CN104245187A - 用于冷室压铸机的活塞 - Google Patents

Abstract

一种用于冷室压铸机的活塞，包括：活塞本体，终止于带有推动熔融金属的前表面的前方处；以及至少一个环座部，所述环座部围绕所述本体制成，且适于容纳相应的密封环。在环座部的底部表面的中间环形部分中制成有环形分配通道，该环形分配通道通过至少两个连通孔与活塞的所述前表面连通，连通孔制成在活塞本体中用于熔融金属在环之下流动到分配通道中。所述连通孔相对于活塞轴线是倾斜的并且具有朝向分配通道增大的贯通截面。

Description

用于冷室压铸机的活塞

本发明涉及压铸机，并且特别地涉及用于冷室压铸的压机的活塞。

在冷室压铸机中，已知使用这样的注射活塞，所述活塞具有钢本体或铜本体以及装配在靠近活塞头的座部中的至少一个外部密封环。

这样的活塞的实例在US 5 233 912中描述。

在本申请人名下的WO2009125437中，描述了一种用于冷室压铸机的活塞，该活塞包括：本体，以挤压熔融金属的前表面在前方处终止；以及至少一个密封环，安装在围绕所述本体制成的相应的环形座部中。座部的底部表面的至少一部分被至少两个通道贯穿，所述通道主要沿着纵向方向上延伸并且所述通道在活塞的所述前表面的前方处伸出以用于熔融金属在环之下流入。

优选地，所述通道从活塞的前表面几乎延伸至环的座部的中线，从而使得熔融金属主要朝向密封环16的重心行进。

这样，金属流动至座部、固化，形成连续的增厚，该增厚径向地将环向外推动，从而逐渐修复磨损，使其适于活塞容器的任何变形并且因此保护后者。

然而，已通过实验得出，使用上述活塞，穿过通道的熔融金属并不会到达环座部的中央区域，也就是说，主要沉积在环的重心之下，而在特定的使用条件下，不会以均匀的方式成功地分布在环的整个底部表面周围。换言之，在一些情况下，从在环之下穿过的通道离开的金属不具有足够的推力以朝向相邻的通道继续流动，而是倾向于仅仅在其离开的通道的端部处固化。因此，由已在环之下流动的金属导致的径向推力主要位于导致不均匀变形的一些区域中。因此，环周围的磨损修复是不均匀的，并且并未实现将环自身完美适配至活塞滑入的容器的内表面。

另外，环的这样的变形则导致在其下的固化金属上的相反推力或反作用力，这阻碍了在已固化金属之下的新的熔融金属的流动。

为此，应当注意到的是，在热室压铸机中活塞总是浸没在液体状态的金属浴中，而在冷室应用中，每当活塞返回至向后位置并且模具打开时，冷却系统使得在活塞的前表面的前方形成金属冒口(riser，立管)，并且在上述活塞的情况下，使得已进入到通道并且位于环之下的金属固化。形成上述用于冷室压铸的活塞修复磨损的困难中的一个在于这样的事实，即，如果期望在每个工作周期使得新的金属在环之下流动以逐渐修复磨损，则当操作模具以移除铸件的时候，已在通道中固化的金属必须也要保持附接至金属冒口(其附接至该件)。清楚的是，围绕活塞的周缘以尽可能均匀的方式将金属约束在密封环之下并且因此处于活塞的前表面的向后位置中的目的，与移除冒口以便在每个周期释放环之下的金属的流入通道的需求相抵触。

