DE102023100621A1

DE102023100621A1 - Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine

Info

Publication number: DE102023100621A1
Application number: DE102023100621.5A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-01-12
Filing date: 2023-01-12
Publication date: 2024-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine umfassend eine Gießkammer (1) mit einem Gießkolben (2) und mindestens eine Sauganordnung (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19), wobei die mindestens eine Sauganordnung (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19) mehrteilig ausgestaltet ist und eine ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisende Anschlussbuchse (3) und mindestens ein ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisendes Saugrohr (5) aufweist, wobei die Anschlussbuchse (3) und das mindestens eine Saugrohr (5) form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Druckgießmaschine umfassend eine Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine und eine Druckgießmaschine nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Das konventionelle Kaltkammer-Druckgießverfahren zählt zu den Gießverfahren mit schneller Formfüllung, bei denen eine bestimmte Menge an Metallschmelze von oben unter Kontakt zur atmosphärischen Luft in die Gießkammer dosiert wird und mit einem hohen statischen Druck durch die über die Gießkolbenfläche wirkende Gießkraft in den Formhohlraum bzw. die Kavität befördert wird. Hierbei kommt es im konventionellen Kaltkammer-Druckgießverfahren in allen drei Gießphasen, hauptsächlich jedoch während der Dosier- und Formfüllphase des Gießzyklus, zur Oxidbildung und zum Einschluss von Fluiden, wie Luft und/oder Gasen, welche zu einer verminderten Gussteilqualität führen.
Um diesen prozessbedingten Verunreinigungen entgegenzuwirken und zusätzlich das Formfüllvermögen zu steigern, hat sich im konventionellen Kaltkammer-Druckgießverfahren das Druckgießen unter Vakuum etabliert. Hierbei unterstützt eine im Formhohlraum sitzende Vakuumquelle durch den Aufbau eines Unterdrucks im Formhohlraum sowie im Gießsystem die zweite Phase, sofern die Gießkolbenfläche die Dosieröffnung in der Gießkammer überschritten hat und eine räumliche Trennung vom Gießsystem zur Atmosphäre entsteht.
In der rudimentärsten Form des Vakuum-Druckgießens wird der Unterdruck über ein an der Form sitzendes Entlüftungsventil erzeugt. Aufgrund der nach dem Überfahren des Gießkolbens über die Dosieröffnung verbleibenden zu geringen Prozesszeit und der oftmals begrenzten Entlüftungsquerschnitte der Ventile sowie der Verbindungskanäle zur Form können der Formhohlraum, der Gießlauf und die Gießkammer oftmals nur teilweise ausreichend evakuiert werden.
Eine Verbesserung des Dosiervorgangs unter Ausschluss atmosphärischer Luft ist das in der Druckschrift DE 30 41 340 A1 beschriebene Druckgießverfahren zur Herstellung gasarmer, porenarmer und oxidarmer Gussstücke mittels einer Kaltkammer-Druckgießmaschine. Dem Verfahren entsprechend erfolgt der Dosiervorgang über den sich in der Form aufbauenden Unterdruck, welcher über die Gießkammer bis in das Saugrohr reicht, wodurch die Schmelze unter Unterdruck in die Gießkammer hochgesaugt und anschließend das Gussstück unter Vakuum gegossen wird. Die Form muss dabei jedoch vakuumdicht abgedichtet sein. Dieses Verfahren führt zur Verbesserung der Gussteilequalität gegenüber dem herkömmlichen Druckgießen und dem Vakuum-Druckgießen. Das in der Druckschrift DE 30 41 340 A1 beschriebene Verfahren mit diesem Aufbau weist jedoch in der Praxis Schwachstellen auf, auf welche im Folgenden näher eingegangen wird.
Das Saugrohr aus der Druckschrift DE 30 41 340 A1 ist ein einteiliges Rohr mit einem oberen konischen Teil, welcher mittels einer nicht näher beschriebenen Haltevorrichtung direkt an der konischen Öffnung an der Gießkammer angebracht ist. Das konische Ende des Saugrohrs mündet senkrecht in die konische Öffnung an der Gießkammer. Durch diese Konizität besteht eine Einschränkung bezüglich der Freiheitsgrade in der Saugrohrausrichtung. Demzufolge ist das Saugrohr ohne Bewegungsfreiheitsgrade konzipiert und starr in der Längsachse der Gießkammer eingebaut, d.h. das Saugrohr sowie das untere Ende des Saugrohres mit der Drossel sind komplett fest und unbeweglich. Dadurch muss verfahrensbedingt der Warmhalteofen unterhalb des Saugrohrendes angeordnet und innerhalb der Druckgießmaschine zwischen der festen Aufspannplatte und dem Gießantrieb des Gießkolbens verbaut werden.
In der Druckschrift EP 0 051 310 A1 ist eine Druckgießmaschine zur Herstellung gasarmer, porenarmer und oxidarmer Gussstücke beschrieben, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Warmhalteeinrichtung unterhalb der Füllkammer zwischen einer festen Aufspannplatte und dem Antrieb für den Gießkolben angeordnet ist. Die in der Druckschrift EP 0 051 310 A1 beschriebene Druckgießmaschine weist jedoch in der Praxis Schwachstellen auf, auf welche im Folgenden näher eingegangen wird.
In der Druckschrift EP 0 051 310 A1 wird die Ausführung von Saugrohr, Gießkammer, Halter und Aufhängungs-Klammer-Mechanismus beschrieben. Demzufolge ist das Saugrohr ohne Bewegungsfreiheitsgrade konzipiert und starr in der Längsachse der Gießkammer eingebaut, d.h. das Saugrohr sowie das untere Ende des Saugrohres mit der Drossel sind komplett fest und unbeweglich. Dadurch muss verfahrensbedingt der Warmhalteofen unterhalb des Saugrohrendes angeordnet und innerhalb der Druckgießmaschine zwischen der festen Aufspannplatte und dem Gießantrieb des Gießkolbens verbaut werden. Gemäß der Druckschrift muss dieser in der Höhe verstellbar und ebenfalls seitlich verfahrbar gestaltet sein, damit das Saugrohr ausgebaut oder ausgetauscht werden kann. Durch die gefederte Aufhängung des Saugrohres an der Gießkammer ist kein fester Formschluss und auch kein eindeutiger Kraftschluss dieser Verbindung möglich, was zu Undichtigkeiten im Vakuumsystem und zu Fehlstellungen beim Ein- und Ausbau, und somit zu keinem konstanten und wiederholbaren Druckgießprozess, führt. Durch Undichtigkeiten ist auch die Teilequalität direkt beeinflusst.
Eine Überdrehung bzw. Überspannung des Anzugsdrehmomentes führt auch zur Rissbildung im Aufnahmebereich des Saugrohres, was die Problematik der Undichtigkeit weiter verstärkt, und kann im Extremfall sogar zu plötzlichen Saugrohrbrüchen mitten im Gießbetrieb führen, welche bis zum Austritt von flüssiger Schmelze und daraus resultierenden Folgen führen können. Auch können die im Druckgießverfahren bei jedem Gießvorgang stets vorhandenen massiven Druck- und Impulsschläge, welche durch den Gießantrieb hervorgerufen werden, zusätzlich zu Beschädigungen des Saugrohres führen, reduzieren somit dessen Lebensdauer und beeinflussen somit nachteilig die Prozesssicherheit der Druckgießmaschine.
