist, als die beiden Gehäuseteile 2a, 2b.

[0030] Die jeweilige Hülse 26, 31 ist in je eine in den vorderen Gehäuseteil 2a eingelassene Bohrung 28, 33 eingesetzt. Um die Hülsen 26, 31 in axialer Richtung exakt positionieren zu können, sind beide Bohrungen 28, 33 wie auch beide Hülsen 26, 31 mit je einem Absatz 27, 32 bzw. einer Stufe 29, 34 versehen. Durch die Stufe 29, 34 der jeweiligen Bohrung 28, 33 vergrössert sich der Durchmesser der zugehörigen Bohrung 28, 33 zur Frontfläche 4 hin. Anders ausgedrückt verkleinert sich die jeweilige Bohrung 28, 33 in Richtung des hinteren Gehäuseteils 2b im Durchmesser, wobei am Übergang vom grösseren zum kleineren Durchmesser die genannte Stufe 29, 34 gebildet wird, an der die jeweilige Hülse 26, 31 mit dem mit der Stufe 29, 34 korrespondierenden Absatz 27, 32 zur Anlage kommt. Bei einer solchen Ausbildung muss die jeweilige Hülse 26, 31 von der Frontfläche 4 her in die zugehörige Bohrung 28, 33 eingepresst werden. Beim Einpressen kommt dann der Absatz 27, 32 der jeweiligen Hülse 26, 31 an der Stufe 29, 34 der zugehörigen Bohrung 28, 33 zur Anlage, wodurch die jeweilige Hülse 26, 31 in axialer Richtung exakt positioniert wird. Zugleich wird sichergestellt, dass die jeweilige Hülse 26, 31 auch beim Einwirken von Kräften auf die vordere, zur Frontfläche 4 hin gerichtete Stirnseite nicht weiter nach innen in Richtung der hinteren Gehäusehälfte 2b in das Gehäuse 2 geschoben werden kann. Dies ist deshalb wichtig, da beim Druckgiessen das Giessmaterial – Metall – mit einer hohen kinetischen Energie aus dem Einlasskanal 3 auf die vordere Stirnseite der jeweiligen Hülse 26, 31 trifft.

[0031] Die der Führung des Ventilkolbens 8 dienende Hülse 26 ist mit einer radialen Bohrung 30 versehen, über welche der Innenraum der Hülse 26 mit den Auslasskanal 5 verbunden ist. Der Kraftaufnehmer 15 ist mit einem Bund 19 versehen, an dem sich die Mitnehmerscheibe 20 bei der nach vorne gerichteten Bewegung kraftschlüssig anlegt. In die Rückseite des vorderen Gehäuseteils 2a ist eine runde Vertiefung zur Aufnahme des Bundes 19 des Kraftaufnehmers 15 in der hier gezeigten, vorgeschobenen Stellung eingelassen. Die Rückseite der Hülse 31 reicht in axialer Richtung bis an die genannte Vertiefung in dem vorderen Gehäuseteil 2a heran.

[0032] Der vordere Teil des Ventilkolbens 8 ist zur Führung in der Hülse 26 mit einem vorderen Führungsabschnitt 11 und einem hinteren Führungsabschnitt 12 versehen. Der vordere Führungsabschnitt 11 ist mit axialen Durchbrüchen 11a versehen. Über diese Durchbrüche 11a können bei geöffnetem Entlüftungsventil 7 Gase aus dem Einlasskanal 3 in den Auslasskanal 5 strömen.

[0033] Der im geöffneten Zustand dargestellte Ventilkolben 8 des Entlüftungsventils 7 besitzt einen Kopfteil 9 mit einer zylindrisch ausgebildeten Mantelfläche 10. Der Aussendurchmesser des Kopfteils 9 ist exakt auf den Innendurchmesser der zugehörigen Hülse 26 abgestimmt. Die Stirnfläche dieses Kopfteils 9 geht scharfkantig in dessen Mantelfläche 10 über, wie nachfolgend noch näher erläutert wird

[0034] Der Kraftaufnehmer 15 der Betätigungsvorrichtung 14 besitzt drei zylindrische Abschnitte 16, 18 mittels welchen er in der Hülse 31 geführt ist. Der zum Entlüftungskanal 3 gerichtete vordere Abschnitt 16 bildet den Kopfteil des Kraftaufnehmers 15, der mit einer zylindrisch ausgebildeten Mantelfläche 17 versehen ist. Der Aussendurchmesser des vorderen Abschnitts 16 ist wiederum exakt auf den Innendurchmesser der zugehörigen Hülse 31 abgestimmt. Die Stirnfläche dieses Kopfteils geht ebenfalls scharfkantig in die Mantelfläche 17 des vorderen Abschnitts 16 über.