例如，在一些情况下已知，使用上述活塞，已在通道中固化的金属并不会与金属冒口一起完全移除而是保留在这样的通道内部，从而阻碍在后续周期中在环之下的金属正确流入。

如所述的，这些问题不会在热室压铸机中出现，这是因为已进入故意制造的在或者存在于活塞中的任何裂缝或通路中的金属不会固化。

本发明的目的因此是提出一种用于冷室压铸机的活塞，其可克服根据现有技术的活塞的前述限制性。

这样的目的通过根据权利要求1的活塞来实现。

通过参照附图以示意性的和非限制性的实例的方式给出的以下描述，根据本发明的活塞的其他特征和优点将更加明显，在附图中：

图1为根据本发明活塞的正视图；

图1a为图1中的方框C中的活塞部分的放大视图；

图1b为活塞的立体图；

图2为图1中的活塞沿着线A-A截取的轴向截面；

图2a为图2中的方框B中的活塞部分的放大视图；

图3为具有靠近活塞头安装的密封环的活塞的轴向截面；

图4示出了安装在茎部(stem)上的活塞；

图5为图4中的活塞茎部组件的沿着线A-A截取的轴向截面；

图6示出了处于工作周期结束时的活塞，其中在轴向截面中示出了在密封环之下固化的金属；

图6a为图6中的细节B中的活塞部分的放大视图；

图7示出了在后续周期过程中与图6a相同的放大视图；

图8和图9分别示出了根据本发明的在一个实施例变型中带有密封环的活塞的分解立体图和轴向截面图；

图10和图11示出了根据本发明的在另一实施例变型中的活塞的立体图和正视图；

图12为图10和图11中的活塞的装配有密封环的正视图，以及

图13为前面的图中的活塞的沿着图10中的线A-A截取的轴向截面图。

参照附图，参考数字10表示具有柱形本体11的活塞，该柱形本体优选为钢制的。本体11终止于前方，即，终止于头部12中的按压熔融金属的侧部上。头部12由按压熔融金属的前表面13限定。所述前表面13可为平整的或者可例如像在图8和图9中示出的为凸出的，以利于金属冒口的脱离。

在优选实施例中，所述本体11组装至(例如旋拧)在茎部120上。茎部120终止于前方，前方带有柱(peg)121，该柱例如通过旋拧而耦接至本体11。所述柱121与所述本体11的内部限定一冷却室140。茎部120由通道122轴向贯穿，该通道能够在室140内部传送冷却液体。

有利地，活塞10的头部12具有轴向开孔12’，在该轴向开孔中插入有铜垫片150，该铜垫片有助于增加所述头部12的冷却，所述头部是活塞在使用过程中过热最多的部分。

在活塞的本体11的靠近头部12的前方部分上，安装有至少一个密封环16，所述密封环优选为铜合金。

密封环16容纳在相应环座部18中，该环座部具有环形延伸部且围绕本体11制成。座部18包括柱形底部表面19。

在优选实施例中，环座部18由后方环形抵接台肩20向后限定，该后方环形抵接台肩制成在活塞的本体11上。更优选地，环座部18形成为位于活塞的本体11的前表面13的向后位置中并且由制成在所述本体11中的后方台肩20和前方台肩22限定。换言之，环座部18的底部表面19相对于活塞10的外部柱形表面是降低的。在该优选实施例中，活塞12的头部位于活塞的在前表面13与前方台肩22之间延伸的前方部分中。

然而，如将在下文中阐述的，不存在任何物件用以防止环座部18向前延伸得足够远以至于与活塞的前表面13平齐；在这种情况下，活塞头12实际上与所述前表面13一致。

在优选实施例中，密封环16是带有纵向分裂部(split)17的类型且优选为台阶状，以便在装配至本体11过程中和使用过程中在被在其下流动的熔融金属径向按压时柔性地变宽。纵向分裂部17的台阶形状还通过这样的分裂部防止熔融金属的转变，从而实现最佳的压力密封。

分配通道24制成在环座部18的底部表面19的中间环形部分19a中。所述分配通道24具有环形延伸部，即，与活塞轴线X同轴延伸。换言之，所述分配通道确定通道的比环座部18的底部表面19更低的底部表面24’。

由此，环座部18的底部表面19包括：后方环形部分19b，用于支撑密封环16的对应后方部分；所述中间环形部分19a，分配通道24制成在其中；以及前方环形部分19c，用于支撑密封环16的对应前方部分。

优选地，后方环形部分19b相比于前方环形部分19c而言具有更大的轴向延伸部。另外，优选地，相比于环座部18的底部表面19的后方环形部分19b和前方环形部分19c而言，分配通道24具有更小的轴向宽度。

此外，在优选实施例中，分配通道24在深度上等同于或小于环座部18，即，相对于后方环形部分19b和前方环形部分19c相对活塞的外部柱形表面的深度而言。

此外，在优选实施例中，分配通道24通过锥形连接表面26(例如具有近似30度的倾斜度)而连接至环座部18的底部表面19的后方环形部分19b。有利地，如将在下文中进一步描述的，所述锥形连接表面26大致终止于环座部18的轴向宽度的中间，即大致位于密封环16的中线之下。

分配通道24通过在活塞本体11中制成的至少两个连通孔30而与活塞的前表面13连通。在图1至图7示出的一个实施例中，存在三个所述的连通孔30，其彼此成角度地等距隔开。这样的连通孔30允许熔融金属流入到分配通道24中并且因此在环16之下流动，以通过在环16之下形成固化金属的连续环形层来实现环的磨损的修复效果。这样的固化金属层径向地将环向外推，从而修复较薄的部分(图7)。

与上文中参照现有技术描述的活塞通道(其径向地向外打开)不同，所述连通孔30整体地制成在活塞本体11内，且位于制成在活塞的前表面13中的熔融金属的入口开孔32与制成在分配通道24中的或面向该分配通道的熔融金属的出口开孔34之间。