Die verfahrensbedingte Anordnung führt in der Praxis zudem zu einer Sonderbauform der Druckgießmaschine, welche einen offenen Raum zwischen der festen Aufspannplatte und dem Gießantrieb des Gießkolbens zwingend erforderlich macht. Diese Anordnung findet durch ihre typischen Merkmale keinen Einsatz an neuen konventionellen Druckgießmaschinen, welche diese Merkmale nicht aufweisen, und kann an konventionellen Druckgießmaschinen aus der laufenden Produktion auch nicht nachgerüstet werden. Durch diese Anordnung muss vom Betreiber zwingend eine neue Druckgießmaschine mit diesen Merkmalen gekauft werden.
Aufgrund der erforderlichen häufigen Reinigung, Pflege und Wartung des Saugrohrs und der dadurch entstandenen Produktionsunterbrechungen ist die in der EP 0 051 310 A1 beschriebene Druckgießmaschine bezüglich ihrer Praxistauglichkeit und damit verbundener Wirtschaftlichkeit eingeschränkt und gegenüber den konventionellen Druckgießmaschinen, welche mit Vakuum betrieben werden, somit im Nachteil.
Durch den senkrechten Übergang zum konischen Bereich und danach vom konischen Bereich ebenfalls senkrecht in die Gießkammer mündend entsteht eine gerichtete Schmelzeströmung, welche je nach Gießkammer-Innendurchmesser die innere obere Wand, welche gegenüberliegend der Schmelze-Eintrittsöffnung liegt, zu Beginn des Dosiervorgangs erreicht und zu Auswaschungen und Erosionen in diesem Bereich führen kann. Weil das Verhältnis zwischen dem Innen-Durchmesser des Saugrohres und dem Durchmesser der Eintrittsöffnung gleichbleibt, erfolgt somit keine Verminderung der Schmelze-Geschwindigkeit beim Dosieren in die Gießkammer. Dieser Effekt ist nachteilig für die Lebensdauer der Gießkammer und führt, wie die davor geschilderte Problematik, zu Störungen in der Produktion, zu Qualitätsproblemen im Gussstück und zu reduzierter Wirtschaftlichkeit.
Es besteht daher ein großer Bedarf an einer Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine, welche auf einfache, schnelle, zuverlässige und kostengünstige Weise die Herstellung von porenarmen, oxidfreien, spannungsfreien, wärmebehandelbaren, schweißbaren, schmiedbaren und/oder verbesserten Gussteilen ermöglicht. Ein weiteres Augenmerk der Erfindung liegt auf einer höheren Flexibilität in der Handhabung der Vorrichtung, auf einer einfachen Anpassung bzw. Nachrüstbarkeit an vorhandene und neue Druckgießmaschinen aus dem Stand der Technik und auf einer erhöhten und verbesserten Prozessstabilität gegenüber dem Stand der Technik. Weiterhin sollten die mittels der Druckgießmaschine herstellbaren Gussteile kostengünstig, individuell und anforderungsgemäß ausgestaltbar und anpassbar, sowie haltbar, langlebig und fehlerfrei sein, um vor allem die herstellungsbedingten Kosten gering zu halten. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine und eine Druckgießmaschine bereitzustellen, um die oben genannten Schwierigkeiten zu überwinden.
Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache aber wirkungsvolle Weise durch eine Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine und durch eine Druckgießmaschine nach der Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine vorgeschlagen, welche eine Gießkammer mit einem Gießkolben und mindestens eine Sauganordnung umfasst. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sauganordnung mehrteilig ausgestaltet ist und eine ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisende Anschlussbuchse und mindestens ein ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisendes Saugrohr aufweist, wobei die Anschlussbuchse und das mindestens eine Saugrohr form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Grundgedanke der Erfindung ist es, dass die mindestens eine Sauganordnung mehrteilig aus mindestens zwei Komponenten bzw. Einzelteilen ausgestaltet ist, nämlich der form- und/oder kraftschlüssig mit dem mindestens einen Saugrohr verbundenen Anschlussbuche, um die bei der Herstellung von porenarmen, oxidfreien, spannungsfreien, wärmebehandelbaren, schweißbaren, schmiedbaren und/oder verbesserten Gussteilen, insbesondere großen Gussteilen, mittels einer beliebigen Druckgießmaschine auftretenden Schwingungen und/oder Vibrationen und die Druck- und Impulsschläge des Gießantriebs während des Gießzyklus bestmöglich abzufangen, abzumildern und/oder auszugleichen. Dies ist wichtig, da sich die an einer Druckgießmaschine auftretenden Schwingungen und/oder Vibrationen, sowie die Druck- und Impulsschläge, negativ auf die Gussqualität und/oder das herzustellende Gussteil auswirken können. Im Gießbetrieb bleiben somit alle Kontaktflächen und Trennebenen langfristig voll funktionsfähig.
Die Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine umfasst eine Gießkammer mit einem Gießkolben und mindestens eine Sauganordnung. Es ist einem Fachmann verständlich, dass die Vorrichtung zur Herstellung der Gussteile zusätzlich eine, bevorzugt mittels Vakuum und/oder Unterdruck betriebene, Druckgießmaschine, welche eine Kavität ausbildet, und einen, bevorzugt geschlossenen, Schmelze-Dosierofen mit Schmelze aufweist. So ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung an und/oder mit einer Druckgießmaschine verwendet wird, welche die Kavität ausbildet.
Der Begriff „Vakuum“ betrifft einen Raum, in welchem sich keine Materie, insbesondere kein Gas, kein Gasgemisch und insbesondere keine Luft, befindet. Der Begriff „Unterdruck“ betrifft einen Gasdruck in einem Raum, welcher niedriger als ein Umgebungsgasdruck, welcher ein Gas außerhalb des Raumes aufweist, ist. In der Regel ist das Gas außerhalb des Raumes Luft und der Umgebungsgasdruck der Atmosphärengasdruck. Der Atmosphärengasdruck ist ortsabhängig, auf Meereshöhe beträgt er circa 1 bar.
Der Begriff „Schmelze“ ist einem Fachmann bekannt und betrifft fließ-, stauch- und/oder dosierbares flüssiges Material zur Herstellung der Gussteile. Bevorzugt ist die Schmelze eine Metallschmelze.
Im Rahmen der Erfindung ist dabei eine beliebige Form der Gießkammer denkbar. Bevorzugt weist die Gießkammer ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende auf, sowie eine zwischen dem ersten und dem zweiten Ende gebildete obere Stirnseite und eine zwischen dem ersten und dem zweiten Ende gebildete untere Stirnseite, welche der oberen Stirnseite gegenüberliegend ist. Es ist denkbar, dass die Gießkammer einteilig oder mehrteilig ausgestaltet ist und zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr gleich oder verschieden ausgestaltete Module aufweist. Bevorzugt umfasst mindestens eines der Module, bevorzugt mehrere oder alle Module, eine geeignet ausgestaltete Struktur zur fluiddichten, insbesondere gas- und/oder luftdichten, Verbindung dieser. Weiter weist die Gießkammer einen Gießkolben auf. Bevorzugt ist der Gießkolben mit den einem Fachmann bekannten Maßnahmen selbstdichtend und/oder selbstabdichtend ausgestaltet.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mindestens eine, bevorzugt zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder mehr, gleich oder unterschiedlich ausgestaltete Sauganordnungen auf. Über die Sauganordnung ist der Schmelze-Dosierofen derart mit der Gießkammer verbindbar, dass die Schmelze mittels eines erzeugten Vakuums und/oder Unterdrucks in die Grießkammer dosierbar ist. Es ist dem Fachmann dabei verständlich, dass die Sauganordnung in die Gießkammer derart einmündet, dass die Gießkammer mit dem anforderungsgemäßen und entsprechend dem herzustellenden Gussteil bedingten Schmelzedosiergewicht befüllt werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist die grundsätzliche Anordnung der Sauganordnung an der Gießkammer beliebig und unterliegt dem fachmännischen Können. Bevorzugt sind mehrere Sauganordnungen gruppiert, benachbart, gepaart, nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet, um auf diese Weise einen erhöhten Schmelzestrom aus mehreren Schmelze-Dosieröfen bei gleichzeitiger Zuordenbarkeit und erleichtertem Zugriff auf diese zu ermöglichen. Dies ist insbesondere bei Gussteilen mit einem Dosiergewicht von über 30 kg, insbesondere von über 50 kg bis 200 kg, sinnvoll. Zudem reduziert sich die Gießzeit in erheblichem Maße, und die Schmelze fließt zeitlich schneller ab, was erheblich zu einer Verbesserung der Gussteilqualität durch Vermeidung und/oder Verhinderung von Ablagerungen beiträgt. Bevorzugt ist die Sauganordnung im Bereich des ersten Endes, mittig oder im Bereich des zweiten Endes der Gießkammer angeordnet. Weiter bevorzugt ist die Sauganordnung an der unteren Stirnseite der Gießkammer angeordnet. Es ist einem Fachmann verständlich, dass die Sauganordnung aus einem geeigneten, anforderungsgemäßen Material ist.
