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Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung für Einschussdüsen gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft daher insbesondere eine Dichtvorrichtung zum Abdichten der Einschussdüsen eines Einschusskopfes einer Schießeinheit einer Kernschießmaschine gegenüber der Umgebungsluft.
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Im Stand der Technik ist zur Herstellung von Formkernen das Kernschießen mit sogenannten Kernschießmaschinen als ein maschinelles Verfahren zum Herstellen von Kernen im Bereich der Gießereitechnik bekannt.
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Das Vergießen von flüssigem Metall in eine dafür vorgesehene Form führt ohne Verwendung von geeigneten Kernen zu einem massiven Bauteil. Soll das Bauteil aber aus diversen Gründen hohl sein, z.B. zur Ausbildung einer verwickelten, geometrischen Konstruktion, um das Durchleiten und Befüllen mit Medien wie einer Prozessflüssigkeit zu ermöglichen, so gibt es verschiedene Verfahren, dies mittels Kernen, produziert durch das Kernschießverfahren, zu erreichen.
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Beim Kernschießverfahren wird die Form des zu erzeugenden Hohlraumes mit speziell präpariertem Formstoff hergestellt. So wird als Formstoff häufig ein Sand/Bindemittelgemisch verwendet. Ein so hergestellter Sandkern wird dann innerhalb der Form an die gewünschte Stelle platziert, an dem der Hohlraum oder die Hinterschneidung ausgebildet werden soll.
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In einem vereinfachten Prinzip besteht die Kernschießmaschine aus einem Bunker, einem Schießkopf und einem Kernkasten. In der Kernschießmaschine wird mit Bindemittel versetzter Formgrundstoff mit einem bestimmten Schießdruck und bei einer definierter Arbeitstemperatur in eine Kernform (den „Kernkasten“) über eine Einschiessdüse eingebracht. Da das Sand/Bindemittelgemisch aus dem Bunker mit Hilfe von Druckluft in die Form geschossen wird, heißt dieser Maschinentyp in der Fachsprache Kernschießmaschine.
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Der Sandbunker ist typischerweise fest an die Maschine montiert. Der Kernkasten kann beispielweise hydraulisch geöffnet und in der Höhe verfahren werden. Der Sand, wird z.B. vor dem Einbringen in den Bunker mit einem Härter und einem Harzbinder vermischt, so dass das Sand/Bindemittelgemisch nicht mehr rieselfähig, sondern bereits leicht gebunden ist, ähnlich dem Zustand von feuchtem Sand.
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Je nach dem für das Aushärten des Formstoffes beigemischten Bindemittel kommen so genannte Coldbox- oder Hotbox-Kernschießmaschinen zum Einsatz.
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In der
DE 199 59 234 A1 wird eine zur Durchführung des Kernschiessverfahrens geeignete Vorrichtung mit einer Schießvorrichtung, eine Nivellierstation und eine Entnahmestation offenbart. Der Formstoff wird dabei durch schlagartiges Entspannen eines Gases in einen Kernkasten eingeschossen, dessen formgebende Negativkontur in vertikaler Richtung zur Einschußrichtung ausgerichtet ist. Nach dem Nivellieren wird der Kernkasten im Wesentlichen in die Horizontale geschwenkt, um den noch nicht vollständig verfestigten, verzögert aushärtenden Formkörper aus dem Kernkasten zu entnehmen.
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Ferner ist aus der Patentschrift
DE 29 53 668 eine Blasmaschine bekannt, bei der ein Kernkasten auf einem Tisch befestigt wird, dessen Antrieb zum Wenden relativ zur Horizontalachse verwendet wird.
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Aus der Druckschrift
DE 33 39 941 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von aus zwei Formhälften bestehenden kastenlosen Gießformen bekannt, bei denen mittels eines ersten Modells in einem ersten Formkasten die eine Formhälfte hergestellt und nach Entfernen dieses Modells in einen zweiten Formkasten geschoben wird, der um 180° gewendet wird.
