CN111226041B - 模具泵接合设备 - Google Patents

Abstract

熔融金属泵组件以及用诸如铝的熔融金属填充模具的方法。组件包括用于将熔融金属泵悬挂在熔炉上方的支撑框架。支撑框架包括机构，用于提升和降低熔融金属泵，以与模具接合和分离。

Description

模具泵接合设备

本申请要求序列号为62/434,959，于2017年7月20日提交的美国临时申请的优先权，通过引用将其全部公开内容并入本文。

背景技术

本示例性实施例涉及用于泵送熔融金属的泵组件。泵组件具体与用熔融金属填充模具的轴和叶轮式泵共同应用，并将具体参考其加以描述。然而，能够理解的是本示例性实施例也能够修改以适用于类似的应用。

有时候必须移动液体或熔融形式的金属。有时，熔融金属泵被用于通过管道系统或在储存器皿内传送或循环熔融金属。这些泵通常包括由底座构件支撑的马达，底座构件具有延伸至熔融金属体内以旋转叶轮的可旋转细长轴。底座构件浸没在熔融金属中，并且包括在其内具有叶轮的壳体或泵腔。马达由刚性附接到多个结构柱的平台或附接到底座构件的中心支撑管支撑。多个结构柱和可旋转的细长轴从马达延伸到泵腔，泵腔浸没在熔融金属内，叶轮在熔融金属内旋转。叶轮在熔融金属内的旋转引起熔融金属的定向流动。

叶轮安装在底座构件的腔内，由轴承环支撑，作为耐磨表面并允许平滑旋转。此外，可在细长轴或叶轮上提供径向轴承表面，以防止泵组件的可能导致泵部件的低效率甚至失效的过度振动。这些泵传统上被称为离心泵。轴泵和叶轮泵越来越广泛地在用熔融金属(例如铝、锌及铝锌合金)填充模具的应用上被接受。

在许多压铸操作中，必须将熔融金属进给机构(包括加压炉、机械泵和电磁泵)从与模具接合的位置移动到分离的位置。分离允许新的模具空腔与熔融金属源相关联，而接合则允许模具空腔被熔融金属填充。在某些情况下，熔融金属源被移动到固定的模具。在某些情况下，模具被移动到固定的熔融金属源。在相对固定的模具的情况下，通过抬起熔融金属递送装置使熔融金属递送装置与模具接触能够实现与模具的接合/分离。由于典型的熔炉能够容纳数千磅的熔融金属，所以这种移动的精度可能具有挑战性。进一步地，在模具和熔融金属递送源之间形成界面的部件通常由相对易碎的耐火材料和/或陶瓷材料形成。具有用于和模具接合的系统是有利的，模具在接合点处调节力。

本公开提供一种组件，该组件有助于在熔融金属泵和相关联的模具之间的精确配合。

发明内容

以下将概述本发公开的各种细节，以提供基本的理解。本概述不是对本发明的全面综述，本概述既不打算确定本公开的某些元件，也不打算划定本公开的范围。相反地，本概述的主要目的是在下文提出更详细的描述之前，以简化的形式呈现本公开的一些概念。

在一个实施例中，本公开涉及用熔融金属填充模具的熔融金属泵组件。泵包括将马达连接至叶轮的细长轴。叶轮容纳在底座的泵腔内，使得叶轮的旋转在入口处将熔融金属吸入的腔内，并迫使熔融金属通过腔的出口进入升高器组件。还提供了被构造为接收泵的框架。框架安装在相关联的熔炉设备上。框架将泵悬挂，使得底座布置在存在于熔炉设备内的熔融金属中。框架还包括用于选择性地升高和降低泵的机构，以调节在与模具接合期间遇到的力。

根据另一实施例，提供了用熔融金属填充模具的方法。方法包括提供被构造为用于包含熔融金属的熔炉的步骤。熔炉能够被升高和降低。方法还提供熔融金属泵，熔融金属泵具有被构造为用于在熔融金属中浸没的第一侧以及被构造为用于和模具接合的第二侧。框架构件还被提供并包括与熔炉连接的部分以及与熔融金属泵连接的部分。框架构件包括适于升高和降低熔融金属泵的力调节机构。进一步的步骤包括将模具的入口定位在泵的出口上方，升高熔炉以使泵出口和模具入口接合，同时力调节机构在泵出口与模具入口接合期间起作用以调节力，并激活泵以用熔融金属填充相关联的模具。