Der Begriff „im Bereich“ betrifft eine räumliche Anordnung. Der Begriff „im Wesentlichen“ bedeutet, dass es lediglich zu einer geringen, insbesondere nicht signifikanten, Veränderung, Änderung und/oder Abweichung von den entsprechenden Bedingungen kommt.
Im Rahmen der Erfindung ist es als wesentlich erkannt worden, dass die mindestens eine Sauganordnung mehrteilig aus mindestens zwei, bevorzugt drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder mehr, gleich oder unterschiedlich ausgestalteten Komponenten bzw. Einzelteilen ist, wobei jede Komponente bzw. jedes Einzelteil, wie an anderer Stelle ausführlich beschrieben, auch mehrfach vorkommen kann. Dabei ist es wesentlich, dass eine Sauganordnung eine ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisende Anschlussbuchse und mindestens ein ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisendes Saugrohr aufweist. Im Rahmen der Erfindung ist es erkannt worden, dass die mehrteilig ausgebildete Sauganordnung dafür sorgt, dass die hergestellten Gussteile aufgrund des Abfangens, Ausgleichens und/oder Abmilderns von Schwingungen und/oder Vibrationen porenarm, oxidfrei, spannungsfrei, wärmebehandelbar, schmiedbar, schweißbar, individuell und anforderungsgemäß ausgestaltbar und anpassbar und/oder langlebig sind. Gleichzeitig ermöglicht diese Ausgestaltung die Austauschbarkeit einzelner oder mehrerer Komponenten und ist ursächlich für die hohe Anpassbarkeit an alle aus dem Stand der Technik bekannten Druckgießmaschinen und die Nachrüstbarkeit der Vorrichtung. So ist es beispielsweise denkbar, dass ein Saugrohr mit einem anderen ausgetauscht wird, um z.B. auf eine andere Gießposition mit der Druckgießmaschine zu gie-ßen, ohne dass weitere Veränderungen an der Vorrichtung und/oder an der Druckgießmaschine erforderlich sind. Damit ist eine hohe Lebensdauer aller Komponenten, bei gleichzeitiger Vermeidung aller Undichtigkeiten in der Vorrichtung, zumal die anderen Komponenten unverändert verbleiben, und bei gleichzeitigem Erhalt der Funktion, gegeben.
Weiter weist die Sauganordnung mindestens ein, bevorzugt zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder mehr, gleich oder unterschiedlich ausgestalteten Saugrohre auf, welche beliebig miteinander verbunden und verlängert werden können, um die Vorrichtung noch besser an die vorherrschenden Bedingungen anzupassen. Weiter ist es als wesentlich erkannt worden, dass die Verbindung der mindestens zwei Komponenten bzw. Einzelteile der mehrteilig ausgebildeten Sauganordnung, d.h. der Anschlussbuchse und des Saugrohrs und/oder der Saugrohre miteinander, mit den einem Fachmann bekannten Maßnahmen erfolgt und form- und/oder kraftschlüssig und anforderungsgemäß fluiddicht ist. Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Verbindung lösbar oder unlösbar und/oder direkt oder indirekt ist. Einem Fachmann sind entsprechende Möglichkeiten der Verbindung zweier oder mehrerer Komponenten bekannt.
Weiter ist es als wesentlich erkannt worden, dass die Verbindung der mindestens zwei Komponenten bzw. Einzelteile der mehrteilig ausgebildeten Sauganordnung eine anforderungsgemäße Dichtigkeit und/oder Abdichtung aufweist. Geeignete zusätzliche Mittel, wie beispielsweise ein Abdichtelement, und/oder eine entsprechend dichte Ausgestaltungen sind einem Fachmann bekannt.
Der Begriff „Abdichtung“ oder „Dichtigkeit“ beschreibt ein Maß der Dichtigkeit der Vorrichtung gegenüber einem Fluid, wie Luft, Gas und/oder einem Gemisch. Bevorzugt ist die Dichtigkeit und/oder Abdichtung mindestens 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99,1%, 99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8%, 99,9%, 99,91%, 99,92%, 99,93%, 99,94%, 99,95%, 99,96%, 99,97%, 99,98% oder 99,99%. Einem Fachmann sind geeignete Mittel zur Bestimmung der Dichtigkeit und/oder Abdichtung bekannt. Es ist dabei verständlich, dass der Begriff Abdichtung und/oder Dichtigkeit ein relativer Begriff ist, da es keine absolut dichte Vorrichtung und/oder Teile davon gibt. Im Rahmen der Erfindung ist unter Abdichtung bzw. Dichtigkeit daher zu verstehen, dass sich diese immer auf vorher bestimmte und/oder vorgegebene Rahmenbedingungen bezieht, wobei es verständlicherweise kurzzeitig zu einem Fluideintritt bzw. Fluiddurchtritt in die Vorrichtung kommen kann. Die Möglichkeit eines derartigen kurzzeitigen Fluideintritts bzw. Fluiddurchtritts in die Vorrichtung ist allerdings von untergeordneter Bedeutung. Für einen Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet ist es daher offensichtlich, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung keine absolute Dichtigkeit realisieren soll. Vielmehr ist es bevorzugt, dass der Fluideintritt bzw. Fluiddurchtritt in die Vorrichtung weitestgehend behindert ist. Noch mehr bevorzugt ist der Fluideintritt bzw. Fluiddurchtritt in die Vorrichtung vollständig behindert, so dass zumindest teilweise und/oder kurzzeitig eine absolute Dichtigkeit erreichbar ist. Eine Dichtigkeit ist ebenfalls durch konstruktiven Aufwand und/oder entsprechenden Materialeinsatz an die Anforderungen der Prozesse anpassbar, was allerdings mit erhöhten Kosten verbunden ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und insbesondere der erfindungsgemäß mehrteilig ausgestalteten Sauganordnung ist es möglich, diese an vorhandene und neue Druckgießmaschinen aus dem Stand der Technik bei gleichzeitig erhöhter und verbesserter Prozessstabilität anzupassen bzw. diese entsprechend nachzurüsten. Gleichzeitig werden, aufgrund der mehrteilig ausgestalteten Sauganordnung, die an einer Druckgießmaschine auftretenden Schwingungen und/oder Vibrationen, sowie die Druck- und Impulsschläge des Gießantriebs, während des Gießzyklus bestmöglich abgefangen, abgemildert und/oder ausgeglichen, um die Herstellung porenarmer, oxidfreier, spannungsfreier, wärmebehandelbarer, schmiedbarer und/oder schweißbarer Gussteile, insbesondere großer Gussteile, zu ermöglichen. Zudem bleiben im Gießbetrieb somit alle Kontaktflächen und/oder Trennebenen der mehrteilig ausgestalteten Sauganordnung langfristig voll funktionsfähig. Weiterhin ist es mittels der Vorrichtung möglich, auf einfache, schnelle, zuverlässige und kostengünstige Weise die Herstellung der Gussteile stabil, fehler- und wartungsarm durchzuführen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sind in den Unteransprüchen dargestellt.