[0035] Unter dem Begriff «scharfkantig» wird im vorliegenden Beispiel verstanden, dass zwischen der Stirnfläche und der Mantelfläche 10, 17 des Vorderteils des Ventilkolbens 8 bzw. des Kraftaufnehmers 15 keine nennenswerte Anfasung oder Abrundung vorgesehen ist. Es versteht sich, dass scharfkantig nicht eine exakt scharfe Kante bedeutet, sondern dass bis zu einem gewissen Grad eine kleine Phase oder ein kleiner Radius von beispielsweise einigen wenigen Zehntelmillimetern möglich sind. Der Unterschied zwischen einem scharfkantigen Übergang und einer Anfasung besteht darin, dass im geschlossenen Zustand des Ventilkolbens 8 bzw. Kraftaufnehmers 15 das flüssige Giessmaterial keinen ringförmigen, konischen Mantel um die Vorderseite des Ventilkolbens 8 bzw. Kraftaufnehmers 15 und der Innenseite der jeweiligen Hülse 26, 31 bilden kann. Ein solcher ringförmiger Mantel hat durch das kleine Volumen die Tendenz, sehr schnell zu erstarren. Zudem besteht bei einer Anfasung die Gefahr, dass sich der gebildete ringförmige Mantel bzw. Teile oder Partikel davon, insbesondere bei einer nach vorne gerichteten Schiebebewegung des Ventilkolbens 8 bzw. Kraftaufnehmers 15, zwischen dem jeweiligen Kopfteil 9, 16 und der Innenfläche der jeweiligen Hülse 26, 31 verklemmen kann, was natürlich nachteilig ist und einen erhöhten Verschleiss bewirkt. Durch die scharfkantige Ausbildung kann dies vermieden werden. Eine scharfkantige Ausbildung des jeweiligen Kopfteils 9, 16 kann insbesondere im Zusammenhang mit einer gehärteten, den Kopfteil 9, 16 umschliessenden Hülse 26, 31 realisiert werden, zumal die zugehörigen Teile 9, 26; 16, 31 sehr exakt dimensioniert und aufeinander abgestimmt werden können.

[0036] Das pneumatische Schliessorgan 36 der Betätigungsvorrichtung 14 besitzt einen Arbeitskolben 37, der in einer Bohrung 35 des Gehäuses 2 aufgenommen und mittels einer Druckfeder 38 in Richtung des vorderen Gehäuseteils 2a belastet ist. Mittels der Druckfeder 38 wird somit die Betätigungsvorrichtung 14 in der vorderen Offenstellung gehalten. Des Weiteren umfasst das Schliessorgan 36 eine Einlassdüse 39, die mit einem zentralen Luftauslass (nicht ersichtlich) versehen ist. An der Stirnseite der Einlassdüse 39 ist ein den Luftauslass umgebendes Dichtorgan 40 angeordnet, an welchem sich der Arbeitskolben 37 mit seiner Stirnseite in der Schliessstellung anlegt. Dieses Dichtorgan 40 soll sicherstellen, dass der Arbeitskolben 37 in der vorderen Stellung dichtend an der Einlassdüse 39 zur Anlage kommt und zwar auch dann, wenn beispielsweise die Bohrung 35 nicht symmetrisch abgenutzt wird und die Stirnseite des Arbeitskolbens 37 dadurch etwas schräg steht.

[0037] Das pneumatische Schliessorgan 36 dient insbesondere dazu, den Ventilkolben 8 in der durch den Kraftimpuls des Kraftaufnehmers 15 erreichten Schliessstellung zu halten.

