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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entlüftung von
Druckgussformen mit zwei zu öffnenden und zu schließenden
Hälften in Form von Platten, welche zwischen sich miteinander
verbundene Hohlräume einschließen, die zwischen
einem Einlass für aus der Druckgussform austretendes, heißes, flüssiges
Metall und einer Entlüftungsöffnung angebracht
sind.
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Vorrichtungen
zur Entlüftung von Druckgussformen sind bereits bekannt.
Sie werden insbesondere bei Vakuumdruckguss eingesetzt, bei dem
ein Vakuum in der Gussform und in der Füllkammer erzeugt wird,
wodurch das geschmolzene Metall durch den herrschenden Unterdruck
sich besser in der Form verteilen kann. Damit wird verhindert, dass
die sonst vorhandene Luft vom geschmolzenen Metall in Form von Blasen
eingeschlossen wird, was u. a. zu einer unerwünschten Porosität
des Gussteils führen kann. Dabei muss jedoch darauf geachtet
werden, dass das heiße Metall nicht durch die Entlüftungsöffnung und
den sich daran anschließenden Vakuumanschluss nach außen
gelangt und zu einer Beschädigung des Vakuumerzeugers führt.
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Aus
dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen weisen daher in der
Regel breite, gekühlte Kanäle auf, deren sich
gegenüberstehende Wände mit waschbrettartigen
Profilen ausgestaltet sind, sodass diese einen mäanderförmigen
Weg bilden, auf dem das aus der Gussform austretende, heiße,
flüssige Metall gebremst und vor Erreichen des Vakuumerzeugers
durch Erstarren gestoppt wird. In der Praxis haben sich diese Vorrichtungen
jedoch oft als unzureichend erwiesen, weil der Bremsweg insbesondere
aufgrund des hohen Drucks des Metalls zu kurz ist, sodass flüssiges
Metall austreten und in den Vakuumanschluss und eventuell sogar
bis zum Vakuumerzeuger gelangen kann.
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Als
zusätzliche Sicherheitsmaßnahme ist es daher bekannt,
am Vakuumanschluss ein Ventil anzuordnen, das nach Ablauf einer
vorgebbaren Zeitspanne nach dem Einlass des Gießmaterials
in die Gussform schließt, sodass kein flüssiges
Metall aus der Vorrichtung austreten kann. Arbeitet die Zeitsteuerung
jedoch nicht exakt genug, kann das Gießmaterial dennoch
den Sitz des Ventils verstopfen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entlüftung
von Druckgussformen zu schaffen, die mit einer höheren
Sicherheit arbeitet als die bekannten Vorrichtungen.
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Die
gestellte Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet
ist durch eine an der Entlüftungsöffnung vorgesehene
Venturi-Düse, die einen Unterdruck in der Entlüftungsvorrichtung
erzeugt. Bei der Venturi-Düse wird durch Verengung des
Strömungsquerschnitts einer Gasströmung ein Unterdruck
(Sog) erzeugt, der ausgenutzt werden kann, um das flüssige
Metall aus der eigentlichen Druckgießform anzusaugen. In
der Vorrichtung sind Hohlräume zum Abbremsen des flüssigen
Metalls vorgesehen, wobei die Hohlräume z. B. als dreidimensionale
Labyrinthe ausgebildet sein können, wie in der
DE 102 52 183 B4 der
Anmelderin näher ausgeführt ist.
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Im
Gegensatz zum Ansaugen des flüssigen Metalls mit einem
Vakuumerzeuger kann beim Ansaugen mit der Venturi-Düse
das angesaugte, aus der Entlüftungsöffnung austretende
Metall mit dem zur Erzeugung des Unterdrucks ohnehin vorhandenen
Gasstrom abtransportiert werden. Eine Abschaltung des Ansaugens,
wenn das flüssige Metall die Entlüftungsöffnung
erreicht hat, ist daher nicht mehr zwingend notwendig. Vielmehr
kann das Ansaugen mithilfe des Gasstroms kontinuierlich von dem
Zeitpunkt, an dem die zwei Hälften der Vorrichtung geschlossen
werden, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die zwei Hälften wieder
geöffnet werden, erfolgen.