在某些情况下，方法包括以下步骤：停用熔融金属泵，降低熔炉，移除模具，提供新模具，将新模具的入口定位在泵的出口上方，提高熔炉以使泵出口与新模具入口接合，操作力调节机构以完成泵出口与新模具入口的接合，并激活熔融金属泵以用熔融金属填充相关联的模具。

在进一步的实施例中，提供熔融金属成型组件。组件包括熔炉、具有入口的模具和泵，泵被构造成从熔炉接收熔融金属并将熔融金属递送到升高器组件，升高器组件与入口选择性的流体连通。框架被构造为支撑泵，框架包括杠杆机构，用于选择性地升高和降低泵以与泵与模具接合和分离。

附图说明

以下是对附图的简要说明，展示这些附图是为了说明这里所公开的示例性实施例而非用于限制这些示例性实施例。

图1是熔融金属泵的主视图；

图2是与本公开的框架组件相关联的泵的透视图，其中泵处于降低位置：

图3是与框架组件相关联的泵的透视图，其中泵处于升高位置；

图4为提升机构的连杆元件的图示；

图5是图2的泵和框架组件的俯视图；

图6是与熔炉相关联的泵和支撑框架的图示；以及

图7是支撑框架的提升机构和熔融金属泵脚手架部件之间的弹簧相互连接的详细视图。

具体实施方式

为了帮助专利局和在本申请上发布的任何专利的任何读者理解本申请所附的权利要求，申请人希望注意，除非在特定的权利要求中明确使用“手段用于”一词，否则无意援引《美国法典》中第35章第112(f)条。

应理解的是，详细图仅仅用于说明示例性实施例，而非意在限制。此外，应当理解，附图不一定成比例，并且为了清楚和易于说明的目的，某些元件的部分可以被放大。

尽管为了清楚起见，在下面的描述中使用了特定的术语，但这些术语仅仅旨在指代在附图中用于说明而选择的实施例的特定结构，且无意定义或限制本公开的范围。在附图中和下面的描述中，应当理解，相同的数字名称指代相似功能的部件。

除非内容另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数项。

如本文所使用的，术语“约”、“一般”和“基本上”旨在包括结构或数值修改，这些修改不会显著地影响由该术语修改的元件或数字的用途。

正如在说明书和权利要求书中使用的，术语“包含”可包括“由……组成”和“基本上由……组成”的实施例。如本文中使用的，术语“包含”、“包括”、“具备”、“具有”、“能够”、“含有”及其变体，旨在为开放式的过渡短语、术语或词汇，这些短语、术语或词汇需要命名的组成部分/步骤的存在，并允许其他组成部分/步骤的存在。然而，这种描述也应该被解释为将组分或过程描述为由所列举的组成部分/步骤“组成”或“基本组成”，这允许仅仅命名的组成部分/步骤以及由此可能产生的任何杂质的存在，并且不包括其他的组成部分/步骤。

本公开描述了一种机械装置，用于模具填充离心泵的悬挂，模具填充离心泵泵与熔融铝、锌及其合金一起使用。装置包括结合或单独的弹簧系统和四连杆系统，四连杆系统允许泵与模具的均匀接合。这种接合将允许均匀的压力施加到模具上，而不会损坏易碎的陶瓷部件，并保持泵对准。虽然本公开主要集中于机械熔融金属泵，但也认为悬挂装置也可以与电磁泵同样良好地工作。

参考图1，描述了适合于浸没在熔融金属熔池中的熔融金属泵组件10的示例。熔融金属泵组件10包括通过联轴器17连接到细长轴16的马达14。马达适于通过可编程控制器(例如计算机或其它处理器)以可变速度运行。细长轴16连接到位于底座构件20的腔18内的叶轮22。底座构件20由围绕钢杆28的多个耐火柱24悬挂。在US2014/0044520中描述了适合于在本组件中使用的示例性泵，其公开内容通过引用并入本文中。

细长轴16由马达14旋转，并从马达14延伸至浸没在熔融金属中的泵腔18内，叶轮22在熔融金属内旋转。叶轮22的旋转导致熔融金属的通过升高器30的定向流动。泵升高器反过来连接到加热的升高器，加热的升高器被构造为与模具配合，如方框34示意性地所示，加热的升高器包括用于接收喷嘴40或升高器36的入口39。

图2-7示出了本公开的支撑框架200，支撑框架200将熔融金属泵10悬挂在铸造熔炉300上方。支撑框架包括腿202，腿202被构造为用于附接到熔炉的上部区域，并且腿202的大小与泵尺寸相关联，以允许熔融金属泵将其泵腔浸入到容纳在熔炉内的熔融金属内。支撑框架200进一步包括梁204，每个梁在成对的腿202之间延伸。成对的固定横向构件205将梁204相互连接。