[0038] Da die Funktion der Ventileinrichtung aus der eingangs erwähnten EP 0 612 573 A1 bekannt ist, wird nachfolgend nur kurz auf deren Wirkungsweise eingegangen. Bei geöffnetem Entlüftungsventil 7 können über den Auslasskanal 5 der Ventileinrichtung Gase aus dem Formhohlraum der Druckgiessform abgesaugt werden. Die Gase strömen dabei über den Einlasskanal 3 und das geöffnete Entlüftungsventil 7 in die Hülse 26, wo sie über deren radiale Bohrung 30 in den Auslasskanal 5 gelangen, der mit einer nicht näher dargestellten Absaugvorrichtung verbunden ist. Sobald der Formhohlraum der Druckgiessform mit Giessmaterial gefüllt ist, entweicht das flüssige Giessmaterial über den Entlüftungskanal und dringt über den Einlasskanal 3 in die Ventileinrichtung bis zu dem Kraftaufnehmer 15 vor. Durch die kinetische Energie des sich mit hoher Geschwindigkeit fortbewegenden Giessmaterials wird der Kraftaufnehmer 15 durch das auf dessen Stirnseite auftreffende Giessmaterial schlagartig nach hinten in Richtung des hinteren Gehäuseteils 2b geschoben. Durch den an der Mitnehmerscheibe 20 anliegenden Bund 19 des Kraftaufnehmers 15 wird die Mitnehmerscheibe 20 ebenfalls nach hinten geschoben. Die Mitnehmerscheibe 20 zieht dabei zugleich den Ventilkolben 8 des Entlüftungsventils 7 wie auch den Arbeitskolben 37 des pneumatischen Ventils 36 mit. Damit ist das Entlüftungsventil 7 geschlossen und es kann kein Giessmaterial in den Auslasskanal 5 gelangen bzw. aus der Ventileinrichtung 1 austreten.

[0039] Der Arbeitshub des Kraftaufnehmers 15 ist auf einen Bruchteil des Arbeitswegs des Ventilkolbens 8 des Entlüftungsventils 7 bzw. der Betätigungsvorrichtung 14 begrenzt. Vorzugsweise ist der Arbeitshub des Kraftaufnehmers 15 auf höchstens einen Drittel des Arbeitswegs des Ventilkolbens 8 beschränkt. Umgekehrt heisst dies, dass der Arbeitsweg des Ventilkolbens 8 zumindest dem 3-fachen Arbeitshub des Kraftaufnehmers 15 entspricht. Nachdem sich der Kraftaufnehmer 15 mit seiner Rückseite an dem hinteren Gehäuseteil 2b angelegt hat, bewegt sich die Betätigungsvorrichtung 14 im Freilauf weiter nach hinten, bis die entsprechenden Elemente an dem jeweiligen Anschlag zur Anlage kommen. Die vom Kraftaufnehmer 15 auf die Elemente der Betätigungsvorrichtung 14 übertragene kinetische Energie reicht jedenfalls aus, um deren Elemente, namentlich die Mitnehmerscheibe 20 zusammen mit dem Ventilkolben 8 und dem Arbeitskolben 37 bis an ihre rückwärtigen Anschläge zu bewegen, wobei die übertragene Energie natürlich auch ausreicht, um die Kraft der Druckfeder 38 zu überwinden. Allerdings wird die nach hinten gerichtete Bewegung der Betätigungsvorrichtung 14 dadurch unterstützt, dass der Arbeitskolben 37 von der Einlassdüse 39 abgehoben hat und die aus der Einlassdüse 39 in die Bohrung 41 einströmende Druckluft den Arbeitskolben nach hinten drückt. Allerdings dient das pneumatische Schliessorgan 36 primär dazu, die Betätigungsvorrichtung 14 in der hinteren Schliessstellung zu halten. Das pneumatische Schliessorgan 36 ist dazu derart dimensioniert, dass der auf die Stirnseite des Arbeitskolbens 37 einwirkende Druck ausreicht, um den Arbeitskolben 37, und damit die gesamte Betätigungsvorrichtung 14, entgegen der Kraft der Druckfeder 38 in der hinteren Schliessstellung zu halten.

[0040] Am Ende eines Giessvorgangs wird der Kompensator (nicht dargestellt) von der Frontfläche 4 entfernt. Dabei werden die Stössel (nicht dargestellt) freigegeben, wodurch sich das Federpaket 23 entspannen kann. Das Federpaket 23 drückt dann die bewegliche Druckplatte 24 gegen die Mitnehmerscheibe 20, welche ihrerseits den Ventilkolben 8, den Kraftaufnehmer 15 und den Arbeitskolben 37 nach vorne in Richtung der Frontfläche 4 drückt. Der Ventilkolben 8 und der Kraftaufnehmer 15 drücken dabei auf die innerhalb des Ventilgehäuses 2 in dem Einlasskanal 3 erstarrte Giessmasse – Steiger – und stossen diese nach vorne aus dem Ventilgehäuse 2 aus. Das Federpaket 23 dient damit der Rückführung der Betätigungsvorrichtung 14 wie auch dem Ausstossen der erstarrten Giessmasse.

