DE10205246A1

DE10205246A1 - Füllkammer für eine Druckgießmaschine

Info

Publication number: DE10205246A1
Application number: DE10205246A
Authority: DE
Inventors: Hugo J Kunz
Original assignee: KUNZ KONSTRUKTION und DRUCKGIE
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2022-02-09
Also published as: DE10205246B4; EP1338360A3; EP1338360B1; DE50309512D1; ATE390972T1; EP1338360A2

Abstract

Eine Füllkammer (10) für eine Druckgießmaschine mit einer Zuführöffnung (11) für flüssiges Gießmaterial, bei der in der Füllkammerwand mindestens in dem der Zuführöffnung (11) gegenüberliegenden Bereich (12) eine Kühleinrichtung (14) vorgesehen ist, wobei die Kühleinrichtung (14) in dem der Zuführöffnung (11) gegenüberliegenden Bereich (12) von einer in die Füllkammerwand einsetzbaren Scheibe, die mit mindestens einem Führungskanal (15) für ein Kühlmittel versehen ist, gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllkammer für eine Druckgießmaschine mit einer Zuführöffnung für flüssiges Gießmaterial, wobei in der Füllkammerwand mindestens in dem der Zuführöffnung gegenüberliegenden Bereich eine Kühleinrichtung vorgesehen ist.

Die Innenfläche einer Füllkammer einer Druckgießmaschine, die als Gleitfläche für den Druckgießkolben dient, muss absolut glatt sein, um die Bewegung des Druckgießkolbens nicht zu behindern. Auch eine Ausdehnung des Innendurchmessers der Füllkammer ist nicht tolerierbar, da in einem Spalt zwischen dem Kolben und der Füllkammerinnenwand heißes Gießmaterial bei der Vorwärtsbewegung des Druckgießkolbens kolbenseitig aus der Füllkammer herausspritzen und zu Verletzungen des Bedienpersonals führen kann. Beim Einfüllen des heißen Gießmaterials durch die Zuführöffnung trifft dieses auf der gegenüberliegenden Seite der Füllkammerinnenfläche auf. Durch die große Hitze dehnt sich die Füllkammer an dieser Stelle aus. Die Füllkammer deformiert sich, und es entstehen Auswaschungen im Eingießbereich durch Legieren von Aluminium und Stahl. Um diesen Effekten entgegenzuwirken, sind Füllkammern daher mindestens im Bereich der Zuführöffnung mit Kühleinrichtungen versehen. Bei den bekannten Füllkammern werden hierzu in die Füllkammerwand in axialer Richtung von der Stirnseite her Bohrungen eingebracht, die durch Querbohrungen miteinander verbunden werden und somit einen Führungskanal für ein Kühlmittel bilden. Diese Art von Kühleinrichtung ist jedoch sehr aufwendig und teuer in der Herstellung, da die gesamte Füllkammer bearbeitet werden muss, was nur mit Spezialspannvorrichtungen und Spezialmaschinen möglich ist. Außerdem wird die Füllkammer direkt gekühlt, sodass es in den Bohrungsbereichen aufgrund der thermischen Spannungen zu Rissbildungen und zum Austritt von Kühlmedium kommen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllkammer mit einer konstruktiv einfachen und wirksamen Kühleinrichtung zu schaffen.

Die Aufgabe wird mit einer Füllkammer der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kühleinrichtung in dem der Zuführöffnung gegenüberliegenden Bereich von einer in die Füllkammerwand einsetzbaren Scheibe, die mit mindestens einem Führungskanal für ein Kühlmittel versehen ist, gebildet ist.