连通孔30相对于活塞轴线X为倾斜的。换言之，入口开孔32的轴线沿着与活塞轴线X同轴的周缘分布，所述周缘相比于围绕所述连通孔的出口开孔34制成的周缘而言具有更小的直径。例如，连通孔30与活塞轴线X形成大约30°的角度。例如，入口开孔32制成在前表面13的围绕轴向开孔13’的环形冠状部分中。

另外，所述连通孔30具有朝向分配通道24增大的通透区段，即锥形的通透区段。例如，由连通孔30确定的立体角(solid angle)为大约10°。

根据优选实施例，连通孔30的出口开孔34制成在底部表面19的前方环形部分19c中并且朝向环形分配通道24打开。所述前方环形部分19c因此被连通孔30的出口开孔34中断。

更详细地说，每个出口开孔34通过朝向所述通道24分散的拱形连接壁35而连接至分配通道24。在优选实施例中，所述连接壁35为相同前方侧壁24”的相对于环座部18的底部表面19的前方环形部分19c而言在前方限定分配通道24的一部分。换言之，在每个出口开孔34处，分配通道24的前方侧壁24”形成在环座部18的底部表面19的下环形部分19c中凹部，如例如在图1a中所示。通过这样的方式，每个出口开口34显现在一出口表面上，该出口表面与分配通道24的底部表面24’共平面并且制成在环座部18的底部表面19的前方环形部分19c中。

在图8和图9中示出的特别适用于真空按压的一个活塞实施例变型中，活塞的本体111设置有在密封环116之下显现的润滑回路112，该润滑回路例如处于环座部118的后方部分处。在优选实施例中，密封环116装配有内部环形齿117，该内部环形齿与制成在环座部118中的对应的环形沟槽119几何地耦接。优选地，所述环形沟槽119相对于在密封环之下显现的润滑回路112的离开孔112’远离地形成。例如，所述环形沟槽119轴向地形成在所述离开孔112’与出口开孔34之间，处于环座部的中间位置。环的齿117与环形沟槽119之间的耦接改进了环与活塞的外表面之间的密封，从而阻断空气在它们之间的流通。

此外，优选地，在根据该实施例的密封环116中，分裂部17的确定所述分裂部17中的台阶的横截面17’沿着环的其中环的厚度较大的齿的部分制成。这使得可利用分裂部17的面向的横向表面之间可能的最大厚度以实现环的改进密封的优点。

在图10至图13中示出的一个活塞实施例变型中，环座部18并未制成在向后位置中和嵌入在活塞中，而是终止于邻近活塞的前表面13或与该前表面齐平的前方处。所述环座部18因此仅由后方台肩20限定。另外，在靠近环座部18的前方端部处，在环座部18中制成环形沟槽40。所述环形沟槽40换言之贯穿环座部18的底壁19的前方部分19c。更具体而言，所述环形沟槽40与出口开孔34的前方端部相切。密封环16设置有内部环形伸出部161，该内部环形伸出部适于通过形状耦接而插入到所述环形沟槽中。

除了用作密封环的轴向阻挡元件之外，所述内部环形伸出部161还对穿透连接孔30的液体金属形成阻碍并且迫使所述液体金属引导其自身主要朝向出口开孔34的后方区域以及因此朝向分配通道24。

应当注意的是，在图8至图11中示出的实施例中，活塞和密封环还设置有适于防止密封环16在活塞上旋转的抗旋转装置。例如，所述抗旋转装置为径向伸出部70的形式，其从环座部18的底壁19延伸以便与制成在环中的对应开孔162接合。明显的是，在所描述的第一实施例中所述抗旋转装置还可设置在活塞上。

由此，由活塞的前表面13推动的处于熔融状态的金属穿透连通孔30并且通过直线路径到达分配通道24。由于密封环16不与这样的通道接合，而是搁置在环座部18的底部表面19的后方环形部分19b和前方环形部分19c上，仍处于液体状态的金属可自由地在分配通道2上周缘地展开，即可自由地均匀地占据所述通道24的整个环形延伸部。

径向且分散开的连接壁35有利于在分配通道24中的金属的这种均匀分布，所述连接壁围绕连通孔30的出口开孔34。

制成在活塞本体中的倾斜且为锥形的连通孔30适于引起金属冒口在入口开孔32处的断裂。不同于上文中参照现有技术描述的纵向通道活塞(其中，目的是使得在通道中固化的金属被冒口完全抽吸)，使用根据本发明的活塞，金属被遗留在连通孔30中，从而形成某种插塞。由于连通通道的锥形形状，实际上，当液体金属被活塞的前表面推动时，所述插塞受热以便与作用在活塞前表面上的液体金属合并(amalgamate)并且被推动到分配通道中。在其他方面，连通孔30被制成为以便有利于某种挤压工艺，通过该挤压工艺，进入入口开孔32的液体状态的金属MM(图7)将先前固化的金属SM推动到连通孔30中，使该先前固化的金属与限定所述孔30的壁脱离并且使其进入分配通道24，所述先前固化的金属在该分配通道冷却和固化(图7)。换言之，在每个铸造周期中，当处于液体状态的新的金属穿透连通孔30时，由于所述孔以及径向的和分散开的壁35的锥形形状使得在密封环之下的金属沉积发生一种重塑，这使得密封环之下的任何裂缝被固化金属占据并且密封环以均一的方式被径向向外推动。应当注意的是，连通孔30的锥形形状防止了在环之下的金属的这样的合并和重塑现象过程中金属通过连通孔30朝向活塞头的返回。

