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Die Erfindung betrifft eine horizontale Gießkammer, insbesondere für das Druckgießen von Metall, mit einem länglichen, eine zentrale Achse definierenden Mantelkörper, der an seinem maschinenseitigen Ende eine Gussmaterialeinfüllöffnung und an seinem formseitigen Ende eine Gussmaterialauslassöffnung aufweist und der entlang der zentralen Achse in einen die Gussmaterialauslassöffnung umfassenden Grundkörper und eine die Gussmaterialeinfüllöffnung umfassende Wechselbüchse unterteilt ist, wobei der Grundkörper und die Wechselbüchse an ihren aneinander zuweisenden Enden fluiddicht und lösbar miteinander verbunden sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kit mit einer solchen Gießkammer und einer Einfüllhilfe sowie ein Verfahren zum Druckgießen von Metall in einer horizontalen Gießkammer.
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Gießkammern werden in erster Linie in Druckgießmaschinen zum Druckgießen von Metallen wie Aluminium, Magnesium und Messing eingesetzt. Dabei werden insbesondere horizontale Gießkammern verwendet, die im Betrieb etwa waagerecht liegend eingesetzt werden und deren Mantelkörper jeweils an seinem einen, maschinenseitigen Ende an der Oberseite eine Gussmaterialeinfüllöffnung und an seinem anderen, formseitigen Ende eine Gussmaterialauslassöffnung aufweist.
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Im Betrieb sind die Gießkammern hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. So werden während des Einfüllvorgangs je nach dem zu gießenden Material beziehungsweise der zu gießenden Metalllegierung unterhalb der Gussmaterialeinfüllöffnung Temperaturen von deutlich mehr als 600°C erreicht. Bei dieser Temperatur können Eisenatome aus der Oberfläche der Gießkammer diffundieren, wodurch diese spröde wird und abplatzt, so dass Abwaschungen entstehen, wodurch die Gleitbewegung eines Druckkolbens in der Gießkammer behindert werden kann und der Druckkolben einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist. Generell trifft durch die Gussmaterialeinfüllöffnung eingefülltes heißes Gussmaterial unter Ausnutzung der Gravitationskraft immer in dem jeweils untenliegenden Bereich des Innenraums der Wechselbüchse auf deren Innenfläche auf. Im Falle einer obenliegenden Gussmaterialeinfüllöffnung wird beim Einfüllvorgang des Gussmaterials der der Gussmaterialeinfüllöffnung unmittelbar gegenüberliegende Bereich der Mantelkörperinnenfläche, auf welchen das heiße Gussmaterial trifft, am stärksten thermisch beansprucht. Erreichen solche Abwaschungen eine bestimmte Verschleißgrenze, so muss die verschlissene Gießkammer entfernt und die Druckgießmaschine mit einer neuen Gießkammer ausgerüstet werden. Dies ist allerdings mit einem entsprechenden Kosten- und Arbeitsaufwand verbunden.
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Um die Standzeiten einer Gießkammer als Ganzes zu erhöhen und somit eine Druckgießmaschine wirtschaftlicher zu betreiben, ist es beispielsweise aus der
EP 1 405 685 A1 bekannt, die Gießkammer mehrteilig auszuführen. Hierbei ist der Mantelkörper axial in einen die Gussmaterialauslassöffnung umfassenden Grundkörper und eine die Gussmaterialeinfüllöffnung umfassende Wechselbüchse unterteilt, wobei der Grundkörper und die Wechselbüchse an ihren aneinander zuweisenden Enden fluiddicht und lösbar miteinander verbunden sind. Die Wechselbüchse umfasst somit diejenigen Bereiche der Gießkammer, die im Betrieb in einem besonders hohen Maße thermischer Beanspruchung ausgesetzt sind. Durch die mehrteilige Ausbildung der Gießkammer ist es möglich, eine verschlissene Wechselbüchse gegen eine neue Wechselbüchse auszutauschen, ohne die Druckgießmaschine mit einer komplett neuen Gießkammer ausrüsten zu müssen.