泵脚手架208包括泵框架210，泵10直接固定在泵框架210上。泵框架210在其角部处连结到提升框架212。支撑框架200进一步包括插设在梁204和泵脚手架208之间的提升机构206，以允许如下文所述的提升泵至与模具接合并且降低泵。提升机构206插设在梁204和提升框架212之间。提升机构206包括杠杆214。在支撑框架200的每侧上提供相同的杠杆214。

向下拉动手柄216，使凸轮218围绕其与梁204的连接点220旋转，使凸轮218在其轮与提升框架212的连接点222处上升。杆224在凸轮218的一个角部和第二凸轮226之间延伸。当凸轮218旋转时，杆224使凸轮226绕着其与梁204的连接点228旋转，梁204在其连接点230处升高提升框架212。横向杆232在凸轮226之间延伸。

通常，提升机构206的运动范围将在大约0.5英寸到2英寸之间。提升框架212将泵10定向在升高的位置，以允许泵升高器(36/36’)在熔炉被升高时接合模具。典型地，通过液压、气动或螺旋千斤顶设备升高和降低熔炉。被升高的杠杆214提供力调节部件，以响应由熔炉提升设备供给的过大的液压、气动或机械力。此外，如果泵10以过大的力接合模具34，则杠杆214将松脱(tripped)，并且支撑框架200将泵10从接合的模具10降下。

提升框架212提供力调节机构。力调节机构允许熔融金属泵在接合新模具组件时被提高，以引入熔融金属。

力调节机构能够包括在240处接合的配重250，配重250能够将泵10偏置在升高位置。如果在配合过程中遇到超过配重的力，则会驱动熔融金属泵10下降。较佳地，配重力适合在加热的升高器36/36’和模具入口39之间形成密封，但足够宽松以在损坏任何易碎部件发生之前激活泵的降低。

配重250能够钩在激活点240上，特别是当泵10处于其升高位置时(见图3)。以这种方式，配重能够提供特定的松脱力。在该松脱力下，泵被降低以避免因与模具过度猛烈的接合而损坏。泵能够在小于100磅，或小于75磅，或小于50磅，或40磅左右的配合压力下与模具接合。多数情况下，配重足够大，使泵在整个模具填充步骤中保持在升高位置。在大多数应用中，提升机构的机械优势将提供0.5到10倍之间的配重放大。因此，配重的重量能够为泵重量的10％到200％之间。类似的计算能够应用于附加的配重，该附加的配重可以被添加以提供配合压力。

参考图5-7，支撑框架200还能够包括至少一个弹性元件400，弹性元件400布置在泵框架210和熔炉接合部段(例如提升框架212)之间。更具体地，泵框架210的每个角部能够包括延伸到泵框架210的下边缘下方的弹性元件400。弹性元件400由在提升框架212的内角部处的托架410接收(见图5)。弹簧元件被包括以在加热的升高器36’和模具之间提供弹性配合。弹性配合能够保护和延长在组件中使用的耐火部件/陶瓷部件的寿命。弹性元件同样允许相对恒定的力施加在配合位置的范围上。弹性元件能够是弹簧或弹性插入件。

以这种方式，能够使用熔炉提升设备提高和降低熔炉(包括安装在支撑框架上的熔融金属泵)，从而使加热的升高器与模具入口接合。然后，支撑框架的力调节机构能够用于调节熔融金属泵与模具的接合。有利地，力调节机构允许在加热的升高器和模具之间有更精确和恒定的接合力。此外，由于泵升高器和加热的升高器通常由耐火材料和/或陶瓷材料制成，因此以更高的精度完成与模具的接合比仅依靠熔炉提升设备是有利的。

图2中的支撑框架图示了处于降低位置的力调节机构。图3图示了在升高位置的力调节机构。图4图示了力调节机构的连杆的功能。此外，当通过配重的附接将力调节机构的手柄拉低时，各元件之间的相互作用导致熔融金属泵支撑脚手架的提高(见指向上的箭头)。图6图示了附接到铸造熔炉的支撑框架。如图所示，熔融金属泵以泵腔能够穿过熔炉顶中的开口并浸入到熔融金属中的方式悬挂在熔炉上方。脚手架部分被力调节机构升高(和降低)，以协助接合/脱离相关联的模具(见图7中描绘的加热的升高器，当然加热的升高器随泵组件升高和降低)。

参考优选的实施例描述了示例性实施例。显然，在阅读和理解前面的详细描述之后，将会产生修改和变更至其他实施例。只要示例性实施例在所附的权利要求及其等同物的范围内，旨在将该示例性实施例解释为包括所有此类的修改和变更。