Die Scheibe ist im Vergleich zur gesamten Füllkammer ein relativ kleines Bauteil und kann somit leicht auf einer Werkzeugmaschine zur Herstellung des oder der Kühlmittelkanäle bearbeitet werden. Anschließend wird die Scheibe von außen in die Füllkammerwand in eine dafür vorgesehene Aussparung eingesetzt und mit der Füllkammer verschraubt. Durch die Anordnung der Scheibe gegenüberliegend der Zuführöffnung für das heiße Gießmaterial entfaltet die Kühleinrichtung ihre Wirkung an der Stelle, an der die größten thermischen Spannungen durch das Auftreffen des heißen Gießmaterials entstehen.

Die Scheibe kann vorzugsweise einen spiralförmigen Zuführ- und Rücklaufkanal für das Kühlmittel, die mit entsprechenden äußeren Anschlüssen versehen sind, aufweisen. Durch die spiralförmige Führung des Zuführ- und Rücklaufkanals kommt es über die gesamte Oberfläche der Scheibe zu einer sehr gleichmäßigen und indirekten Kühlung. Vorzugsweise kann die Scheibe außerdem in sich entsprechend der Wölbung der Füllkammerwand gewölbt sein, sodass auch dadurch eine gleichmäßige Kühlung des Auftreffbereichs des heißen Gießmaterials in der Füllkammer erfolgt.

Anstelle einer Kühlung kann selbstverständlich auch eine Erwärmung bzw. eine Vorwärmung der Füllkammer vorgenommen werden, indem durch den Führungskanal ein entsprechend aufgeheiztes Medium hindurchgeleitet wird.

Die Füllkammer kann außer einer Kühleinrichtung im Einfüllbereich des heißen Gießmaterials auch im Anschlussbereich der Gießform eine Kühleinrichtung aufweisen. Auch dort kommt es durch den Kolbendruck und das heiße Gießmaterial zu starken thermischen Belastungen, die durch die Kühleinrichtung reduziert werden. Durch die Kühlung lässt sich außerdem ein Platzen des Angusses beim Öffnen der Form vermeiden.

Vorzugsweise kann dabei die Kühleinrichtung im Bereich der Spritzgießform von mindestens einer außen auf die Füllkammerwand aufgesetzten und mit mindestens einem Führungskanal für ein Kühlmittel versehenen Buchse gebildet sein. Der Führungskanal ist in die mindestens eine Buchse eingearbeitet, die im Vergleich zur gesamten Füllkammer wieder relativ kleine Bauteile darstellen, die leichter in einer Werkzeugmaschine bearbeitet werden können als die gesamte Füllkammer. Außerdem wirkt auch hier die Kühlung indirekt auf die Füllkammer ein, sodass es zu keinen Rissbildungen kommen kann.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Kühleinrichtung von zwei ineinander gesteckten Buchsen, die zwischen sich einen spiralförmigen Zuführ- und Rücklaufkanal mit entsprechenden Außenanschlüssen einschließen, gebildet. Der Zuführ- und Rücklaufkanal wird einfach durch eine entsprechende Oberflächenbearbeitung der Außenseite der inneren Buchse sowie der Innenseite der äußeren Buchse hergestellt.