In einer Weiterbildung ist es denkbar, dass die mindestens eine Sauganordnung mehrere Komponenten bzw. Einzelteile aufweist, nämlich mindestens ein ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisendes Verbindungsrohr, eine einteilig oder mehrteilig mit dem Saugrohr ausgestaltete Saugrohrdüse, einen ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisenden Saugrohrhalter, mindestens ein Befestigungsmittel, wie eine Schraube, einen Bolzen, einen Stift, eine Niete und/oder einen Flansch, mindestens ein Abdichtelement, wie eine vakuum- und/oder unterdruckdichte und/oder temperaturbeständige, beispielsweise bis 500°C temperaturbeständige, Dichtung, beispielsweise einen Dichtring, mindestens ein Isolierelement, mindestens einen Stützring und/oder mindestens einen Sicherungsring. Weiter ist es denkbar, dass mindestens zwei, bevorzugt drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder mehr, gleich oder unterschiedlich ausgestaltete Befestigungsmittel, Abdichtelemente, Isolierelemente, Stützringe und/oder Sicherungsringe vorgesehen sind. Dabei ist es denkbar, dass die Sauganordnung, insbesondere das Saugrohr, zumindest bereichs- und/oder abschnittsweise das Isolierelement aufweist. Einem Fachmann sind geeignete Mittel und Materialien bekannt. So ist es denkbar, dass das Isolierelement aus einem keramischen Fließmaterial, insbesondere einem hitzebeständigen keramischen Fließmaterial, ist, welches temperaturbeständig bis 1.000°C und/oder chemisch inert gegenüber Metallschmelzen ist. Mittels dieser Ausgestaltung ist es realisierbar, die Vorrichtung, insbesondere die Sauganordnung, auf einfache Weise an unterschiedliche Druckgießmaschinen und/oder Schmelze-Dosieröfen anzupassen, sowie kompakt und robust auszugestalten.
Weiter ist es denkbar, dass die Anschlussbuchse im Bereich des ersten Endes zumindest bereichs- und/oder abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in die Gießkammer mündet, form- und/oder kraftschlüssig mit der Gießkammer verbunden und/oder bündig an der Gießkammer angeordnet ist. Bevorzugt taucht die Anschlussbuchse in die Gießkammer an der unteren Stirnseite vollständig ein und ist formschlüssig bündig mit dieser an der unteren Stirnseite abgeschlossen. Auf diese Weise ist eine lösbare, aber gleichzeitig anforderungsgemäß dichte Verbindung zwischen der Anschlussbuchse und der Gießkammer realisiert. Zudem wird es ermöglicht, eine kompakte und robuste, sowie Schwingungen, Vibrationen, Druck- und/oder Impulsschläge ausgleichende, Vorrichtung auszugestalten.
Zudem ist es denkbar, dass das Verbindungsrohr im Bereich des ersten Endes form- und/oder kraftschlüssig mit dem zweiten Ende der Anschlussbuchse verbunden und/oder bündig an dem zweiten Ende der Anschlussbuchse angeordnet ist. Auf diese Weise schließt das Verbindungsrohr mit der Anschlussbuchse ab, so dass eine lösbare, aber gleichzeitig anforderungsgemäß dichte Verbindung zwischen diesen realisiert ist. Zudem wird es ermöglicht, eine kompakte und robuste, sowie Schwingungen, Vibrationen, Druck- und/oder Impulsschläge ausgleichende, Vorrichtung auszugestalten.
In einer Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Größe des Innendurchmessers der Anschlussbuchse am zweiten Ende mindestens gleich der, bevorzugt größer als die, Größe des Innendurchmessers des Verbindungsrohres am ersten Ende ist und/oder dass die Größe des Innendurchmessers der Anschlussbuchse am ersten Ende mindestens gleich der, bevorzugt größer als die, Größe des Innendurchmessers der Anschlussbuchse am zweiten Ende ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass durch die Zunahme des Innendurchmessers am zweiten Ende der Anschlussbuchse gegenüber dem Innendurchmesser des Verbindungsrohrs die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze beim Durchströmen in der Anschlussbuchse abnimmt. Eine weitere Drosselung der Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze beim Durchströmen in der Anschlussbuchse findet aufgrund der Zunahme des Innendurchmessers am ersten Ende gegenüber dem Innendurchmesser am zweiten Ende der Anschlussbuchse statt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung der Anschlussbuchse besteht darin, dass durch die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze in der Anschlussbuchse die Schmelze laminar in die Gießkammer aufsteigt und es nicht zur Erosion im oberen Bereich des Innendurchmessers der Gießkammer kommt.
In noch einer Weiterbildung ist es denkbar, dass der Saugrohrhalter im Bereich des ersten Endes form- und/oder kraftschlüssig mit der Gießkammer verbunden und/oder bündig an der Gießkammer angeordnet ist. Bevorzugt schließt der Saugrohrhalter mit der Gießkammer an deren unterer Stirnseite ab. Dabei ist es denkbar, dass zwischen dem Saugrohrhalter und der Gießkammer ein an anderer Stelle beschriebenes Abdichtelement angeordnet ist, um die Trennebene zwischen diesen gegen das Eintreten von Fluiden, wie Luft, Gas und/oder einem Gemisch, abzudichten, sobald Vakuum in die Gießkammer eingeleitet und/oder ein Unterdruck in der Gießkammer erzeugt wird. Auf diese Weise ist eine lösbare, aber gleichzeitig anforderungsgemäß dichte Verbindung zwischen diesen realisiert. Weiter ist es denkbar, dass der Saugrohrhalter mittels eines an anderer Stelle beschriebenen Befestigungsmittels an der Gießkammer befestigt, gesichert und/oder fixiert ist. Zudem wird es ermöglicht, eine kompakte und robuste, sowie Schwingungen, Vibrationen, Druck- und/oder Impulsschläge ausgleichende, Vorrichtung auszugestalten.
In noch einer weiteren Weiterbildung ist es denkbar, dass das Saugrohr im Bereich des ersten Endes zumindest bereichs- und/oder abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in den Saugrohrhalter eintaucht, form- und/oder kraftschlüssig, bevorzugt seitlich im Bereich des ersten Endes, mit dem zweiten Ende des Saugrohrhalters verbunden und/oder bündig an dem zweiten Ende des Saugrohrhalters angeordnet ist. Dabei ist es denkbar, dass zwischen dem Saugrohr und dem Saugrohrhalter ein an anderer Stelle beschriebenes Abdichtelement angeordnet ist, um die Trennebene zwischen diesen gegen das Eintreten von Fluiden, wie Luft, Gas und/oder einem Gemisch, abzudichten, sobald Vakuum in die Gießkammer eingeleitet und/oder ein Unterdruck in der Gießkammer erzeugt wird. Auf diese Weise ist eine lösbare, aber gleichzeitig anforderungsgemäß dichte Verbindung zwischen diesen realisiert. Weiter ist es denkbar, dass das Saugrohr mittels eines an anderer Stelle beschriebenen Befestigungsmittels an dem Saugrohrhalter befestigt, gesichert und/oder fixiert ist. Zudem wird es ermöglicht, eine kompakte und robuste, sowie Schwingungen, Vibrationen, Druck- und/oder Impulsschläge ausgleichende, Vorrichtung auszugestalten.