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Aus der
EP 1 405 685 A1 ist es ebenfalls bekannt, die Wechselbüchse innenseitig zumindest teilweise mit einer keramischen Verschleißbüchse zu versehen, die in den Mantelkörper eingeschrumpft ist. Eine solche keramische Verschleißbüchse verhindert lokal einen Kontakt zwischen dem Metallmaterial des Mantelkörpers und dem Gussmaterial. Durch eine relativ hohe Temperaturbeständigkeit und einer damit verbundenen relativ hohen Resistenz der keramischen Verschleißbüchse gegen Auswaschungen, kann das Material des Mantelkörpers besser vor dem heißen Gussmaterial geschützt werden. Auch wenn eine mit einer derartigen keramischen Verschleißbüchse versehene Wechselbüchse länger eingesetzt werden kann als eine entsprechende Wechselbüchse ohne keramische Verschleißbüchse, weist auch eine derartige keramische Verschleißbüchse nach einer bestimmten Betriebsdauer Auswaschungen auf und muss gegen eine entsprechende neue Verschleißbüchse ausgetauscht werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine horizontale Gießkammer und ein Verfahren zum Druckgießen von Metall in einer solchen horizontalen Gießkammer anzugeben, durch die es ermöglicht wird, die Standzeit der horizontalen Gießkammer zu erhöhen.
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Bei einer horizontalen Gießkammer wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Befestigungsmittel oder Befestigungsmittel und Positionierungsmittel vorgesehen sind, mittels welchen die Wechselbüchse in mehreren definierten, um die zentrale Achse gegeneinander verdrehten Befestigungspositionen an dem Grundkörper positioniert und befestigt werden kann.
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Des Weiteren wird die Erfindung bei einem Verfahren zum Druckgießen von Metall der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Wechselbüchse von dem Grundkörper gelöst, relativ zu diesem um die zentrale Achse in eine neue Befestigungsposition gedreht und in dieser erneut mit dem Grundkörper fluiddicht und lösbar verbunden wird.
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Der Erfindung liegt somit die Überlegung zugrunde, die Gießkammer so auszugestalten, dass die Wechselbüchse in unterschiedlichen Winkelpositionen an dem Grundkörper angebracht werden kann. Wenn also die Wechselbüchse nach einer bestimmten Anzahl von Schüssen der Druckgießmaschine in ihrem Bodenbereich, in welchem das heiße Gussmaterial auf die Innenfläche der Wechselbüchse trifft, ausgewaschen ist, ist es nicht mehr wie im Stand der Technik erforderlich, die Wechselbüchse auszuwechseln. Vielmehr kann die Wechselbüchse in einfacher Weise von dem Grundkörper gelöst und in einer anderen Befestigungsposition wieder an dem Grundkörper befestigt werden, in welcher der dann unten liegende Bodenbereich der Wechselbüchse nicht oder nur vergleichsweise schwach ausgewaschen ist. Im Ergebnis verlängern sich also die Austauschintervalle für die Wechselbüchse und/oder eine sich in der Wechselbüchse befindliche Verschleißbüchse.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Wechselbüchse der erfindungsgemäßen horizontalen Gießkammer in einer neutralen Position derart an dem Grundkörper positioniert und befestigt werden, dass die Gussmaterialeinfüllöffnung an der Oberseite der Gießkammer liegt und insbesondere vertikal ausgerichtet ist, wobei die Wechselbüchse bevorzugt in zwei weiteren Befestigungspositionen an dem Grundkörper positionier- und befestigbar ist, die gegenüber der neutralen Position im Uhrzeigersinn und im entgegengesetzten Uhrzeigersinn verdreht sind, sodass die Gussmaterialeinfüllöffnung in diesen beiden Befestigungspositionen jeweils schräg nach oben weist. Bei einer vertikalen Ausrichtung der Gussmaterialeinfüllöffnung lässt sich das heiße Gussmaterial unter Ausnutzung der Gravitationskraft besonders komfortabel in die Gießkammer einfüllen. Da die Gussmaterialeinfüllöffnung in den beiden gegenüber der neutralen Position verdrehten Befestigungspositionen der Wechselbüchse jeweils schräg nach oben weist, lässt sich auch in diesen beiden Befestigungspositionen das heiße Gussmaterial unter Ausnutzung der Gravitationskraft in die Gießkammer einfüllen. Zudem trifft das heiße Gussmaterial an unterschiedlichen Stellen unterhalb der Gussmaterialeinfüllöffnung auf die Innenfläche der Wechselbüchse oder einer darin angeordneten Verschleißbüchse auf. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßigere Beanspruchung der Innenfläche im Bereich der Gussmaterialeinfüllöffnung.