Zur Befestigung der Buchsen an der Füllkammer gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Besondere Vorteile bietet die Verwendung eines Spannrings, der an der Stirnseite der Füllkammer aufgesetzt ist und damit die mindestens eine Buchse auf der Füllkammer hält. Der Spannring kann einen sich in Richtung auf die Füllkammer erweiternden, vorzugsweise konisch erweiternden Innendurchmesser aufweisen. Damit weist der Ring im vordersten Bereich der Füllkammer an deren Stirnseite seine größte Materialdicke auf. Dadurch ist gewährleistet, dass durch die starke Temperatur- und Druckbelastung gerade dieses Bereichs der Füllkammer keine Aufweitung und Ausfransung der Stirnseite der Füllkammer entsteht. Außerdem kann der Spannring mit mindestens einer radialen Öffnung zum Einleiten von Gießmaterial in die Spritzgießform versehen sein. Das Einarbeiten der radialen Öffnungen gestaltet sich im Vergleich zu einer Füllkammer ohne einen solchen Ring sehr viel einfacher, da auch hier nur der Ring und nicht die gesamte Füllkammer bearbeitet werden muss.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Füllkammer anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Füllkammer;
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II durch die Füllkammer aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Teildraufsicht auf die Füllkammer aus Fig. 1;
Fig. 4 eine vergrößerte Detaildarstellung der Füllkammer aus Fig. 1;
Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Füllkammer.
Die Füllkammer 10 aus Fig. 1 ist eine Füllkammer für eine Vakuum-Druckgießmaschine, bei der das flüssige Gießmaterial durch eine Zuführöffnung 11 auf der Unterseite der Füllkammer durch das in der Füllkammer herrschende Vakuum eingesaugt wird. Das Gießmaterial kommt dabei in der Regel direkt aus einem Schmelzofen. Aufgrund des herrschenden Unterdrucks wird das eingesaugte Material gegen die der Zuführöffnung 11 gegenüberliegende Seite 12 des Füllkammerinnenraums 13 geschleudert. Dadurch ist dieser Bereich 12 des Füllkammerinnenraums 13 starken thermischen Spannungen ausgesetzt. Um diese thermischen Spannungen auszugleichen, ist auf der Außenseite der Füllkammer auf der Höhe des Bereichs 12 eine Scheibe 14, die mit einem Kühlmittelkanal 15 durchzogen ist, als Kühleinrichtung angeordnet. Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ist der Führungskanal 15 in einen spiralförmigen Zuführungskanal 16 und einen spiralförmigen Rückführungskanal 17 unterteilt. Diese Art der Anordnung von Zuführungs- und Rückführungskanal führt zu einer sehr gleichmäßigen Temperaturverteilung über die gesamte Scheibenoberfläche. Anstelle eines Kühlmittels kann auch ein erwärmtes Medium durch die Kanäle 16, 17 geleitet werden, beispielsweise um die Füllkammer 10 vorzuwärmen.
Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, ist die Scheibe 14 in sich gewölbt, d. h. der Wölbung der Füllkammer 10 angepasst. Außerdem ist aus Fig. 2 ersichtlich, dass sie in einem abgeflachten Bereich der Füllkammer 10 platziert ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Füllkammer 10 weist jedoch nicht nur in dem der Zuführöffnung 11 gegenüberliegenden Bereich 12 eine Kühleinrichtung auf, sondern auch in ihrem vorderen Bereich 18, in dem der Anschluss der Gießform erfolgt. Die in diesem Bereich 18 vorgesehene Kühleinrichtung 19 wird im dargestellten Beispiel durch drei ineinandergesteckte Buchsen 19.1, 19.2 und 19.3 gebildet. Die drei Buchsen 19.1, 19.2 und 19.3 schließen zwischen sich einen spiralförmigen Zuführungskanal 20 und einen spiralförmigen Rückführungskanal 21 für ein Kühlmittel ein. Der Zuführungskanal 20 ist mit einem Einlassanschluss 22 verbunden und der Rücklauf 21 mit einem Auslass 23. Die Buchsen 19.1, 19.2 und 19.3 werden von einem an der Stirnseite der Füllkammer 10 angesetzten Spannring 24 auf der Füllkammer 10 gehalten. Der Spannring 24 weist dabei einen sich konisch in Richtung Füllkammer erweiternden Innendurchmesser auf. Dadurch wird verhindert, dass der stirnseitige Rand der Füllkammer und auch des Spannrings 24 sich aufgrund der herrschenden hohen Drücke bei der Kolbenbewegung nach außen aufbiegen. In der Stirnseite des Spannrings 24 sind außerdem elastische Ringe 25, beispielsweise aus Gummi oder Kupfer eingesetzt, deren Querschnitt in Fig. 4 in vergrößerter Form dargestellt ist. Diese Ringe 25 dienen dem Toleranzausgleich zwischen Füllkammer 10 und einer hier nicht näher dargestellten Gießform. Die Füllkammer 10 und die Gießform werden so gefertigt, dass ein kleiner Spalt zwischen ihnen vorhanden ist, der durch den Ring 25 überbrückt wird. Sollte aufgrund der Fertigungstoleranzen kein Spalt zwischen Gießform und Füllkammer 10 vorhanden sein, so lässt sich der Ring 25 aufgrund seiner Form sowie der Form der sich leicht einwärts erweiternden Nut 26, in die er eingesetzt ist, komprimieren, sodass es nicht zu einem Stauchen der Stirnseite der Füllkammer 10 kommt. An der gegenüberliegenden Stirnseite weist die Füllkammer 10 einen Verlängerungsring 27 auf, der das Einführen des Druckgießkolbens in die Füllkammer 10 erleichtert und außerdem auch im vollkommen zurückgefahrenen Zustand des Druckgießkolbens die Dichtfläche zwischen Druckgießkolben und Innenwand der Füllkammer 10 vergrößert, sodass das im Innenraum 13 der Füllkammer 10 herrschende Vakuum zuverlässig aufrecht erhalten werden kann.
In Fig. 5 ist ein der Fig. 1 entsprechender Teillängsschnitt durch eine zweite Füllkammer 10' einer Druckgießmaschine, bei der das heiße Gießmaterial ohne Vakuum durch eine obere Öffnung 11' in die Füllkammer 10' eingefüllt wird, gezeigt. Hier ist der thermisch am stärksten belastete Bereich wieder an der der Einfüllöffnung 11' gegenüberliegenden Stelle 12', jetzt aber auf der Unterseite der Füllkammer 10', angeordnet. Bei dieser Art von Füllkammer 10' ist auch die Kühleinrichtung 14' in Form einer ansonsten identisch oder ähnlich ausbildbaren Scheibe 14' an der Untereite der Füllkammer 10' ausgeführt.