[0041] Das Ausstossen der erstarrten Giessmasse wird durch die «scharfkantige» Ausbildung des Ventilkolbens 8 und des Kraftaufnehmers 15 begünstigt, indem bei der nach vorne gerichteten Schiebebewegung des Ventilkolbens 8 bzw. Kraftaufnehmers 15 das erstarrte und sich ggf. in der jeweiligen Hülse befindliche Giessmaterial vollständig entfernt wird. Da sowohl der Ventilkolben 8 wie auch die Hülse 26 aus einem sehr harten Material gefertigt sind und der Aussendurchmesser des Kopfteils 9 des Ventilkolbens 8 exakt auf den Innendurchmesser der zugehörigen Hülse 26 abgestimmt ist, namentlich nur um wenige hundertstel Millimeter kleiner ist und ausserdem auch die Stirnfläche des Kopfteils 9 scharfkantig in die Mantelfläche 10 übergeht, können insbesondere auch kleine und kleinste Metallpartikel aus der Hülse 26 entfernt werden. Gleiches trifft auf den Kraftaufnehmer 15 mit zugehöriger Hülse 31 zu.

[0042] Alternativ oder zusätzlich kann der Kraftaufnehmer 15 derart dimensioniert und auf die Hülse 31 abgestimmt werden, dass die Stirnseite des Kraftaufnehmers 15 im zurückgeschobenen Zustand um 0.01 bis 1mm über die zur Frontfläche 4 des Gehäuses 2 gerichtete Stirnseite der zugehörigen Hülse 31 vorsteht. Dadurch kann verhindert werden, dass überhaupt Giessmaterial in die Hülse 31 eindringt. Gleiches trifft auf den Ventilkolben 8 zu, indem dieser derart dimensioniert und auf die Hülse 26 abgestimmt ist, dass dessen Kopfteil 9 im zurückgeschobenen Zustand um ca. 0.01 bis 1mm über die zur Frontfläche 4 des Gehäuses 2 gerichtete Stirnseite der zugehörigen Hülse 26 vorsteht.

[0043] Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ventileinrichtung, wobei nachfolgend insbesondere nur auf die im Vergleich zum vorgängigen Ausführungsbeispiel vorhandenen Unterschiede eingegangen wird. So besteht ein wesentlicher Unterschied zu dem vorgängigen Ausführungsbeispiel darin, dass der Kraftaufnehmer 15a und die Mitnehmerscheibe 20a nicht separate Bauteile bilden, sondern aus einem Stück bestehen. Die Mitnehmerscheibe 20a weist auch keinen rückwärtigen Fortsatz auf, sondern an der Rückseite der Mitnehmerscheibe 20a ist eine als Rückstellfeder dienende Druckfeder 43 abgestützt, welche dem Rückführen der Betätigungsvorrichtung 14 in die vorgeschobene Offenstellung dient. Zudem ist ein Schliesskolben 21a ersichtlich, mittels welchem die Mitnehmerscheibe 20a nach hinten geschoben werden kann. Ein Zurückschieben der Mitnehmerscheibe 20a bewirkt auch ein Schliessen des damit gekoppelten Entlüftungsventils 7. Vorzugsweise sind zwei Schliesskolben 21a vorgesehen, welche beispielsweise horizontal nebeneinander oder diagonal – schräg – untereinander angeordnet sind, wobei aus dieser Darstellung nur ein Schliesskolben 21a ersichtlich ist. Der Schliesskolben 21a wird fremdbetätigt, vorzugsweise pneumatisch, und dient dazu, am Anfang eines Giesszyklus den Ventilkolben 8 rechtzeitig zu schliessen, so dass kein Giessmaterial in den Auslasskanal 5 gelangen kann. Die pneumatischen Leitungen bzw. Kanäle, über welche die der Frontfläche 4 zugewandte Stirnfläche des Schliesskolbens 21a pneumatisch beaufschlagt werden kann, sind aus dieser Darstellung nicht ersichtlich. Wie bereits eingangs erwähnt, dient der bzw. dienen die Schliesskolben 21a dazu, am Anfang eines Giesszyklus den Ventilkolben 8 rechtzeitig zu schliessen. Jedenfalls soll der Ventilkolben 8 geschlossen sein, bevor Giessmaterial in den Einlasskanal 3 eindringt. Sobald sich nach einigen Giessvorgängen die Temperaturen innerhalb der Ventileinrichtung eingependelt haben, kann das Schliessen des Ventilkolbens 8 des Entlüftungsventils 7 über das den Kraftaufnehmer 15a beaufschlagende Giessmaterial erfolgen. Erfahrungsgemäss kann nach ca. 10 bis 50 Giessvorgängen, das Schliessen des Entlüftungsventils 7 giessmaterialbetätigt erfolgen. Schliesslich ist noch eine Schraube 42 erkennbar, mittels welcher die beiden Gehäuseteile 2a, 2b zusammengehalten werden. Es versteht sich, dass mehrere solcher Schrauben 42 vorgesehen sind.