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Bei den im Stand der Technik bekannten Kernschießmaschinen sind die Auslassöffnungen der Einschussdüsen offen ausgebildet. Dadurch kann das Formmaterial in diesem Bereich mit der Umgebungsluft reagieren und vorzeitig antrocknen oder seine Beschaffenheit kann unerwünscht durch Wechselwirkungen mit der Umgebungsluft verändert werden.
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Wesentliche Bedeutung kommt daher der Verhinderung des vorzeitigen Antrocknens oder Austrocknens zu. Es gilt daher den direkten Luftkontakt an den Einschussdüsen zu verhindern. Im Stand der Technik wird hierzu vorgeschlagen durch Benebelung des Umfeldes mit Wasserdampf zum Beispiel durch Ultraschallvernebelungsanalgen das Austrocknen wirksam zu verhindern. Ferner kommt die Formstoffmischung in der Schießeinheit nach jedem Schuß und Entlüftung mit Luft in Kontakt. Nachteilig ist dabei der erhebliche zusätzliche Aufwand der Befeuchtung sowie die geeignete Auslegung des Nebels, der insbesondere bei Sand/Bindemittelgemischen tropfenfrei sein sollte.
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Im Stand der Technik sind beispielsweise aus den Schriften
US 2 761 186 A ,
GB 808 364 A und
US 2 933 785 A verschiedene Dichtvorrichtungen für Einschussköpfe von Schießeinheiten einer Kernschießmaschine bekannt, die jedoch die Einschussdüse ersetzen, nur stirnseitig abdichten und für welche die Kernschießmaschinen speziell angepasst werden müssen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung vorzusehen, mit der die vorbesagten Nachteile überwunden werden und bei dem die Formstoffe vor dem Antrocknen oder Austrocknen zuverlässig geschützt werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Dichtvorrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Dichtvorrichtung zum Abdichten der Einschussdüsen eines Einschusskopfes einer Schießeinheit einer Kernschießmaschine vorzusehen, welche mit einem mechanisch selbsttätig arbeitendem Öffnungs- und Schließmechanismus versehen ist, der von einem abgedichteten Schließzustand in einen Zustand betätigbar ist, bei dem der Formstoff von der Einschussdüse durch die Dichtvorrichtung hindurch befördert werden kann und der nach dem Schießvorgang selbsttätig wieder in seinen gedichteten Ausgangszustand zurückkehrt. Die Dichtvorrichtung wird bevorzugt auf dem offenen Ende der Einschussdüse montiert. Der Öffnungs- und Schließmechanismus ist bevorzugt so ausgelegt, dass der bei jedem Schuß wirkende Prozessdruck durch den Formstoff elastisch verformbare Verschlußlappen betätigt, um so eine Durchtrittsöffnung zu formen, die sich infolge der Rückstellkraft des elastischen Materials nach dem Schießvorgang (der Zustand bei dem der Prozessdruck nicht mehr ansteht) in ihre Ausgangslage zurückbewegen. Es wird darauf hingewiesen, dass in Fachkreisen statt des Begriffes „Einschussdüse“ ebenso der Begriff „Ausschussdüse“ Verwendung findet und auch im Sinne der vorliegenden Erfindung als ein Synonym zu verstehen ist.
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Es wird daher vorgeschlagen, eine Dichtvorrichtung zum stirnseitigen und radialen Abdichten einer Einschussdüse eines Einschusskopfes einer Schießeinheit einer Kernschießmaschine vorzusehen, die aus einem Dichtkörper bestehet, der über eine düsenseitige Einlassöffnung verfügt, sowie über eine, mit einem Öffnungs- und Schließmechanismus versehenen Auslassöffnung.