当固化金属SM已填充所述通道24并且从而在密封环16之下形成环时，来自连通孔的新的金属MM倾向于不仅沿着径向方向(图7中的箭头F1)而且沿着轴向方向(图7中的箭头F2)推动所述金属环。由于分配通道24的底部表面24’与环座部18的底部表面19的后方环形部分19b之间的锥形连接表面26的存在，分配通道24中的金属环向后形成一种楔形件，该楔形件由于来自连通孔的新的金属的所述轴向推力的原因而倾向于使得密封环16在期望的点(换言之在其重心)处升高。

由此，根据本发明的活塞使得可以安全、可靠且有效的方式修复密封环的磨损。

显然的是，在保持在如由所附权利要求限定的本发明保护范围中的情况下，本领域技术人员可对根据本发明的活塞做出其他修改和变型，以满足视情况而定的要求和特定的要求。

Claims (16)

1.用于冷室压铸机的活塞，所述活塞包括：活塞本体，以推动熔融金属的前表面在前方处终止；以及至少一个环座部，所述环座部围绕所述本体制成，且适于容纳相应的密封环，其中所述环座部包括底部表面，其特征在于：

-在所述底部表面的中间环形部分中制成有环形分配通道；

-所述环形分配通道通过至少两个连通孔与所述活塞的所述前表面连通，所述连通孔制成在所述活塞本体中用于所述熔融金属在所述环之下流动到所述分配通道中，所述连通孔相对于活塞轴线是倾斜的并且具有朝向所述分配通道增大的贯通截面。

2.根据权利要求1所述的活塞，其中，所述底部表面包括：后方环形支撑部分，用于支撑所述密封环的对应的后方部分；所述中间环形部分；以及前方环形支撑部分，用于支撑所述密封环的对应的前方部分。

3.根据权利要求2所述的活塞，其中，所述底部表面的所述前方环形部分被所述连通孔的出口开孔中断，所述出口开孔朝向所述环形分配通道打开。

4.根据前一权利要求所述的活塞，其中，每个出口开孔通过朝向所述通道分离开的拱形连接壁连接至所述分配通道。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其中，所述分配通道通过锥形连接表面连接至所述环形座部的底部表面的后方环形部分。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其中，所述分配通道的深度等于或小于所述环的环形座部的深度。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其中，所述连通孔在所述活塞的前表面上显现，其中入口开孔沿着与所述活塞轴线同轴的周缘分布，所述周缘相比于所述连通孔的所述出口开孔围绕其制成的周缘具有更小的直径。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其中，所述环形座部由所述活塞的本体上制成的环形抵接台肩向后界定。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其中，所述环座部制成在所述活塞的本体的前表面的一向后位置中并且由在所述本体中制成的前方台肩和后方台肩限定。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其中，所述活塞本体设置有在所述密封环之下显现的润滑回路。

11.根据前一权利要求所述的活塞，其中，所述密封环装配有内部环形齿，所述内部环形齿与在所述环座部中制成的对应的环形沟槽几何地耦接，所述环形沟槽轴向地制成在所述出口开孔与所述环之下的所述润滑回路的出口孔之间。

12.根据权利要求1至8中的任一项所述的活塞，其中，所述环座部终止在与所述活塞的所述前表面邻近的前方处，活塞和环设置有轴向阻挡装置，所述轴向阻挡装置适于防止所述环相对于所述活塞的轴向平移。

13.根据前一权利要求所述的活塞，其中，在所述环座部中制成环形沟槽，所述环形沟槽适于通过形状耦接而接收所述环中制成的对应的内部环形伸出部。

14.根据前一权利要求所述的活塞，其中，所述环形沟槽与所述连通孔的出口开孔的前方端部在内部相切。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的活塞，其中，所述活塞进一步包括抗旋转装置，所述抗旋转装置适于与所述环上制成的对应的抗旋转装置配合以防止所述密封环在所述活塞上旋转。

16.根据前一权利要求所述的活塞，其中，所述抗旋转装置为径向伸出部的形式，所述径向伸出部从所述环座部的底壁延伸，以便与所述环中制成的对应的开孔接合。