Claims (18)

1.一种熔融金属泵组件，用于用熔融金属填充相关联的模具，组件包括：

具有细长轴的泵，细长轴将马达与叶轮连接，叶轮容纳在底座构件的腔中，使得叶轮的旋转通过入口将熔融金属吸入腔内，并且迫使熔融金属通过腔的出口并进入升高器组件，

框架，框架被构造为接收泵，框架安装到相关联的熔炉设备，

所述框架悬挂泵，使得底座构件能够布置在存在于熔炉设备内的熔融金属中，以及

其中，所述框架包括机构，机构包括杠杆臂，用于选择性地升高和降低所述泵，以与所述模具接合和分离，其中，所述杠杆臂将所述泵定位在升高位置，使得在泵接合模具时，杠杆臂能够响应于由熔炉提升设备提供的过大的液压、气动或机械力而降低泵。

2.如权利要求1所述的组件，其中，所述框架包括至少一个弹性元件，至少一个弹性元件布置在泵接合部段和熔炉设备接合框架之间。

3.如权利要求2所述的组件，其中，所述至少一个弹性元件进一步布置在泵的升高器部件和熔炉设备接合框架之间。

4.如权利要求2所述的组件，其中，所述弹性元件包含弹簧。

5.如权利要求1所述的组件，其中，所述升高和降低覆盖0.5英寸到2英寸之间的距离。

6.如权利要求1所述的组件，其中，所述泵以小于100磅的配合压力与模具接合。

7.如权利要求1所述的组件，其中，使用配重将泵提升至升高位置。

8.如权利要求7所述的组件，其中，所述配重的重量为泵重量的10％至200％之间。

9.如权利要求1所述的组件，其中，所述泵包括加热的升高器，加热的升高器被构造为与模具配合。

10.一种用熔融金属填充模具的方法，方法包括：

提供被构造为用于包含熔融金属的熔炉，所述熔炉能够被升高和降低；

提供熔融金属泵，熔融金属泵具有被构造为用于浸没在所述熔融金属内的第一端，以及被构造为用于接合所述模具的第二端；

提供框架构件，框架构件具有与所述熔炉连接的部分和与所述熔融金属泵连接的部分，所述框架构件包括适用于独立于熔炉被升高或降低而提升和降低所述熔融金属泵的杠杆机构；以及

将所述模具的入口定位在所述泵出口的上方，升高所述熔炉以使所述泵出口与所述模具入口相关联，操作所述杠杆机构以完成所述泵出口与所述模具入口的接合，使得所述杠杆机构在所述泵接合所述模具时将所述泵保持在升高位置，并且响应于由被升高的所述熔炉产生的过大的力而降低所述泵，并激活所述熔融金属泵以用熔融金属填充相关联的模具。

11.如权利要求10所述的方法，包括以下步骤：停用所述熔融金属泵，降低所述杠杆机构，降低所述熔炉，移除所述模具，并将新模具的入口定位在所述泵的出口上方，升高所述熔炉以使所述泵出口与所述新模具入口相关联，操作所述杠杆机构以完成所述泵出口与所述新模具入口的接合，并激活所述熔融金属泵以用熔融金属填充相关联的新模具。

12.一种熔融金属成型组件，包括：

熔炉；

具有入口的模具；

泵，泵被构造为接收来自所述熔炉的熔融金属并将所述熔融金属递送到升高器组件，升高器组件与入口选择性流体连通；

框架，框架被构造为支撑泵；以及

所述框架包括杠杆机构，杠杆机构用于选择性地升高和降低所述泵以与所述模具接合和分离，并且其中，在泵接合模具时，所述杠杆机构将所述泵保持在升高位置，并且响应于由熔炉提升设备提供的过大的液压、气动或机械力而降低泵。

13.如权利要求12所述的组件，其中，所述杠杆机构包含激活端。

14.如权利要求13所述的组件，进一步包括被构造用于附接到激活端的配重。

15.如权利要求12所述的组件，其中，所述框架包括被构造为用于安装到所述熔炉的部段。

16.如权利要求15所述的组件，其中，所述框架包括被构造为用于与所述泵配合的部段。

17.如权利要求16所述的组件，其中，被构造为用于与所述泵配合的所述部段包括在部段和泵之间的至少一个弹簧或弹性插入件相互连接。

18.如权利要求16所述的组件，其中，所述杠杆机构布置在被构造为用于与所述熔炉配合的部段和被构造为用于与所述泵配合的部段之间。

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