DE2534487B2 - Blasdüse für die Herstellung von Gießkernen in einem beheizbaren Kernkasten - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von Blasdüsen, wie sie in der Gießerei zur Herstellung von Gießformen und Sandkernen durch Einblasen von Sand in einen sogenannten beheizbaren Kernkasten verwendet werden.

Gegenwärtig wendet man in der Gießereitechnik zur Herstellung von Sandkernen im beheizbaren Kernkasten hauptsächlich zwei; Verfahren an. Das erste besteht in der Hinterfüllung mit Sandkegeln. Diese bleiben nach Fertigstellung in dem Kern und müssen zwecks Einsetzens des Sandkerns in die Form üblicherweise zerschlagen werden. Das zweite Verfahren besteht darin, die Hinterfüllung mit Metalldüsen auszuführen, deren Mundstück aus Kunststoff, wie Fluorkautschuk, besteht. Zum Vermeiden des Bakkens des Sandes sind diese Düsen mit einem Kühlkreislauf versehen.

Die Verwendung von Düsen bietet wegen der Eliminierung von thermischen Beanspruchungen, denen sie ausgesetzt sind, Schwierigkeiten. So wird der Berührungsbereich der Düse mit dem Fülltisch, an dem sie angebracht ist, durch den !Kühlkreislauf des Tisches abgekühlt, während die Düse mit ihrem in den Kernkasten hineinragenden Teil Temperaturen ausgesetzt ist, die in der Größenordnung von 180° bis 230° C liegen. Andererseits müssen die Düsen so gestaltet sein, daß sie den Ausdehnungseffekt des beheizbaren Kernkastens ausgleichen.

Außerdem sind die Düsen bei jedem Arbeitsgang vertika'en, jedoch kontrollierten Belastungen von unten nach oben zum Schließen im Augenblick des Füllens ausgesetzt sowie ferner, und dies ist am schädlichsten, horizontalen Belastungen in allen Richtungen, die zu einer erheblichen Verringerung der Lebensdauer der Mundstücke aus Kunststoff führen. Ferner ist zu bemerken, daß die Wärmeausdehnung nicht zu beanstanden ist, da andere Faktoren die horizontalen Belastungen verstärken, sei es, daß es sich um Maschinen mit Formwerkzeugtransfer handelt, um Maschinen mit Drehtisch oder um Maschinen mit Wenden des Formwerkzeuges, oder was am bedeutendsten ist, beim Einrichten der Formwerkzeuge an der Füllstelle. Es wäre jedoch möglich, die Wärmeausdehnung schon bei der Herstellung des Formwerkzeuges teilweise zu kompensieren, indem man dem Wärmeausdehnungskoeffizienten Rechnung trägt und indem man Düsen vorsieht, die am Fülltisch fixiert sind und Mittenabstap.de aufweisen, die größer sind als die Abmessungen des Kernkastens vor seiner Erwärmung.

2j Es ist selbstverständlich, daß einige Werkzeughersteller gegen diese Methode eingestellt sind, weil sie die Passung zwischen Fülltisch und Kernkasten vor der Auslieferung an den Verbraucher nicht kontrollieren können.

iü Die heute verwendeten Fülltische bestehen aus zwei Platten, von denen die eine den Kühlkreislauf und die andere die Durchtritte für den Sand aufweist. Aufgrund des Einbaues der Düsen mit Toleranzen für die Mittenabstände und mit genauen Bohrungen in

j") den beiden Platten für die Aufnahme der Düsenkörper, die zur Abdichtung mit Ringdichtungen ausgestattet sind, sind diese Tische sehr teuer.

Aus der DE-OS 1433985 ist ein Blasplattenaggregat für beheizbare Kernkästen zum Herstellen von Gießkernen bekannt, das zum schnellen Härten des im Kernsand enthaltenen Furfurals uus zwei robusten, flach aufeinanderliegender aneinander befestigten Platten besteht, wobei eine der Platten auf ihrer der anderen Platte zugewandten Seite so ausgefräst oder auf andere Weise maschinell bearbeitet ist, daß zwischen den beiden Platten ein gewundener Kanal verläuft, der eine wirksame Kühlung der Platten mit Hilfe von Wasser ermöglicht, ohne daß es erforderlich ist, die Blasplattenkonstruktion mit Hilfe von Kernen mit Hohlräumen zu versehen. Die Blasrohreinheiten zum Abgeben von Sand bestehen aus einem Rohr, einem Mantel und einem Zwischenstück. Der Mantel wird in eine Bohrungserweiterung des Zwischenstücks eingesetzt und mittels Wasserstoff-Hartlötung mit dem Zwischenstück verbunden; das Rohr wird mit Hilfe des gleichen Verfahrens in das 2'wischenstück eingebaut. Diese Art der Herstellung der Blasrohrdüsen ist sehr umständlich und kostspielig.

