DE1270741B - Kolbenpumpe fuer eine Druckgiessvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B22d

Deutsche KL: 31 b2-39/00

Nummer: 1270741

Aktenzeichen: P 12 70 741.4-24

Anmeldetag: 23. September 1965

Auslegetag: 20. Juni 1968

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für eine Druckgießvorrichtung zur intermittierenden Förderung flüssigen Materials aus einem Schmelztiegel mit einem Kolben, welcher zumindest im Berührungsbereich mit dem flüssigen Material eine auf einem Metallkern aufgebrachte temperatur- und korrosionsbeständige nichtmetallische Ummantelung aufweist, und einem in das flüssige Material eintauchenden den Kolben aufnehmenden Pumpenkörper.

Gemäß der britischen Patentschrift 773 009 sind bereits Kolbenpumpen der erwähnten Art für Warmkammer-Druckgießvorrichtungen bekannt, bei denen der Metallkern des Kolbens eine aufgepreßte oder aufgeklebte Ummantelung aus Zirkonborid aufweist. Der Nachteil derartiger Verbundkolben besteht darin, daß infolge ungleicher Wärmeausdehnungskoeffizienten die Ummantelung häufig bricht. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn derartige Kolben nicht in Verbindung mit Warmkammer-Druckgießvorrichtungen, wie bei der genannten britischen Patentschrift 773 009, sondern in Verbindung mit Kaltkammer-Druckgießvorrichtungen verwendet werden, wo bezüglich Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit gesteigerte Anforderungen zu erfüllen sind.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Art für eine Druckgießvorrichtung, insbesondere für eine Kaltkammer-Druckgießvorrichtung, bei welcher das Auftreten von Spannungen infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungen zwischen dem Metallkern des Kolbens und dessen Ummantelung weitgehend vermieden sind.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Ummantelung des Kolbens auf dessen Metallkern aufgeschoben und mit in Axialrichtung verlaufender Ausdehnungsmöglichkeit mittels eines elastischen Spannelementes an dem Metallkern befestigt ist.

Da erfindungsgemäß die Ummantelung nicht direkt auf dem Metallkern des Kolbens aufgepreßt oder aufgeklebt ist, sondern nur aufgeschoben ist, und da ferner die Befestigung dieser Ummantelung mittels eines elastischen Spannelementes erzielt wird, ergibt sich der Vorteil, daß sowohl die Ummantelung als auch der Metallkern des Kolbens sich ungehindert ausdehnen bzw. zusammenziehen können. Dadurch werden Wärmespannungen, wie sie bei der bekannten Kolbenpumpe auftreten, hier völlig unterdrückt, womit eine wesentlich gesteigerte Lebensdauer der KoI-benummantelung erreichbar ist.

Vorzugsweise ist das Spannelement eine elastische, zu dem Metallkern koaxiale Büchse, die mittels einer

Kolbenpumpe für eine Druckgießvorrichtung

Anmelder:

Gebrüder Bühler A. G., Uzwil (Schweiz)

Vertreter:

Dr. E. Jung und Dr. V. Vossius, Patentanwälte,
8000 München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:
Alfred Nef, Uzwil (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 25. August 1965 (11920)

auf dem Metallkern verschraubbaren Mutter gegen die Ummantelung vorzuspannen ist.

Um dabei die Mutter und das auf dem Metallkern zu deren Aufnahme vorgesehene Gewinde zu schützen, kann im Bereich der Mutter eine Dichtung vorgesehen sein.

Wenn die Ummantelung aus graphitartigem Material besteht, wird zweckmäßigerweise der Pumpenkörper, in welchem der die Ummantelung tragende Pumpenkolben hin und her bewegbar ist, aus porzellanartigem Material hergestellt. Dies erbringt den Vorteil, daß das Spiel zwischen der Kolbenbohrung im Pumpenkörper und der Ummantelung des Pumpenkolbens sehr klein gehalten werden kann, da sich das graphitartige weiche Material der Kolbenummantelung an das harte porzellanartige Material des Pumpenkörpers anpaßt. Ferner hinterlassen dabei sich eventuell an der Pumpenkörperwandung ansetzende Schmelzverschmutzungen, Oxydhäute u. dgl. ihre Spuren nur in der weichen Graphitummantelung des Pumpenkolbens, die atjer auf Grund

dessen, daß sie erfindungsgemäß auf den Metallkern des Kolbens auswechselbar aufgeschoben ist, dann in bequemer Weise ausgewechselt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert. In diesen zeigt

F i g. 1 eine Druckgießvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe in einer bevorzugten Ausführungsform in Seitenansicht sowie teilweise im Schnitt und
F i g. 2 eine Schnittdarstellung längs der Schnittlinie II-II von Fig. 1.