In noch einer Weiterbildung ist es denkbar, dass der Saugrohrhalter die Anschlussbuchse, das Verbindungsrohr und/oder das Saugrohr zumindest bereichs- und/oder abschnittsweise, bevorzugt vollständig, umhüllt. Bevorzugt ist die Anschlussbuchse und/oder das Saugrohr zumindest bereichs- und/oder abschnittsweise, bevorzugt im Bereich des zweiten Endes der Anschlussbuchse bzw. im Bereich des ersten Endes des Saugrohres, von dem Saugrohrhalter umhüllt. Weiter bevorzugt ist das Verbindungsrohr vollständig von dem Saugrohrhalter umhüllt, noch mehr bevorzugt schließt das Verbindungsrohr im Bereich des zweiten Endes form- und/oder kraftschlüssig bündig mit dem Saugrohrhalter ab. Auf diese Weise ist eine anforderungsgemäß dichte Verbindung zwischen diesen realisiert. Zudem wird es ermöglicht, eine kompakte und robuste, sowie Schwingungen, Vibrationen, Druck- und/oder Impulsschläge ausgleichende, Vorrichtung auszugestalten.
Überdies ist es denkbar, dass die Anschlussbuchse im Bereich des ersten Endes und/oder des zweiten Endes, das Verbindungsrohr im Bereich des ersten Endes und/oder des zweiten Endes und/oder der Saugrohrhalter im Bereich des ersten Endes und/oder des zweiten Endes einen arithmetischen Mittenrauwert (R_a) von mindestens 2,0 µm, 1,9 µm, 1,8 µm, 1,7 µm, 1,6 µm, 1,5 µm, 1,4 µm, 1,3 µm, 1,2 µm, 1,1 µm, 1,0 µm oder kleiner aufweist. Die Bearbeitung erfolgt mit den einem Fachmann bekannten Maßnahmen und Mitteln, wie beispielsweise plan, mechanisch, chemisch und/oder einem Gemisch daraus.
Noch weiter ist es denkbar, dass das Verbindungsrohr und/oder der Saugrohrhalter in einem beliebigen Verstell-Winkel 1 verbunden und/oder angeordnet ist, wobei der Verstell-Winkel 1 in der vertikalen Ebene zwischen der Längsachse der Gießkammer und der Achse des Saugrohrs 0° bis 90°, bevorzugt 30° bis 70°, beträgt. Bevorzugt beträgt der Verstell-Winkel 1 mindestens 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 11°, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19°, 20°, 21°, 22°, 23°, 24°, 25°, 26°, 27°, 28°, 29°, 30°, 31°, 32°, 33°, 34°, 35°, 36°, 37°, 38°, 39°, 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, 45°, 46°, 47°, 48°, 49°, 50°, 51°, 52°, 53°, 54°, 55°, 56°, 57°, 58°, 59°, 60°, 61°, 62°, 63°, 64°, 65°, 66°, 67°, 68°, 69°, 70°, 71°, 72°, 73°, 74°, 75°, 76°, 77°, 78°, 79°, 80°, 81°, 82°, 83°, 84°, 85°, 68°, 87°, 88° oder 89°. Damit ist ein hoher Freiheitsgrad im Zusammenhang mit verschiedenen Längen des Saugrohrs gegeben.
Weiter ist es denkbar, dass das Saugrohr in einem beliebigen Verstell-Winkel 2 verbunden und/oder angeordnet ist, wobei der Verstell-Winkel 2 in der horizontalen Ebene zwischen der Längsachse der Gießkammer, welche die 0° darstellt, und der Achse des keramischen Saugrohrs 0° bis 90° oder 0° bis -90° beträgt. Bevorzugt beträgt der Verstell-Winkel 2 mindestens 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 11°, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°,18°, 19°, 20°, 21°, 22°, 23°, 24°, 25°, 26°, 27°, 28°, 29°, 30°, 31°, 32°, 33°, 34°, 35°, 36°, 37°, 38°, 39°, 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, 45°, 46°, 7°, 48°, 49°, 50°, 51°, 52°, 53°, 54°, 55°, 56°, 57°, 58°, 59°, 60°, 61°, 62°, 63°, 64°, 65°, 66°, 67°, 68°, 69°, 70°, 71°, 72°, 73°, 74°, 75°, 76°, 77°, 78°, 79°, 80°, 81°, 82°, 83°, 84°, 85°, 68°, 87°, 88° oder 89°. Weiter bevorzugt beträgt der Verstell-Winkel 2 mindestens -1°, -2°, -3°, -4°, -5°, -6°, -7°-8°, -9°, -10°, -11°, -12°, -13°, -14°, -15°, -16°, -17°, 18°, -19°, -20°, -21°, -22°, -23°, -24°, -25°, -26°, -27°, -28°, -29°, -30°, -31°, -32°, -33°, -34°, -35°, -36°, -37°, -38°, -39°, -40°, -41°, -42°, -43°, -44°, -45°, -46°, -47°, -48°, -49°, -50°, -51°, -52°, -53°, -54°, -55°, -56°, -57°, -58°, -59°, -60°, -61°, -62°, -63°, -64°, -65°, -66°, -67°, -68°, -69°, -70°, -71°, -72°, -73°, -74°, -75°, -76°, -77°, -78°, -79°, -80°, -81°, -82°, -83°, -84°, -85°, 68°, -87°, -88° oder -89°. Dieser Verstell-Winkel 2 ist möglich aufgrund der unveränderbaren zentralen Position der Anschlussbuchse in der Gießkammer, der plan abgetragenen Ebene der Gießkammer an der Trennfläche zwischen der Gießkammer und dem Saugrohrhalter sowie der beliebig platzierbaren Befestigungsmittel. Durch die Kombination des Verstell-Winkels 1, des mindestens einen Saugrohres und des Verstell-Winkels 2 ergibt sich jede beliebige Position des Saugrohres in diesem räumlichen Bereich. Somit ist die Möglichkeit geschaffen, einen Schmelze-Dosierofen, wie im Stand der Technik, nicht mehr zwischen der festen Aufspannplatte und dem Gießantrieb der Druckgießmaschine positionieren zu müssen, sondern beliebig und gemäß den am Aufstellort der Druckgießmaschine vorherrschenden Bedingungen aufstellen zu können. Dies erspart zudem den sonst notwendigen Sonderbau, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
Zudem ist es denkbar, dass die Sauganordnung, insbesondere das Saugrohr und/oder der Saugrohrhalter, beheizbar ist. Bevorzugt ist die Sauganordnung, insbesondere das Saugrohr und/oder der Saugrohrhalter, in einem Bereich von 200°C bis 1.000°C, noch mehr bevorzugt von 400°C bis 800°C oder 500°C bis 600°C beheizbar. Weiter bevorzugt ist die Sauganordnung, insbesondere das Saugrohr und/oder der Saugrohrhalter, auf mindestens 200°C, 220°C, 240°C, 260°C, 280°C, 300°C, 320°C, 340°C, 360°C, 380°C, 400°C, 420°C, 440°C, 460°C, 480°C, 500°C, 520°C, 540°C, 560°C, 580°C, 600°C, 620°C, 640°C, 660°C, 680°C, 700°C, 720°C, 740°C, 760°C, 780°C, 800°C, 820°C, 840°C, 860°C, 880°C, 900°C, 920°C, 940°C, 960°C oder 980°C beheizbar. Geeignete Mittel, wie eine Heizung und/oder ein Heizelement, beispielsweise eine elektrische Rohrheizung, sind einem Fachmann bekannt. Weiter ist es denkbar, dass mindestens zwei, bevorzugt drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder mehr, gleich oder unterschiedlich ausgestaltete, einzeln oder gruppiert, benachbart, gepaart, nebeneinander und/oder hintereinander angeordnete Heizungen vorgesehen sind. Noch weiter ist es denkbar, dass die Heizungen einen Abstand von maximal 5,0 mm, bevorzugt 4,5 mm, 4,0 mm, 3,5 mm, 3,0 mm, 2,5 mm, 2,0 mm, 1,5 mm, 1,0 mm oder weniger, haben. Hierdurch wird die Schmelze während des Dosiervorgangs in die Gießkammer weitestgehend ohne thermischen Verlust hochgezogen und bleibt unverändert flüssig im Liquidus-Bereich. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ist zudem, dass die abgegebene Wärmemenge der Heizung und/oder des Heizelementes im eingeschwungenen Regelzustand nahezu vollständig erhalten bleibt, unabhängig davon, ob Schmelze dosiert wird oder nicht. Auf diese Weise werden Anlagerungen von Schmelze zuverlässig und nachhaltig vermieden, um eine mit der teilweisen oder vollständigen Verstopfung der Sauganordnung einhergehende Verschlechterung der Qualität der herzustellenden Gussteile zu verhindern.