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Zweckmäßigerweise sind die Befestigungspositionen um gleiche Winkel zueinander versetzt, wobei der Winkel zwischen zwei benachbarten Befestigungspositionen insbesondere zwischen 30° und 60° liegt und bevorzugt 45° beträgt. Ein derartiger Winkelversatz ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Befestigungsposition definiert ist, bei der die Gussmaterialeinfüllöffnung vertikal ausgerichtet ist. Denn in einer weiteren Befestigungsposition, die zu der zuvor genannten benachbart und um einen Winkel von 45° versetzt ist, stellt ein solcher Winkel sicher, dass heißes Gussmaterial problemlos unter Ausnutzung der Gravitationskraft in die Gießkammer hinein fließen kann. Anderseits ist in diesem Fall ein Winkel von 45° groß genug, damit die Stellen, an denen das Gussmaterial auf die Innenfläche auftrifft, weit genug voneinander entfernt liegen und somit eine möglichst gleichmäßige Beanspruchung der Innenfläche sichergestellt ist.
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Vorteilhaft sind die Wechselbüchse und der Grundkörper miteinander verschraubt und durch die Verschraubung in den unterschiedlichen Befestigungspositionen positionierbar. In bevorzugter Weise sind in der Wechselbüchse Durchgangsbohrungen vorgesehen, welche die Wechselbüchse axial zwischen ihren Stirnseiten durchsetzen, und sind in der Stirnfläche des Grundkörpers zu den Durchgangsbohrungen korrespondierende Gewindebohrungen ausgebildet, über welche die Wechselbüchse und der Grundkörper mittels Befestigungsschrauben in den unterschiedlichen Befestigungspositionen verschraubt werden können. Bei den Gewindebohrungen handelt es sich bevorzugt um Sackbohrungen. Die Durchgangsbohrungen und/oder die Gewindebohrungen können mit gleichmäßigem Versatz entlang des Umfangs des Mantelkörpers angeordnet sein, wobei im Bereich der Gussmaterialeinfüllöffnung keine Durchgangsbohrung vorhanden ist und wobei der Winkelversatz zwischen den Durchgangsbohrungen insbesondere zwischen 30° und 60° liegt und bevorzugt 45° beträgt. Ein gleichmäßiger Versatz der Bohrungen ermöglicht, dass jeweils zwei benachbarte, definierten Befestigungspositionen um denselben Winkel gegeneinander verdreht sind. Daher ist es sinnvoll, im Bereich der Gussmaterialeinfüllöffnung keine Durchgangsbohrung vorzusehen, da eine solche und/oder eine womöglich in diese eingefügte Befestigungsschraube das Eingießen des Gussmaterials in Gießkammer behindern würde.