Gemäß F i g. 1 umfaßt die Druckgießvorrichtung ein Gehäuse 1 mit einem Schmelz- und Warmhalte-

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tiegel 2, in dem eine Schmelze 3 enthalten ist. Im grenzung 35 durch Bolzen 361 und Muttern 362 einRaum zwischen Gehäuse 1 und Tiegel 2 ist eine stellbar. Diese zwei Begrenzungen sind aus dem Be-Heizvorrichtung 4 angeordnet. Der Tiegel 2 weist eine reich des Kolbens 20 um eine der Gestellsäulen 301 Überdeckung 10 auf, in welcher eine Öffnung 11 für ausschwenkbar. Auf den Gestellsäulen 301, 302, 303 die Beschickung mit Gießmaterial vorgesehen ist. An 5(Fi g. 2) wird eine Zylinderplatte 31, auf welcher der der Überdeckung 10 ist ein Pumpenkörper 5 mittels Hydraulikzylinder 52 montiert ist, zwischen Muttern Befestigungen 18, die aus einem gegenüber der zu 38 und Kontermuttern 39 festgeklemmt. Werden an fördernden Schmelze 3 vorzugsweise chemisch und den zwei Gestellsäulen 302, 303 die Muttern 38 gethermisch unempfindlichen Material bestehen, ein- löst, so ist die gesamte Zylinderplatte 31 mit Hydraugehängt. Im Pumpenkörper 5, der aus porzellan- io likzylinder 52 um die dritte Gestellsäule 301 aus dem artigem Material hergestellt ist oder der mindestens Bereich des Kolbens 20 ausschwenkbar, da im Beeinen porzellanartigen Überzug aufweist, erstreckt reich der Gestellsäulen 302, 303 die Zylinderplatte 31 sich ein Zylinderraum 13 nach unten. Zwischen die- Schlitze 312, 313 aufweist. Dadurch kann, wenn auch sem Zylinderraum 13 und einem aufsteigenden die Begrenzungen 35 und 36 aus dem Bereich des Speisekanal 16 liegt ein Verbindungskanal 15, der 15 Kolbens 20 geschwenkt werden, dieser Kolben zur einen geringeren Querschnitt besitzt als der auf- Demontage der Kolbenpumpe bequem nach oben aus steigende Speisekanal 16. Zylinderraum 13, Verbin- dem Pumpenkörper 5 gezogen werden, dungskanal 15 und aufsteigender Speisekanal 16 sind Zur Steuerung des Hydraulikzylinders 52 sind eine

in dem einteiligen Pumpenkörper 5 ausgebildet. Hydraulikpumpe 50, ein Vierwegeventil 51 und eine

Unterhalb des oberen Totpunktes des Kolbenhubs 20 an eine Spannungsquelle 48 angeschlossene elekdes Kolbens 20 der Kolbenpumpe und gleichzeitig irische Steuerung 40 mit Elektromagneten 41,42 am unter der Oberfläche der Schmelze 3 durchdringt eine Vierwegeventil 51 vorgesehen. Für ein Hydraulikin den Kolben 13 führende Speiseöffnung 14 den medium 54 ist ein Tank 53 angebracht. Eine Saug-Pumpenkörper 5, dessen oberhalb des im oberen Tot- leitung 55 führt aus dem Tank 53 zur Pumpe 50. Die punkt befindlichen Kolbens 20 liegende Kolben- 25 Pumpe 50 ist durch eine Druckleitung 56 mit dem aufnahmebohrung 23 einen Durchmesser besitzt, der Vierwegeventil 51 verbunden, von wo zwei Speisegrößer als der größte Durchmesser des Kolbens 20 ist. leitungen 57, 58 zum Hydraulikzylinder 52 und eine Aus dieser Kolbenaufnahmebohrung 23 leiten Kanäle Tankleitung 59 zum Tank 53 führen. Die beiden 17 in den Tiegel 2. Elektromagnete 41, 42 am Vierwegeventil 51 sind