In einer Weiterbildung ist es denkbar, dass die Vorrichtung eine Regel- und/oder Steuereinheit umfasst. Dabei ist es denkbar, dass die an anderer Stelle beschriebene Heizung und/oder die Heizelemente getrennt voneinander oder gemeinsam regel- und/oder steuerbar sind. Geeignete Mittel, wie eine Ablaufsteuerung, sind einem Fachmann bekannt. Zudem ist eine Einzel- oder Gesamtansteuerung der Vorrichtung bzw. der einzelnen Komponenten davon mit den damit verbundenen Vorteilen möglich.
In noch einer Weiterbildung ist es denkbar, dass die Anschlussbuchse, das Verbindungsrohr, das Saugrohr, die Saugrohrdüse, der Saugrohrhalter, das Befestigungsmittel und/oder das Isolierelement aus einem beliebigen, anforderungsgemäßen Material ist. Bevorzugt ist die Anschlussbuchse, das Verbindungsrohr, das Saugrohr, die Saugrohrdüse, der Saugrohrhalter, das Befestigungsmittel und/oder das Isolierelement aus einem Metall, wie Stahl, Edelstahl, bevorzugt rostfreiem Edelstahl, einem anderen metallischen Werkstoff, einer Legierung oder einem Gemisch daraus, einem beschichteten Material oder aus Keramik. Weiter bevorzugt sind die Anschlussbuchse, das Verbindungsrohr, das Saugrohr und/oder die Saugrohrdüse, sowie der Saugrohrhalter und das Befestigungsmittel jeweils aus demselben Material. Bevorzugt ist das beschichtete Material und/oder die Keramik temperaturbeständig bis 1.000°C und/oder chemisch inert gegenüber Metallschmelzen. Weiter bevorzugt ist die Keramik des Isolierelementes aus einem, einem Fachmann bekannten, Fließmaterial, insbesondere einem hitzebeständigen Fließmaterial. Einem Fachmann sind geeignete Beschichtungen bekannt. Diese Materialien zeichnen sich durch ihre weithin bekannten sowie gleichbleibenden Materialeigenschaften aus und ermöglichen es, insbesondere aufgrund deren guter Verfügbarkeit auf dem Markt, die Vorrichtung kostengünstig mit den anforderungsgemäßem Eigenschaften herzustellen. Weiterhin zeichnen sich diese Materialien dadurch aus, dass die bei Druckgießmaschinen auftretenden Schwingungen und/oder Vibrationen und die Druck- und Impulsschläge des Gießantriebs während des Gießzyklus bestmöglich abgefangen, abgemildert und/oder ausgeglichen werden.
Es wird davon ausgegangen, dass die Definitionen und die Ausführungen der oben genannten Begriffe für alle in dieser Beschreibung im Folgenden beschriebenen Aspekte gelten, sofern nichts anderes angegeben ist.
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Druckgießmaschine umfassend eine an anderer Stelle beschriebene Vorrichtung vorgeschlagen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktion einander entsprechende Elemente.
Im Einzelnen zeigen:

1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren;
2 eine Detailansicht des Ausschnitts A der Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren nach 1;
3 eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren;
4 eine isometrische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren;
5 eine Detailansicht des Ausschnitts B der Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren nach 1; und
6 eine Detailansicht des Ausschnitts C der Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren nach 1.

Die Erfindung in 1 beschreibt eine Vorrichtung zum verbesserten Schmelze-Dosieren mittels Vakuum an einer Druckgießmaschine umfassend eine Gießkammer 1, einen selbstdichtenden Gießkolben 2, eine keramische Anschlussbuchse 3, ein keramisches Verbindungsrohr 4, ein keramisches Saugrohr 5 mit keramischer Saugrohrdüse 6, einen Saugrohrhalter 7 aus Stahl, einen Saugrohrhalteflansch 8 aus Stahl, einen Gießkammerdichtring 9, einen Saugrohrdichtring 10, elektrische Verbindungsrohrheizungen 11, Befestigungsschrauben für den Saugrohrhalter 12, einen Schmelze-Dosierofen 13, Schmelze 14, Befestigungsschrauben für den Saugrohrhalteflansch 15, eine elektrische Saugrohrheizung 16, eine Isolierung für die elektrische Saugrohrheizung 17, einen Stützring 18 sowie einen Sicherungsring 19.
Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung beruht darauf, dass der Saugtrakt mindestens 3-teilig oder mehrteilig aus einzelnen Teilen gestaltet ist, umfassend eine keramische Anschlussbuchse 3, ein keramisches Verbindungsrohr 4 sowie ein keramisches Saugrohr 5 mit keramischer Saugrohrdüse 6, wie 1 zu entnehmen ist. Die keramische Anschlussbuchse 3 taucht in die Gießkammer 1 von unten vollständig ein und ist formschlüssig bündig mit dieser und an der unteren Stirnseite hin zum keramischen Verbindungsrohr 4 mechanisch mit mindestens R_a 1,6 µm plan bearbeitet, wie in Vergrößerung in 6 (Detailansicht des Ausschnitts C aus 1) dargestellt. Das keramische Verbindungsrohr 4 taucht in den Saugrohrhalter 7 aus Stahl vollständig ein und ist an dessen erstem Ende zur keramischen Anschlussbuchse 3 formschlüssig bündig mit diesem. Sowohl das keramische Verbindungsrohr 4 als auch der Saugrohrhalter 7 aus Stahl sind in dem Verstell-Winkel W1 an deren ersten Enden bündig und mechanisch mit mindestens R_a 1,6 µm plan bearbeitet. Der Gießkammerdichtring 9 dichtet die Trennebene zwischen der Gießkammer 1 und dem Saugrohrhalter 7 aus Stahl gegen Eintreten von atmosphärischer Luft ab, sobald Vakuum in die Gießkammer 1 eingeleitet wird. Der Saugrohrhalter 7 aus Stahl wird am ersten Ende hin zur Gießkammer 1 formschlüssig und durch die Befestigungsschrauben für den Saugrohrhalter 12 kraftschlüssig mit der Gießkammer 1 verbunden. Das keramische Saugrohr 5 taucht in das zweite Ende des Saugrohrhalters 7 aus Stahl ein und wird am ersten Ende seitlich formschlüssig durch die entsprechende Bohrung im Saugrohrhalter 7 aus Stahl und durch den Saugrohrhalteflansch 8 aus Stahl kraftschlüssig mit dem Saugrohrhalter 7 aus Stahl mittels der Befestigungsschrauben für den Saugrohrhalteflansch 15 verbunden. Der Saugrohrdichtring 10 dichtet die Trennebene zwischen dem keramischen Saugrohr 5 und dem Saugrohrhalter 7 aus Stahl gegen Eintreten von atmosphärischer Luft ab, sobald Vakuum in die Gießkammer 1 eingeleitet wird. Die keramische Anschlussbuchse 3, das keramische Verbindungsrohr 4, das keramische Saugrohr 5 und die keramische Saugrohrdüse 6 sind aus demselben keramischen Material gefertigt, welches temperaturbeständig bis 1.000°C und chemisch inert gegenüber Metallschmelzen ist. Der Gießkammerdichtring 9 und der Saugrohrdichtring 10 sind aus demselben Material gefertigt, welches vakuumdicht und temperaturbeständig bis 350°C ist.