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Vorteilhafterweise ist am Grundkörper, insbesondere in unmittelbarer Nähe zu einem Übergangsbereich zwischen dem Grundkörper und der Wechselbüchse, zumindest ein Zulauf und zumindest ein Ablauf eines Temperiersystems ausgebildet, wobei sich die Zu- und Abläufe insbesondere in einer Radialrichtung des Mantelkörpers erstrecken und mit zumindest einem sich in der Wandung des Mantelkörpers erstreckenden Kühlmittelkanal fluidverbunden sind. Da während des Betriebs einer Gießkammer unterschiedliche Bereiche derselben durch das heiße Gussmaterial unterschiedlich stark aufgeheizt werden, kann durch ein Temperiersystem die Temperatur in der Gießkammer angeglichen und konstant gehalten werden. Durch eine Abkühlung eines Bereichs unterhalb beziehungsweise gegenüber der Gussmaterialeinfüllöffnung versprödet das Material der Gießkammer weniger und Auswaschungen wird entgegengewirkt beziehungsweise deren Bildung wird verzögert.
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Zweckmäßigerweise ist die Gussmaterialeinfüllöffnung trichterförmig ausgebildet, wobei sich ihr Querschnitt zum Inneren des Mantelkörpers hin verkleinert. Dies erleichtert das Einfüllen des Gussmaterials.
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Bevorzugt weist der Mantelkörper im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders auf, insbesondere wobei dessen Innendurchmesser etwa 120 mm beträgt und/oder dessen Außendurchmesser etwa 280 bis 360 mm beträgt und/oder dessen Gesamtlänge etwa 815 mm beträgt und/oder die Länge der Wechselbüchse etwa 320 mm beträgt.
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Um während des Druckgießens das Einfüllen von Gussmaterial in die Gießkammer zu erleichtern, wird bevorzugt eine Einfüllhilfe in die Gussmaterialeinfüllöffnung eingesetzt. Dies gilt insbesondere, wenn die Gussmaterialeinfüllöffnung nicht vertikal nach oben ausgerichtet ist, sondern schräg nach oben weist. Bei der Einfüllhilfe kann es sich beispielsweise um einen Trichter handeln, wobei dieser bevorzugt in der Weise ausgebildet ist, dass die Trichtereinlassöffnung vertikal nach oben weist, wenn der Trichter in eine nur schräg nach oben weisende Gussmaterialeinfüllöffnung der Wechselbüchse eingesetzt ist. Dabei ist die Außenkontur des Trichters bevorzugt an die Kontur der Gussmaterialeinfüllöffnung angepasst, so dass der Trichter die Gussmaterialeinfüllöffnung vollständig verschließt.
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Mit der oben beschriebenen Gießkammer wird also eine Gießkammer bereitgestellt, die verglichen mit den vorbekannten horizontalen Gießkammern eine erhöhte Standzeit aufweist. Zudem ermöglicht es das oben beschriebene Verfahren, die Standzeit einer horizontalen Gießkammer signifikant zu erhöhen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen horizontalen Gießkammer unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich. Darin ist:
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1 eine perspektivische schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen horizontalen Gießkammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer auseinander gebauten Konfiguration;
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2 eine schematische Seitenansicht der horizontalen Gießkammer aus 1 in einer zusammen gebauten Konfiguration;
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3 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie III-III in 2;
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4 eine schematische Ansicht der maschinenseitigen Stirnseite der horizontalen Gießkammer aus 1;
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5 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie V-V in 4;
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6 eine schematische Ansicht der maschinenseitigen Stirnseite der horizontalen Gießkammer aus 1 bei einer ersten Befestigungsposition der Wechselbüchse an dem Grundkörper;
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7 eine schematische Ansicht der maschinenseitigen Stirnseite der horizontalen Gießkammer aus 1 bei einer zweiten Befestigungsposition der Wechselbüchse an dem Grundkörper; und
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8 eine schematische Ansicht der maschinenseitigen Stirnseite der horizontalen Gießkammer aus 1 bei einer dritten Befestigungsposition der Wechselbüchse an dem Grundkörper.