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Mindestens
eine der Platten kann bevorzugt einen Gasanschluss zur Zuführung
von Druckgas, insbesondere von Druckluft, an die Venturi-Düse
aufweisen, um in der Venturi-Düse eine Gasströmung
zu erzeugen, die an einer Engstelle in der Venturi-Düse einen
Unterdruck zum Ansaugen des flüssigen Metalls erzeugt.
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Bevorzugt
weist der Gasanschluss einen Auslass auf, der im Wesentlichen senkrecht
zur Entlüftungsöffnung ausgerichtet ist, um einen
Gasstrom senkrecht zur Entlüftungsöffnung zu erzeugen,
mit dem das Ansaugen des flüssigen Metalls besonders effektiv
erfolgen kann.
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Hierbei
bildet ein Außenrand der Entlüftungsöffnung
bevorzugt eine Anströmfläche für einen aus
dem Auslass austretenden Gasstrom. Der Außenrand der Entlüftungsöffnung
kann in diesem Fall eine Verengung an einem Führungsmittel
zur Führung des aus dem Auslass austretenden Gasstroms in
der Venturi-Düse bilden, hinter der sich ein Unterdruck
zum Ansaugen des flüssigen Metalls ausbilden kann.
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Bevorzugt
ist eine Austrittsöffnung der Venturi-Düse im
Bereich der Entlüftungsöffnung vorgesehen. An
der Austrittsöffnung kann der Gasstrom aus der Venturi-Düse
austreten, ohne dass ein zusätzlicher Gasanschluss zur
Abführung des Druckgases benötigt wird. Der aus
der Austrittsöffnung austretende Gasstrom dient gleichzeitig
zum Zerstäuben von durch die Entlüftungsöffnung
austretendem, flüssigem Metall.
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Dabei
kann mindestens eine der Platten, vorzugsweise jedoch beide Platten
Anschlüsse für eine Kühleinrichtung aufweisen.
Die Kühlung der Platte(n) steigert die Effektivität
der Vorrichtung bei der Erstarrung des Metalls erheblich. Vorzugsweise
kann die mindestens eine Platte mit Wasser gekühlt sein.
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Zur
effizienten Wärmeableitung können die Platten
mindestens bereichsweise aus Kupfer oder einem anderen gut wärmeleitenden
Material gefertigt sein.
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Zweckmäßigerweise
kann die Vorrichtung Teil einer Gussform sein, sodass sie mit der
Gussform eine Einheit bildet.
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Es
kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Vorrichtung als separates
Bauteil auszuführen, das Befestigungsmittel zur Befestigung
an einer Druckgussform aufweist. Als Befestigungsmittel zur Befestigung der
Vorrichtung an der Druckgussform können z. B. Befestigungsschrauben
dienen. Dies ermöglicht auf einfache Weise den Einsatz
derselben Vorrichtung bei verschiedenen Gussformen.
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Es
versteht sich, dass die oben beschriebenen, erfindungswesentlichen
Merkmale der Vorrichtung, insbesondere die an der Entlüftungsöffnung vorgesehene
Venturi-Düse, auch an einer einzelnen Platte der Vorrichtung
realisiert sein können.
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Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen anhand der Zeichnung
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
zentralen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Entlüftung von Druckgussformen mit geschlossenen
Platten;
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2 die
oberen Stirnseiten der geschlossenen Platten der Vorrichtung aus 1;
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3 eine
Vorderansicht einer geöffneten Platte der Vorrichtung aus 1.
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1 zeigt
einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung 10 zur Entlüftung einer (nicht gezeigten)
Druckgussform mit einer ersten Platte 20 und einer zweiten
Platte 30, die jeweils aus Kupfer bestehen, im geschlossenen
Zustand. Eine Einlassöffnung 11 für das
aus der Druckgussform austretende, heiße, flüssige
Metall befindet sich an der unteren Stirnseite an der Trennfläche
der beiden Platten 20 und 30. Die beiden Platten 20, 30 schließen
zwischen sich Hohlräume 12, 13 ein, wobei
der Hohlraum 12 mäanderförmig ist. An
der oberen Stirnseite ist an der Trennfläche der beiden
Platten 20, 30 eine rohrförmige Entlüftungsöffnung 14 gebildet, durch
die mittels einer Venturi-Düse 15 ein Unterdruck
in der Vorrichtung 10 erzeugt wird.