Ein Zufuhrkanal 26 weist eine Bohrung 261 mit 30 durch je ein Leiterpaar 43, 44 mit der Steuerung 40, geringerem Durchmesser als der Speisekanal 16 und die vorteilhafterweise mit der Steuerung der Druckder Verbindungskanal 15 auf. Der Speisekanal 16 im gießmaschine kombiniert ist, verbunden. Pumpenkörper 5 und der Zufuhrkanal 26 sind durch Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung

eine Zwischenbüchse 25 von geringer Wandstärke ist so, daß in der gezeigten Schaltstellung der elektro- und geringer Länge im Vergleich zu den Abmessungen 35 hydraulischen Steuerung die Hydraulikpumpe 50 Hyvon Speisekanal 16 und Zufuhrkanal 26 miteinander draulikmedium 54 aus dem Tank 53 über die Saugverbunden. Der Zufuhrkanal 26 und die Zwischen- leitung 55 durch die Druckleitung 56 und das Vierbüchse 25 bestehen ebenfalls aus thermisch und ehe- wegeventil 51 in die Speiseleitung 58 und in den Hymisch unempfindlichem Material gegenüber den draulikzylinder 52 fördert. Deshalb wird der Kolben Druckgießschmelzen. Der Zufuhrkanal 26 führt von 40 im Innern des Hydraulikzylinders 52 mit der Kolbender Kolbenpumpe zu einem auf eine Schußbüchse 6 stange 32 und dem Kolben 20 gehoben. Diese Beim Bereich einer Füllöffnung? aufgesetzten Trich- wegung wird gestoppt, wenn die Anschlagplatte33, ter 8. die auf der Kolbenstange 32 befestigt ist, an der

Der Kolben 20 besitzt einen Metallkern 201 und oberen Begrenzung 35 anliegt. Da diese obere Bezumindest im Bereich der Berührung mit der 45 grenzung 35 verstellbar ist, kann der Hub des Kolbens Schmelze 3 eine auswechselbare und gegenüber der 20 nach oben beliebig eingestellt werden. Nach dem Schmelzaggression unempfindliche, vorzugsweise gra- Prinzip der kommunizierenden Gefäße steht dabei die phitartige Ummantelung 202 mit einzementiertem Oberfläche der Schmelze 3 überall gleich hoch, d. h., Boden 203. Die Ummantelung 202 ist an dem metal- sowohl in Tiegel 2 wie im Speisekanal 16. lischen Kern 201 durch eine elastische, den Kern 201 50 Nun wird die Magnetspule 41 unter Spannung gean seinem oberen Teil umgebende Büchse 204 und setzt und durch ihr Anziehen wird das Vierwegeventil eine Mutter 205, welche gegenüber dem Metallkern 51 betätigt. Die Hydraulikpumpe 50 fördert nun Hy-201 verspannbar ist, gehalten, wobei die Mutter 205 draulikmedium 54 durch die Speiseleitung 57 in die über die Büchse 204 die Ummantelung 202 nach obere Druckkammer im Inneren des Hydraulikzylinunten gegen einen radial vorstehenden Vorsprung am 55 ders 52, und aus der unteren Druckkammer gelangt unteren Ende des Metallkerns 201 andrückt. Im Be- das Hydraulikmedium über die Speiseleitung 58, das reich der Mutter 205 ist eine Dichtung 206 zum Vierwegeventil 51 und die Tankleitung 59 in den Schütze des Gewindes für die Mutter 205 am metal- Tank 53. Der Kolben im Hydraulikzylinder 52 belischen Kern 201 vorgesehen. wegt sich mit der Kolbenstange 32 und dem damit

Der Metalikern 201 des Kolbens 20 wird durch 60 verbundenen Kolben 20 nach unten. Die Speiseeine Kupplung 208 mit einer Kolbenstange 32 eines öffnung 14 wird geschlossen, so daß keine Schmelze 3 Hydraulikzylinders 52 gekuppelt. Diese Kolbenstange mehr nachfließen kann und keine aus dem Zylinder-32 trägt eine Anschlagplatte 33, welcher eine obere raum 13 austreten kann. Die sich in dem Zylinder- und eine untere Begrenzung zugeordnet sind. Beide raum 13 befindende Schmelze 3 wird entsprechend Begrenzungen sind einstellbar. In vorliegendem Bei- 65 dem Kolbenhub durch den Verbindungskanal 15 und spiel ist die eine obere Begrenzung 35 relativ zum Speisekanal 16 in den Zufuhrkanal 26 befördert, von Hydraulikzylinder 52 durch eine Muffe 351 und die wo sie in die Schußbüchse fließt. Damit das Gießandere, untere Begrenzung 36 relativ zur ersten Be- material nicht über die Füllöffnung 7 hinausspritzt

oder -fließt, ist auf der Schußbüchse 6 der Trichter 8 aufgesetzt.