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Die 1 bis 5 zeigen unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen horizontalen Gießkammer 1 für das Druckgießen von Metall gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gießkammer 1 hat einen länglichen, eine zentrale Achse A definierenden Mantelkörper 2. Dieser weist in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders auf, wobei in diesem Fall dessen Innendurchmesser etwa 120 mm beträgt, dessen Außendurchmesser in weiten Teilen etwa 280 mm beträgt und dessen Gesamtlänge etwa 815 mm beträgt. Der Mantelkörper 2 weist an seinem maschinenseitigen Ende 3 eine trichterförmige Gussmaterialeinfüllöffnung 4, deren Querschnitt sich zum Inneren des Mantelkörpers 2 hin verkleinert, und an seinem formseitigen Ende 5 eine Gussmaterialauslassöffnung 6 auf. Zudem ist der Mantelkörper 2 entlang der zentralen Achse A in einen die Gussmaterialauslassöffnung 6 umfassenden Grundkörper 7 und eine die Gussmaterialeinfüllöffnung 4 umfassende Wechselbüchse 8 unterteilt, wobei die Länge der Wechselbüchse 8 mit etwa 320 mm etwas mehr als ein Drittel der Gesamtlänge des Mantelkörpers 2 ausmacht. Der Grundkörper 7 und die Wechselbüchse 8 sind an ihren aneinander zuweisende Enden 9, 10 fluiddicht und lösbar miteinander verbunden.
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Es sind Befestigungsmittel vorgesehen, mittels welchen die Wechselbüchse 8 in mehreren definierten, um die zentrale Achse A gegeneinander verdrehten Befestigungspositionen an dem Grundkörper 7 positioniert und befestigt werden kann, wie beispielsweise in den 6 bis 8 dargestellt ist. Diese zeigen die Wechselbüchse 8 in drei unterschiedlichen Befestigungspositionen an dem Grundkörper 7. In der 6 ist die Wechselbüchse 8 in einer neutralen Position derart an dem Grundkörper 7 positioniert und befestigt, dass die Gussmaterialeinfüllöffnung 4 an der Oberseite 11 der Gießkammer 1 liegt und vertikal ausgerichtet ist. In den 7 und 8 ist die Wechselbüchse 8 gegenüber der neutralen Position im Uhrzeigersinn und im entgegengesetzten Uhrzeigersinn um einen vorgegebenen Winkel, der hier 45° beträgt, verdreht, so dass die Gussmaterialeinfüllöffnung 4 jeweils schräg nach oben weist.
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Zur Positionierung und Befestigung der Wechselbüchse 8 an dem Grundkörper 7 in den unterschiedlichen Befestigungspositionen umfassen die Befestigungsmittel sieben Durchgangsbohrungen 12, welche die Wechselbüchse 8 axial zwischen ihren Stirnseiten 13, 14 durchsetzen und mit einem gleichmäßigen Winkelversatz von 45° entlang des Umfangs der Wechselbüchse 8 in der Wandung 15 des Mantelkörpers 2 angeordnet sind, wobei im Bereich der Gussmaterialeinfüllöffnung 4 eine Durchgangsbohrung 12 ausgelassen ist. Zum anderen sind in der Stirnfläche 16 des Grundkörpers 7 zu den Durchgangsbohrungen 12 korrespondierende Gewindebohrungen 17 in Form von Sackbohrungen ausgebildet, welche mit einem gleichmäßigen Winkelversatz von ebenfalls 45° entlang des Umfangs des Grundkörpers 7 in der Wandung 15 des Mantelkörpers 2 angeordnet sind und über welche die Wechselbüchse 8 und der Grundkörper 7 mittels Befestigungsschrauben 18 in den unterschiedlichen Befestigungspositionen positioniert und verschraubt werden können. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei den Befestigungsschrauben 18 um Innensechskantschrauben. Es versteht sich, dass im Allgemeinen jede Art von Schrauben verwendet werden kann. Wie aus der 1 ersichtlich ist, weist der Grundkörper 7 mit acht Gewindebohrungen 17 eine Gewindebohrung 17 mehr auf, als Durchgangsbohrungen 12 in der Wechselbüchse 8 vorhanden sind.