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Hierzu
ist an der ersten Platte 20 ein Gasanschluss 16 mit
einem Auslass 17 zur Zuführung von Druckluft angebracht,
durch den die Druckluft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
in einen in 2 besser erkennbaren, halbkreisförmigen
Ringraum 18 der Venturi-Düse 15 einströmt.
Der Ringraum 18 umgibt hierbei den zur ersten Platte 20 gehörigen
Teilbereich der Entlüftungsöffnung 14.
Ein Außenrand 19 der Entlüftungsöffnung 14 bildet
hierbei eine Anströmfläche für den aus
dem Auslass 17 austretenden Gasstrom 22. An der
Anströmfläche verkleinert sich die Querschnittsfläche
des als Gasführungsraum dienenden Ringraums 18,
sodass die senkrecht zum Auslass 17 ausgerichtete Entlüftungsöffnung 14 an einer
Engstelle des Ringraums 18 angeordnet ist, wodurch sie
als Abnahmerohr der Venturi-Düse 15 dienen kann.
Wie in 3 zu erkennen ist, wird hierbei ungefähr
der halbe Durchmesser des Auslasses 17 des Gasanschlusses 16 vom
Außenrand 19 der Entlüftungsöffnung 14 überdeckt.
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Aus
einer Austrittsöffnung 21 der Venturi-Düse 15,
die an der Trennfläche an der oberen Stirnseite der beiden
Platten 20, 30 verläuft, tritt der von
dem Auslass 17 kommende Gasstrom 22 aus der Venturi-Düse 15 aus
und nimmt gegebenenfalls aus der Entlüftungsöffnung 14 austretendes,
flüssiges Metall mit, um dieses zu zerstäuben,
falls das Metall nicht bereits in den Hohlräumen 12, 13 zwischen
den Platten 20, 30 erstarrt ist.
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Um
das Erstarren des Metalls zu beschleunigen, sind, wie in 2 gezeigt,
an den oberen Stirnseiten der Platten 20, 30 Zu-
und Abfuhranschlüsse 23a, 23b bzw. 24a, 24b zur
Zu- bzw. zur Abfuhr eines flüssigen Kühlmittels,
z. B. Wasser, angeordnet. Alternativ können Anschlüsse
für das Kühlmittel nur an einer, z. B. an der
zweiten Platte 30 vorgesehen sein und das Kühlmittel
kann innerhalb der Vorrichtung 10 von der zweiten Platte 30 zur
ersten Platte 20 und zurücktransportiert werden.
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Die
Befestigung der Platten 20, 30 der Vorrichtung 10 an
der Druckgussform erfolgt im geschlossenen Zustand, indem diese
auf die Druckgussform aufgesetzt werden und mit jeweils zwei in 2 bzw. 3 gezeigten
Schrauben 26a, 26b bzw. 27a, 27b fixiert
werden, die in sich über die gesamte Länge der
Platten 20, 30 erstreckenden Durchgangsbohrungen
geführt sind.
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Zum
Auswerfen des erstarrten Metalls beim Öffnen der beiden
Platten sind (nicht gezeigte) federgelagerte Bolzen in den Platten 20, 30 vorgesehen, welche
in Durchlassöffnungen geführt sind, die in 3 als
Kreise 25 dargestellt sind. Durch die Hohlraum-Labyrinthe 12, 13 aus 1 muss
das flüssige Metall vom Einlass 11 bis zur Entlüftungsöffnung 14 einen
Weg zurücklegen, der einem Vielfachen der Länge
der Platten 20, 30 entspricht. Es besteht somit in
der Regel genügend Zeit, das Metall zwischen den gekühlten
Platten 20, 30 zur Erstarrung zu bringen. Nur
für den Fall, dass das Metall nicht vollständig
zur Erstarrung kommt, kann dieses mit dem Gasstrom 22 ausgeblasen
werden. Sobald der Austritt von flüssigem Metall aus der
Venturi-Düse 15 bemerkt wird, kann die Gaszufuhr
und damit das Ansaugen unterbrochen werden, es ist aber gegebenenfalls
auch möglich, das austretende, abgekühlte Metall
aufzufangen und die Vorrichtung 10 weiter zu betreiben, bis
der Gießvorgang abgeschlossen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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