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Ferner ist die Dichtvorrichtung gemäß der Erfindung derart ausgebildet, dass der Öffnungs- und Schließmechanismus in einer die Auslassöffnung verschließenden Kopfplatte ausgebildet ist. Der Öffnungs- und Schließmechanismus ist so beschaffen, dass bei einer Druckbeaufschlagung beim Schießen von Kernmaterial durch die Einschussdüse der Öffnungs- und Schließmechanismus von einer abgedichteten Schließstellung in eine geöffnete Durchlassstellung betätigbar ist.
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Bevorzugt ist der Öffnungs- und Schließmechanismus als ein selbstschließender Mechanismus ausgebildet, der sich nach jedem Schießvorgang selbsttätig verschließt. Besonders bevorzugt ist daher ein Mechanismus, der ausschließlich mechanisch arbeitet und ohne zusätzliche Steuerung oder Steuerelemente auskommt, sondern auf herkömmliche, im Stand der Technik bekannte Einschussdüsen von Kernschießmaschinen ohne Anpassungen an die Anlagentechnik anwendbar ist.
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Daher wird als besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Dichtvorrichtung mit einer stirnseitig ausgebildeten Kopfplatte an der auslassseitigen Öffnung vorgeschlagen, bei der der Öffnungs- und Schließmechanismus in der Kopfplatte vorgesehen ist. Der Öffnungs- und Schließmechanismus ist als wenigstens ein Spalt mit dicht aneinander anliegenden Spaltseitenflächen in der Kopfplatte ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die Verwendung von elastischem Material für die Dichtvorrichtung, so dass die Dichtvorrichtung als eine elastisch verformbare Dichtkappe ausgebildet wird. Auf diese Weise öffnet der Spalt bei jedem Schießvorgang aufgrund der Druckbeaufschlagung auf den Formstoff, welches dann durch die Einschussdüse befördert wird und die durch den Spalt getrennten Kopfplattenlappen auseinanderdrückt, so dass das Kernmaterial durch die Dichtkappe hindurch und ausgangsseitig aus dieser heraus befördert werden kann. Aufgrund der Elastizität und der damit verbundenen Rückstellkraft kehren die Kopfplattenlappen nach dem Schießvorgang (sobald der Prozessdruck nicht mehr ansteht) selbsttätig in ihre dichtende Ausgangsstellung zurück und liegen die Spaltseitenflächen wieder dichtend aneinander an, so dass der Spalt verschlossen ist und der Formstoff gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet wird.
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In einer weiter bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird der Öffnungs- und Schließmechanismus der Dichtvorrichtung durch zwei sich kreuzende Spalte mit jeweils aneinander anliegenden Spaltseitenflächen in der Kopfplatte ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die zwei Spalte unter einem Winkel von ca. 90 Grad kreuzen unter Ausbildung von jeweils dicht aneinander anliegenden Dichtlappen. Die Dichtlappen können (vergleichbar, wie bereits zuvor bei dem Ausführungsbeispiel mit nur einem Schlitz beschrieben) beim Schießen von Kernmaterial von ihrer die Austrittsöffnung abdichtenden Schließstellung in eine geöffnete Durchlassstellung betätigt werden und kehren diese nach dem Schießvorgang selbsttätig in ihre Schließstellung zurück.
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Die Dichtvorrichtung verfügt erfindungsgemäß über einen kegelförmig zulaufenden Mantelabschnitt, der sich in Richtung der Auslassöffnung verjüngt. Bei ferner verfügt die Dichtvorrichtung über einen zylindrischen Wandabschnitt, der sich an den kegelförmigen Wandabschnitt anschließt, so dass eine hohle Dichtkappe erhalten wird, die sich von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung verjüngt und an dessen Stirnseite eine elastische im wesentlichen ebene Kopfplatte angeordnet ist, so dass die Dichtkappe sowohl als Radialdichtung als auch als stirnseitige Flächendichtung um die Einschussdüse wirkt. Darüber hinaus, ist die Dichtvorrichtung einstückig aus einem elastischen Material ausgebildet, so dass eine stabile und einfach herzustellende Dichtvorrichtung erhalten wird.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Dichtvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine stirnseitige Aufsicht auf die Dichtvorrichtung gemäß 1 ; und
- 3 die Kopfplatte aus 2 in einer vergrößerten Ansicht.