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Wie insbesondere in den 2 und 4 zu erkennen ist, sind am Grundkörper 7 in unmittelbarer Nähe zu einem Übergangsbereich 19 zwischen dem Grundkörper 7 und der Wechselbüchse 8 ein Zulauf 20 und ein Ablauf 21 eines Temperiersystems ausgebildet. Hierbei erstrecken sich die Zu- 20 und Abläufe 21 in einer Radialrichtung R des Mantelkörpers 2 und sind mit einem sich in der Wandung 15 des Mantelkörpers 2 erstreckenden Kühlmittelkanal fluidverbunden. Der Kühlmittelkanal ist in den 1 bis 5 nicht dargestellt.
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In den 2 bis 5 sowie 7 und 8 ist erkennbar, dass eine Einfüllhilfe in Form eines Trichters 22 in die Gussmaterialeinfüllöffnung 4 eingesetzt wird, um das Einfüllen von Gussmaterial in die Gießkammer 1 zu erleichtern, wenn die Gussmaterialeinfüllöffnung 4 schräg nach oben weist. Der Trichter 22 ist dabei so ausgebildet, dass seine Trichtereinlassöffnung 23 stets auch bei schräg nach oben weisender Gussmaterialeinfüllöffnung 4 vertikal nach oben weist. Des Weiteren ist die Außenkontur des Trichters 22 an die Form der Gussmaterialeinfüllöffnung 4 angepasst, so dass der Trichter 22 die Gussmaterialeinfüllöffnung 4 vollständig umschließt.
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Während des Betriebs des Gießkammer 1 wird Gussmaterial aus einem Spender 24 durch die Gussmaterialeinfüllöffnung 4 gegebenenfalls unter Zuhilfenahme des Trichters 22 in die Gießkammer 1 eingefüllt. In den 3 und 4 sind jeweils zwei unterschiedliche Füllhöhen des Gussmaterials innerhalb der Gießkammer 1 während des Betriebs der Gießkammer 1 angedeutet. Bei der niedrigeren der beiden Füllhöhen handelt es sich um den sogenannten „Kolben-Start“-Füllgrad 25 und bei der höheren der beiden Füllhöhen handelt es sich um den sogenannten „Kolben-Schuss“-Füllgrad 26. Nach einer bestimmten Anzahl von Schüssen wird die Wechselbüchse 8 jeweils von dem Grundkörper 7 gelöst und nacheinander in allen Befestigungspositionen, die in den Zeichnungen 6 bis 8 beispielhaft gezeigt sind, an dem Grundkörper 7 positioniert und befestigt. Erst wenn der Verschleiß der Wechselbüchse 8 nach Ausnutzung aller definierten Befestigungspositionen eine bestimmte Verschleißgrenze überschreitet, wird die Wechselbüchse 8 gegebenenfalls durch eine neue Wechselbüchse 8 ausgetauscht.
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Bezüglich weiterer Vorteile der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen horizontalen Gießkammer 1 wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Beschreibungsteil verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gießkammer
- 2
- Mantelkörper
- 3
- maschinenseitiges Ende
- 4
- Gussmaterialeinfüllöffnung
- 5
- formseitiges Ende
- 6
- Gussmaterialauslaßöffnung
- 7
- Grundkörper
- 8
- Wechselbüchse
- 9
- Ende der Wechselbüchse
- 10
- Ende des Grundkörpers
- 11
- Oberseite der Gießkammer
- 12
- Durchgangsbohrung
- 13
- Stirnseite der Wechselbüchse
- 14
- Stirnseite der Wechselbüchse
- 15
- Wandung des Mantelkörpers
- 16
- Stirnfläche des Grundkörpers
- 17
- Gewindebohrung
- 18
- Befestigungsschrauben
- 19
- Übergangsbereich
- 20
- Zulauf
- 21
- Ablauf
- 22
- Trichter
- 23
- Trichtereinlassöffnung
- 24
- Spender
- 25
- Kolben-Start-Füllgrad
- 26
- Kolben-Schuss-Füllgrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1405685 A1 [0004, 0005]