Ein Hauptvorteil der Vorrichtung liegt darin, dass aufgrund deren Kompaktheit und Robustheit bedingt durch die formschlüssigen und kraftschlüssigen Verbindungen zwischen Gießkammer 1, dem Saugrohrhalter 7 aus Stahl und dem Saugrohhalteflansch 8 aus Stahl die Druck- und Impulsschläge des Gießantriebs während des Gießzyklus nicht an die Komponenten, wie die keramische Anschlussbuchse 3, das keramische Verbindungsrohr 4 und das keramische Saugrohr 5, übertragen werden. Im Gießbetrieb bleiben somit alle Kontaktflächen und Trennebenen langfristig voll funktionsfähig.
Ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung liegt auch darin, dass aufgrund der Mehrteiligkeit der Anordnung von formschlüssigen und kraftschlüssigen Komponenten, wie der keramischen Anschlussbuchse 3, dem Saugrohrhalter 7 aus Stahl und dem keramischen Verbindungsrohr 4, diese immer an ihrer Position verbleiben und nur das vorhandene keramische Saugrohr 5 mit einem anderen ausgetauscht wird, um z.B. auf eine andere Gießposition mit der Druckgießmaschine zu gießen, ohne dass weitere Veränderungen an der Vorrichtung oder an der Druckgießmaschine erforderlich sind. Damit ist eine hohe Lebensdauer aller Komponenten bei gleichzeitiger Vermeidung aller Undichtigkeiten im System und bei gleichzeitigem Erhalt der Funktion gegeben.
Ebenfalls ist ein direkter und schneller Saugrohrtausch - ohne jegliche andere Gerätschaften bewegen zu müssen, wie z.B. einen Warmhalteofen - möglich durch das Herausdrehen der Befestigungsschrauben für den Saugrohrhalteflansch 15. Dies wirkt sich positiv auf Produktionsunterbrechungen aus und erhöht die Wirtschaftlichkeit.
Alle diese Faktoren zusammen erhöhen somit die Qualität der Gussstücke, sie reduzieren Störquellen, sie erhöhen die Lebensdauer der Komponenten, sie erhöhen die Produktionssicherheit und sie steigern die Wirtschaftlichkeit.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Vorrichtung beruht darauf, dass der Verstell-Winkel W1 in 1 in der vertikalen Ebene zwischen der Längsachse der Gießkammer 1 und der Achse des keramischen Saugrohrs 5 beliebig angepasst werden kann im Bereich von 30° bis 70°. Damit ist ein hoher Freiheitsgrad im Zusammenhang mit verschiedenen Längen des keramischen Saugrohrs 5 gegeben.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Vorrichtung beruht darauf, dass der Verstell-Winkel W2 in 3 in der horizontalen Ebene zwischen der Längsachse der Gießkammer 1 und der Achse des keramischen Saugrohrs 5 beliebig angepasst werden kann im Bereich von 0° bis -90° und von 0° bis +90°, wobei die Längsachse der Gießkammer 1 die 0° darstellt. Dieser Verstell-Winkel W2 ist möglich aufgrund der unveränderbaren zentralen Position der keramischen Anschlussbuchse 3 in der Gießkammer 1, der plan abgetragenen Ebene der Gießkammer 1 an der Trennfläche zwischen der Gießkammer 1 und dem Saugrohrhalter 7 aus Stahl sowie der beliebig platzierbaren verschiedenen Lagen der Gewindebohrungen für die Befestigungsschrauben für den Saugrohrhalter 12.
Durch den Verstell-Winkel W1, das in der Länge veränderbare keramische Saugrohr 5 und den Verstell-Winkel W2 ergibt sich durch deren Anordnungskombination jede beliebige Position des keramischen Saugrohres 5 in diesem räumlichen Bereich. Somit ist die Möglichkeit geschaffen, den Schmelze-Dosierofen 13 nicht mehr zwischen der festen Aufspannplatte und dem Gießantrieb der Druckgießmaschine positionieren zu müssen.
Der wesentliche Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass kein Sonderbau einer Druckgießmaschine zur Aufnahme eines Schmelze-Dosierofens 13 zwischen der festen Aufspannplatte und dem Gießantrieb der Druckgießmaschine nötig ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Vorrichtung ist, dass der Schmelze-Dosierofen 13 beliebig rechts- oder linksseitig der Längsachse der Gießkammer 1 platziert werden kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass aufgrund der Freiheitsgrade der Anordnungskombination kein höhenverstellbarer Schmelze-Dosierofen 13 zwingend erforderlich ist.
Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung beruht darauf, dass der Saugrohrhalter 7 aus Stahl mit mindestens zwei, drei, vier oder mehreren integrierten elektrischen Verbindungsrohrheizungen 11 versehen ist, welche im Abstand von weniger als 3 mm an der Innenwand des Saugrohrhalters 7 aus Stahl zum keramischen Verbindungsrohr 4 platziert und im Temperaturbereich von 400°C bis 800°C einstellbar sind. Eine dieser mehreren Verbindungsrohrheizungen 11 an der Innenwand des Saugrohrhalters 7 am Übergang zwischen keramischem Verbindungsrohr 4 und keramischem Saugrohr 5 ist in Vergrößerung in 5 (Detailansicht des Ausschnitts B aus 1) dargestellt. Hierdurch wird die Schmelze 14 während des Dosiervorgangs in die Gießkammer 1 weitestgehend ohne thermischen Verlust hochgezogen und bleibt unverändert flüssig im Liquidus-Bereich. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ist, dass die abgegebene Wärmemenge der elektrischen Verbindungsrohrheizungen 11 im eingeschwungenen Regelzustand nahezu vollständig erhalten bleibt, unabhängig davon, ob Schmelze 14 dosiert wird oder nicht.
Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung beruht darauf, dass das keramische Saugrohr 5 mit mindestens einer elektrischen Heizung 16 versehen ist, welche im Temperaturbereich von 400°C bis 800°C einstellbar ist und welche an ihrem oberen, seitlichen und unteren Teil eine Isolierung 17 aus keramischem hitzebeständigem Fließmaterial aufweist, welches eine Temperaturbeständigkeit von bis 1.000°C hat, wie in Vergrößerung in 2 (Detailansicht des Ausschnitts A aus 1) dargestellt. Die Anordnung aus der elektrischen Heizung 16 und der Isolierung 17 stützt sich auf den Stützring 18, welcher durch den Sicherungsring 19 gesichert ist. Hierdurch wird die Schmelze 14 während des Dosiervorgangs in die Gießkammer 1 weitestgehend ohne thermischen Verlust hochgezogen und bleibt unverändert flüssig im Liquidus-Bereich.
Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung, wie in 4 dargestellt, besteht darin, dass zwei oder mehrere Sauganordnungen mit jeweils einem keramischen Saugrohr 5 und einem Saugrohrhalter 7 unten in der Längsachse an der Gießkammer 1 hintereinander angeordnet werden können, wodurch der Dosiervorgang gleichzeitig aus zwei oder mehreren Schmelze-Dosieröfen 13 stattfinden kann. Insbesondere bei Gussstücken, welche ein Dosiergewicht im Bereich von über 50 bis 200 kg aufweisen, ergibt sich ein wesentlicher Vorteil durch die Anordnung aus 4. Im Vergleich zu nur einem Schmelze-Dosierofen 13 und nur einem keramischen Saugrohr 5 ergibt sich durch die Anordnung aus 4 eine kürzere Dosierzeit, ein zeitlich schnellerer Rückfluss der Schmelze 4 in die zwei oder mehreren Schmelze-Dosieröfen 13 nach Überfahren des selbstdichtenden Gießkolbens 2 über die zwei oder mehreren Öffnungen der keramischen Saugrohre 5 sowie eine verstärkte Entgasung der Schmelze 4 während des Dosiervorgangs.
Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung, wie in 1 dargestellt, besteht darin, dass die keramische Anschlussbuchse 3 so gestaltet ist, dass der Innendurchmesser am zweiten Ende hin zum keramischen Verbindungsrohr 4 mindestens gleich groß wie oder größer als der Innendurchmesser des keramischen Verbindungsrohres 4 ist. Ebenfalls ist die keramische Anschlussbuchse 3 so gestaltet, dass der Innendurchmesser am ersten Ende gleich groß wie oder größer als der Innendurchmesser am zweiten Ende ist. Der Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, dass durch die Zunahme des Innendurchmessers am zweiten Ende der keramischen Anschlussbuchse 3 gegenüber dem Innendurchmesser des keramischen Verbindungsrohrs 4 die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze 14 beim Durchströmen in der keramischen Anschlussbuchse 3 abnimmt. Eine weitere Drosselung der Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze 14 beim Durchströmen in der keramischen Anschlussbuchse 3 findet aufgrund der Zunahme des Innendurchmessers am ersten Ende gegenüber dem Innendurchmesser am zweiten Ende der keramischen Anschlussbuchse 3 statt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Gestaltung der keramischen Anschlussbuchse 3 besteht darin, dass durch die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze 14 in der keramischen Anschlussbuchse 3 die Schmelze 14 laminar in die Gießkammer 1 aufsteigt und es dadurch nicht zur Erosion im oberen Bereich des Innendurchmessers der Gießkammer 1 kommt.
Bezugszeichenliste

1: Gießkammer
2: selbstdichtender Gießkolben
3: keramische Anschlussbuchse
4: keramisches Verbindungsrohr
5: keramisches Saugrohr
6: keramische Saugrohrdüse
7: Saugrohrhalter
8: Saugrohrhalteflansch
9: Gießkammerdichtring
10: Saugrohrdichtring
11: elektrische Verbindungsrohrheizungen
12: Befestigungsschrauben für den Saugrohrhalter
13: Schmelze-Dosierofen
14: Schmelze
15: Befestigungsschrauben für den Saugrohrhalteflansch
16: elektrische Saugrohrheizung
17: Isolierung für elektrische Saugrohrheizung
18: Stützring
19: Sicherungsring
A: Detail A
B: Detail B
C: Detail C
W1: Verstell-Winkel 1
W2: Verstell-Winkel 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3041340 A1 [0005, 0006]
EP 0051310 A1 [0007, 0008, 0011]

Claims

Vorrichtung zum Schmelze-Dosieren an einer Druckgießmaschine umfassend eine Gießkammer (1) mit einem Gießkolben (2) und mindestens eine Sauganordnung (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sauganordnung (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19) mehrteilig ausgestaltet ist und eine ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisende Anschlussbuchse (3) und mindestens ein ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisendes Saugrohr (5) aufweist, wobei die Anschlussbuchse (3) und das mindestens eine Saugrohr (5) form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sauganordnung (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19) ein ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisendes Verbindungsrohr (4), eine Saugrohrdüse (6), einen ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweisenden Saugrohrhalter (7), mindestens ein Befestigungsmittel (8, 12, 15), mindestens ein Abdichtelement (9, 10) und/oder mindestens ein Isolierelement (17) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbuchse (3) im Bereich des ersten Endes zumindest bereichs- und/oder abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in die Gießkammer (1) mündet, form- und/oder kraftschlüssig mit der Gießkammer (1) verbunden und/oder bündig an der Gießkammer (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (4) im Bereich des ersten Endes form- und/oder kraftschlüssig mit dem zweiten Ende der Anschlussbuchse (3) verbunden und/oder bündig an dem zweiten Ende der Anschlussbuchse (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Innendurchmessers der Anschlussbuchse (3) am zweiten Ende mindestens gleich der Größe des Innendurchmessers des Verbindungsrohres (4) am ersten Ende ist und/oder dass die Grö-ße des Innendurchmessers der Anschlussbuchse (3) am ersten Ende mindestens gleich der Größe des Innendurchmessers der Anschlussbuchse (3) am zweiten Ende ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrhalter (7) im Bereich des ersten Endes form- und/oder kraftschlüssig mit der Gießkammer (1) verbunden und/oder bündig an der Gießkammer (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Saugrohr (5) im Bereich des ersten Endes zumindest bereichs- und/oder abschnittsweise, bevorzugt vollständig, in den Saugrohrhalter (7) eintaucht, form- und/oder kraftschlüssig mit dem zweiten Ende des Saugrohrhalters (7) verbunden und/oder bündig an dem zweiten Ende des Saugrohrhalters (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugrohrhalter (7) die Anschlussbuchse (3), das Verbindungsrohr (4) und/oder das mindestens eine Saugrohr (5) zumindest bereichs- und/oder abschnittsweise, bevorzugt vollständig, umhüllt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbuchse (3), das Verbindungsrohr (4) und/oder der Saugrohrhalter (7) einen arithmetischen Mittenrauwert R_a von mindestens 1,0 µm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (4) und/oder der Saugrohrhalter (7) in einem Verstell-Winkel 1 (W 1) verbunden und/oder angeordnet ist, wobei der Verstell-Winkel 1 (W1) in der vertikalen Ebene zwischen der Längsachse der Gießkammer (1) und der Achse des mindestens einen Saugrohrs (5) 0° bis 90° beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Saugrohr (5) in einem Verstell-Winkel 2 (W2) verbunden und/oder angeordnet ist, wobei der Verstell-Winkel 2 (W2) in der horizontalen Ebene zwischen der Längsachse der Gießkammer (1) und der Achse des keramischen Saugrohrs 0° bis 90° oder 0° bis -90° beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauganordnung (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 19), insbesondere das mindestens eine Saugrohr (5) und/oder der Saugrohrhalter (7), beheizbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Regel- und/oder Steuereinheit umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbuchse (3), das Verbindungsrohr (4), das mindestens eine Saugrohr (5), die Saugrohrdüse (6), der Saugrohrhalter (7), das Befestigungsmittel (8, 12, 15) und/oder das Isolierelement (17) aus einem Metall, wie Stahl, Edelstahl, bevorzugt rostfreiem Edelstahl, einer Legierung oder einem Gemisch daraus, aus einem beschichteten Metall oder aus Keramik ist.
Druckgießmaschine umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14.