[0044] Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ventileinrichtung, wobei auch hier insbesondere nur auf die im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel vorhandenen Unterschiede eingegangen wird. Ein wesentlicher Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass sowohl der Ventilkolben 8b als auch der Arbeitskolben 37b mittels je einer Druckfeder 44, 45 in Richtung der vorgeschobenen Offenstellung belastet sind. Zudem ist auch hier zumindest ein fremd betätigter Schliesskolben 21b vorgesehen, mittels welchem die Mitnehmerscheibe 20b nach hinten geschoben werden kann. Der rückwärtige Teil der Mitnehmerscheibe 20a wird durch einen konischen Fortsatz gebildet. Die ruhende Druckplatte 22a ist mit einer runden Ausnehmung versehen, in welcher der Kraftaufnehmer 15a mit seinem rückwärtigen Ende geführt ist. Indem der Ventilkolben 8b und der Arbeitskolben 37b mittels je einer Druckfeder 44, 45 in Richtung belastet sind, wird eine gleichmässigere Kräfte-Beaufschlagung der Mitnehmerscheibe 20a nach vorne erreicht.

[0045] Es versteht sich, dass einzelne Merkmale der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispielen ggf. kombiniert werden können. Diesbezüglich sei erwähnt, dass beispielsweise auch in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 der Ventilkolben 8b und der Arbeitskolben 37b mittels je einer Druckfeder in Richtung der vorgeschobenen Offenstellung belastet werden könnten.

[0046] Die wesentlichen Vorteile der gezeigten Ventileinrichtung lassen sich wie folgt zusammenfassen: Durch Verwendung von gehärteten Hülsen kann die Ventileinrichtung an den hoch beanspruchten Stellen besonders verschleissfest ausgebildet werden, wobei sie trotzdem vergleichsweise günstig in der Herstellung ist; Die Ventileinrichtung ermöglicht ein sicheres und zuverlässiges Entlüften bis zum vollständigen Füllen des Formhohlraums; Die Ventileinrichtung ist einfach aufgebaut und besitzt eine hohe Lebensdauer; Verschleissteile wie beispielsweise die beiden Hülsen die beiden Druckplatten wie auch der Ventilkolben und der Kraftaufnehmer können im Bedarfsfall schnell und einfach ausgetauscht werden; Durch das Vorsehen eines oder mehrerer fremdbetätigter Schliesskolben kann sichergestellt werden, dass der Ventilkolben auch am Anfang eines Giesszyklus rechtzeitig geschlossen wird, so dass kein Giessmaterial in den Auslasskanal gelangen kann.

Claims (16)

1. Ventileinrichtung (1) zum Entlüften von Druckgiessformen, mit einem Ventilgehäuse (2), das einen vorderen Gehäuseteil (2a) und einen hinteren Gehäuseteil (2b) umfasst, wobei in den vorderen Gehäuseteil (2a) ein mittels eines Entlüftungsventils (7) verschliessbarer Entlüftungskanal (3, 5) eingelassen ist, und mit einer Betätigungsvorrichtung (14) zum Betätigen eines Ventilkolbens (8) des Entlüftungsventils (7), wobei die Betätigungsvorrichtung (14) einen giessmaterialbetätigten Kraftaufnehmer (15) und ein Kraftübertragungsorgan (20) zum Übertragen der Schliessbewegung des Kraftaufnehmers (15) auf den Ventilkolben (8) des Entlüftungsventils (7) aufweist, und mit einem Federpaket (23) zur Rückführung der Betätigungsvorrichtung (14) und/oder zum Ausstossen des Steigers, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Gehäuseteil (2a) mit einer zumindest den Kopfteil (9) des Ventilkolbens (8) umgebenden ersten Hülse (26) und/oder einer zumindest den Kopfteil (16) des Kraftaufnehmers (15) umgebenden weiteren Hülse (31) versehen ist, wobei die jeweilige Hülse (26, 31) härter ist als der vordere Gehäuseteil (2a).

2. Ventileinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Hülse (26, 31) in eine in den vorderen Gehäuseteil (2a) eingelassene Bohrung (28, 33) eingesetzt ist, wobei sich die jeweilige Bohrung (28, 33) in Richtung des hinteren Gehäuseteils (2b) im Durchmesser verkleinert, und wobei am Übergang vom grösseren zum kleineren Durchmesser eine Stufe (29, 34) gebildet wird, an der die jeweilige Hülse (26, 31) mit einem mit der Stufe (29, 34) korrespondierenden Absatz (27, 32) zur Anlage kommt.

3. Ventileinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfteil (16) des Kraftaufnehmers (15) zylindrisch ausgebildet ist, wobei die Stirnfläche des Kopfteils (16) scharfkantig in die Mantelfläche (17) übergeht.

4. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (8) des Entlüftungsventils (7) am vorderen Ende einen zylindrischen Kopfteil (9) aufweist, dessen Stirnfläche scharfkantig in dessen Mantelfläche (10) übergeht.

5. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Hülse (26, 31) wie auch der Entlüftungskanal (3, 5) in dem vorderen Gehäuseteil (2a) angeordnet sind.

6. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (14) als Kraftübertragungsorgan (20) eine Mitnehmerscheibe aufweist, welche zwischen dem Federpaket (23) und einem Bund (19) des Kraftaufnehmers (15) angeordnet ist.

7. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (14) eine bewegliche Druckplatte (24) aufweist, an welcher das Federpaket (23) zur Rückführung der Betätigungsvorrichtung (14) und/oder zum Ausstossen des Steigers abgestützt ist.

8. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (14) ein pneumatisches Schliessorgan (36) mit einem in einer Bohrung (35) des Gehäuses (2) aufgenommenen Arbeitskolben (37) und einer Einlassdüse (39) aufweist, wobei die Einlassdüse (39) einen zentralen Luftauslass und ein den Luftauslass umgebendes Dichtorgan (40) aufweist, an welchem sich der Arbeitskolben (37) mit seiner Stirnseite in der Schliessstellung anlegt

9. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftaufnehmer (15) neben dem zylindrischen Kopfteil (16) zumindest zwei weitere zylindrische Abschnitte (18) aufweist, welche beiden Abschnitte (18) in der Hülse (31) geführt sind.

10. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Ventilkolbens (8) und/oder des Kraftaufnehmers (15) im zurückgeschobenen Zustand um 0.01 bis 1mm über die zur Frontfläche (4) des Gehäuses (2) gerichtete Stirnseite der zugehörigen Hülse (26, 31) vorsteht.

11. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Führung des Ventilkolbens (8) dienende Hülse (26) mit einer radialen Bohrung (30) versehen ist, über welche der Innenraum der Hülse (26) mit dem Auslasskanal (5) verbunden ist, und dass der Ventilkolben (8) zwei Führungsabschnitte (11, 12) aufweist, wobei der eine Führungsabschnitt (11) vor der radialen Bohrung (30) und der andere Führungsabschnitt (12) hinter der radialen Bohrung (30) angeordnet ist und wobei der vor der radialen Bohrung (30) angeordnete Führungsabschnitt (11) mit axialen Durchbrüchen (11a) versehen ist.

12. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitshub des Kraftaufnehmers (15) auf weniger als 2 mm begrenzt ist.

13. Ventileinrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitshub des Ventilkolbens (8) zumindest dem 3-fachen Arbeitshub des Kraftaufnehmers (15) entspricht.

14. Ventileinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (14) als Kraftübertragungsorgan eine Mitnehmerscheibe (20a) aufweist, welche zusammen mit dem Kraftaufnehmer (15a) einstückig ausgebildet ist.

15. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Ventilkolben (8b) wie auch der Arbeitskolben (37b) mittels je einer Druckfeder (44, 45) in Richtung der vorgeschobenen Offenstellung belastet sind.

16. Ventileinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein fremd betätigter Schliesskolben (21) vorgesehen ist, mittels welchem das Kraftübertragungsorgan (20) und zumindest der damit gekoppelte Ventilkolben (8) in die Schliessstellung verschiebbar sind.