Die Abwärtsbewegung wird durch die untere Begrenzung 36 gestoppt, wobei wieder die an der Kolbenstange 32 montierte Anschlagplatte 33 auf die einstellbare Begrenzung 36 auftrifft und dadurch den Hub nach unten begrenzt.

Nach beendigtem Kolbenhub wird die Magnetspule 41 von der Spannung abgetrennt und dafür die Magnetspule 42 erregt, was bewirkt, daß das Vierwegeventil 51 in die dargestellte Lage umgesteuert wird. Dadurch fördert die Hydraulikpumpe 50 wieder Hydraulikmedium 54 von der Saugleitung 55 in die Druckleitung 56 und über das Vierwegeventil 51 in die Speiseleitung 58 und somit in die untere Druckkammer des Hydraulikzylinders 52. Dadurch wird der Kolben im Hydraulikzylinder 52 mit der Kolbenstange 32 und dem Kolben 20 wieder angehoben. Die Speiseöffnungen 14 werden hiermit geöffnet und Schmelze 3 fließt aus dem Tiegel 2 in den Pumpenkörper.

Da bei der beschriebenen Vorrichtung der oberste Rand der chemisch und thermisch unempfindlichen Ummantelung 202 auch in der tiefsten Stellung des Metallkerns 201 noch über der Oberfläche der Schmelze 3 steht, bildet diese Ummantelung einen ganz sicheren Schutz gegen Schmelzaggression des Metallkerns 201.

Da ferner der Pumpenkörper 5 aus einem Block besteht, ist derselbe gegen Brüche weitgehend unempfindlich.

Durch die Verwendung des dickwandigen Zufuhrkanals 26 ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Vorteil, daß die einmal aufgenommene Wärme gespeichert wird, was eine geringere Gefahr von Einfrieren der Schmelze in diesem Abschnitt zur Folge hat. Der relativ große Querschnitt des zu dem Zufuhrkanal 26 hinführenden Speisekanals 16 selbst trägt dabei zusätzlich zu dem guten Wärmehaltvermögen für die Schmelze bei.

Die relativ geringen Strömungsquerschnitte in den Verbindungskanälen 15 und 16 sowie im Zufuhrkanal 26 bewirken hingegen bei jedem Pumphub eine verhältnismäßig große Strömungsgeschwindigkeit der geförderten Substanz was die Vermeidung des Anhaftens von größeren Mengen Schmelze an den Kanalwandungen ermöglicht. Auch wird die Gefahr des zu raschen Einfrierens wesentlich gemildert. Nach erfolgtem Pumphub beim Zurückbewegen des Kolbens wird diese Einfriergefahr nochmals wesentlich herabgesetzt, da die Schmelze aus dem höchsten Punkt des Zufuhrkanals 26 in den Speisekanal 16 sehr rasch zurückfließt.

Die die Schmelze 3 im Tiegel 2 durch das Vorhandensein der Kanäle 17 ständig über dem Kolben steht, ergibt sich als weiterer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung für den im Kolbenraum 13 gleitenden Teil dieses Kolbens eine ganz konstante Temperatur. Auch werden so Leckverluste des Kolbens 20 wieder aufgefangen und in den Tiegel 2 zurückgeführt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kolbenpumpe für eine Druckgieß vorrichtung zur intermittierenden Förderung flüssigen Materials aus einem Schmelztiegel mit einem Kolben, welcher zumindest im Berührungsbereich mit dem flüssigen Material eine auf einem Metallkern angebrachte temperatur- und korrosionsbeständige nichtmetallische Ummantelung aufweist, und einem in das flüssige Material eintauchenden, den Kolben aufnehmenden Pumpenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (202) auf den Metallkern (201) des Kolbens (20) aufgeschoben und mit in Axialrichtung verlaufender Ausdehnungsmöglichkeit mittels eines elastischen Spannelementes (204) an dem Metallkern (201) befestigt ist.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement eine elastische, zu dem Metallkern (201) koaxiale Büchse (204) ist, die mittels einer auf dem Metallkern (201) verschraubbaren Mutter (205) gegen die Ummantelung (202) vorzuspannen ist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Mutter (205) zum Schutz derselben und des auf dem Metallkern

(201) zu deren Aufnahme vorgesehenen Gewindes eine Dichtung (206) vorgesehen ist.

4. Kolbenpumpe nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung

(202) aus graphitartigem Material besteht.

5. Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkörper (5) aus porzellanartigem Material besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 773 009, 794 037;
USA.-Patentschrift Nr. 2494 071.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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