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Die 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Dichtvorrichtung 1 bestehend aus einem Dichtkörper 2, wobei der Dichtkörper 2 über eine Einlassöffnung 3 und eine Auslassöffnung 4 verfügt und als ein innen hohler Dichtkörper 2 ausgebildet ist. Die Einlassöffnung 3 ist mit der Auslassöffnung 4 über den nicht dargestellten inneren Dichtraum verbunden, so dass Formstoff einer abzudichtenden Einschussdüse, auf die die Dichtvorrichtung 1 mit ihrer einlassseitigen Öffnung aufgebracht wurde, durch die Dichtvorrichtung 1 zur Auslassöffnung 4 hindurchtreten kann.
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Die Auslassöffnung 4 ist mit einer Kopfplatte 6 versehen, welche die Auslassöffnung 4 vollständig abdeckt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Dichtkörper einstückig aus einem elastischen Material hergestellt und verfügt über einen kegelförmigen Mantelabschnitt 10 an den sich ein zylinderförmiger Mantelabschnitt 11 anschließt. Am auslasseitigen Ende des Dichtkörpers 2 und zwar stirnseitig auf dem zylinderförmigen Mantelabschnitt 11 ist die Kopfplatte 6 mit dem Öffnungs- und Schließmechanismus 7, wie in 2 und 3 näher dargestellt, angeordnet.
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Der Öffnungs- und Schließmechanismus 7 ist infolge der Elastizität der Kopfplatte 6 als ein selbstschließender Mechanismus ausgebildet, der sich nach jedem Schießvorgang selbsttätig wieder verschließt. Dies wurde dadurch realisiert, dass in einer die Auslassöffnung verschließenden Kopfplatte 6 zwei Spalte 8,9 ausgebildet sind.
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Wie ferner in den 2 und 3 ersichtlich, wird der Öffnungs- und Schließmechanismus 7 durch die zwei sich kreuzenden Spalte 8, 9 (durch die Kopfplatte 6 hindurch reichende Schlitze) mit jeweils aneinander anliegenden Spaltseitenflächen 8a, 8b bzw. 9a, 9b in der Kopfplatte 6 ausgebildet. Die zwei Spalte 8, 9 erstrecken sich in Dickenrichtung durch die gesamte Dicke der Kopfplatte 6 hindurch und schneiden sich unter einem Winkel von ca. 90 Grad. Durch die sich kreuzenden Spalte 8, 9 werden vier benachbarte, jeweils entlang des entsprechenden Spaltes aneinander anliegende Dichtlappen 10a, 10b, 10c, 10d gebildet. Die Dichtlappen 10a, 10b, 10c, 10d, die in dieser Ausbildung des Öffnungs- und Schließmechanismus 7 eine „kuchenstückähnliche“ Form haben, werden beim Schießen von Formstoff durch die „nicht dargestellte“ Einschussdüse von ihrer die Austrittsöffnung 4 abdichtenden Schließstellung in eine geöffnete Durchlassstellung betätigt, indem die Dichtlappen 10a, 10b, 10c, 10d elastisch nach außen in Durchlassrichtung ausgelenkt werden und so einen Durchlass an der Austrittsöffnung 4 ermöglichen. Nach dem Schießvorgang kehren diese selbsttätig in ihre Ausgangsstellungstellung zurück, bei der jeweils sich gegenüberliegende Spaltseitenflächen 8a, 8b bzw. 9a, 9b den entsprechenden Spalt 8, 9 gegenüber der Umgebungsluft abdichten und so den Formstoff vor Austrocknung schützen.
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Die vorliegende Dichtvorrichtung ist einstückig aus einem elastischen Material ausgebildet, so dass die Kopfplatte 6 fest mit dem Dichtkörper 2 verbunden ist.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