Claims

1. Füllkammer für eine Druckgießmaschine mit einer Zuführöffnung (11, 11') für flüssiges Gießmaterial, bei der in der Füllkammerwand mindestens in dem der Zuführöffnung (11, 11') gegenüberliegenden Bereich (12, 12') eine Kühleinrichtung (14, 14') vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (14, 14') in dem der Zuführöffnung (11, 11') gegenüberliegenden Bereich von einer in die Füllkammerwand einsetzbaren Scheibe (14, 14'), die mit mindestens einem Führungskanal (15, 16, 17) für ein Kühlmittel versehen ist, gebildet ist.

2. Füllkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14) einen spiralförmigen Zuführ- und Rücklaufkanal (16, 17) für das Kühlmittel, die mit entsprechenden äußeren Anschlüssen versehen sind, aufweist.

3. Füllkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (14, 14') in sich entsprechend der Wölbung der Füllkammerwand gewölbt ist.

4. Füllkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Anschlussbereich (18) der Gießform mit einer weiteren Kühleinrichtung (19) versehen ist.

5. Füllkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (19) im Bereich (18) der Gießform von mindestens einer außen auf die Füllkammerwand aufgesetzten und mit mindestens einem Führungskanal (20, 21) für ein Kühlmittel versehenen Buchse (19.1, 19.2) gebildet ist.

6. Füllkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (19) von drei ineinander gesteckten Buchsen (19.1, 19.2, 19.3), die zwischen sich einen spiralförmigen Zuführ- und Rücklaufkanal (20, 21) mit entsprechenden Außenanschlüssen (22, 23) einschließen, gebildet ist.

7. Füllkammer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Buchse (19.1, 19.2) von einem an der Stirnseite der Füllkammer (10) aufgesetzten Spannring (24) auf der Füllkammer (10) gehalten ist.

8. Füllkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (24) einen sich in Richtung auf die Füllkammer (10) konisch erweiternden Innendurchmesser aufweist.

9. Füllkammer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (24) mit mindestens einer radialen Öffnung zum Einleiten von Gießmaterial in die Gießform versehen ist.