Die US-PS 3461948 zeigt eine dem zuvor beschriebenen Blasplattenaggregat ähnliche Anordnung der Blasdüsen aus kalt gewalztem oder rostfreiem Stahl, jedoch ohne herausnehmbares Hülsenteil im inneren Rohr.

Aus der DE-OS 2220276 ist eine Anlage zum Fertigen von Gießformen und Kernen mit bedeutender Länge und komplizierter Gestalt nach dem Sandblas- und Sandstrahlverfahren beim Füllen unter Druck von erwärmten Form- oder Kernkästen mit Formstoff be-

kannt, bei der fertige Formen und Kerne an einer bestimmten Stelle herausgenommen werden können und die von einem einzigen Maschinenführer bedient werden kann. Bei dieser Anlage ist eine Düse so in eine untere Platte eingesetzt, daß sie axial verschiebbar ist, um eine dichte Verbindung ihres unteren kegelförmigen Teiles mit der entsprechenden Oberfläche der Kernkastenöffnung zu erreichen. Bei einer Ausführurigsform ist die Düse mit einem Mantel für Kühlflüssigkeit umgeben. Die bekannte Düse aus Stahl weist keine röhrenförmigen, als Steckteil und Aufnahmeteil ausgebildeten, koaxial zusammensetzbaren Hülsen auf. Ihr unteres Ende ist auch nicht mit einem Mundstück aus Kunststoff versehen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blasdüse für die Herstellung von Gießkernen zu schaffen, welche die Nachteile bekannter Blasdüsen vermeidet, die nur eine geringe Anzahl Bauteile benötigt und die unter Ausgleich der Wärmeausdehnung des beheizbaren Kernkastens leicht an einem einfach herzustellenden Fülltisch angebracht werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Vereinigung der Merkmale gelöst, die sich im einzelnen mit der Anordnung röhrenförmiger, koaxial zusammensetzbarer Hülsen aus Kunststoff befassen, wobei die äußere Hülse als Schnappverschluß wirkende Verrastungshaken aufweist und im Zwischenraum beider Hülsen mittels Rippen oder Lamellen ein Strömungslabyrinth für die Kühlflüssigkeit gebildet ist.

Obgleich sich Kunststoff als Düsenmundslück bereits bewährt hatte, ist kein Vorschlag gemacht worden, auch die übrigen Teile der Düse aus diesem Kunststoff herzustellen, weil man die damit zu erzielenden Vorteile nicht erkannte.

Erst mit der Blasdüse gemäß der Erfindung ist die vorteilhafte Gestaltung neuer Blasdüsen und ihre Verwendung an einem einfach herzustellenden Fülltisch möglich. So ist es insbesondere technisch fortschrittlich, die Düsen durch Einrasten von Haken zu befestigen und die im Anspruch 1 beschriebene Hülsenanordnung im Spritzgußverfahren herzustellen, bei dem mit denselben Formwerkzeugen Düsen unterschiedlichen Durchmessers durch einfaches Auswechseln des Mitteldorns hergestellt werden können. Außerdem verbessern die an den röhrenförmigen Hülsen vorgesehenen Rippen oder Lamellen durch Bildung eines Strömungslabyrinths die Kühlwirkung erheblich. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Blasdüsen läßt sich bei Düsen aus Stahl mit einem wirtschaftlich noch vertretbaren Bearbeitungsaufwand nicht erreichen.

Eine vorteilhafte Verwendung der Erfindung an einem ohne großen Aufwand herstellbaren Fülltisch ist im Unteranspruch beschrieben. Mit der Ausgestaltung des Fülltisches nach diesem Anspruch läßt sich mit Zwangsumlaufkühlung eine maximale Kühlwirkung erreichen, da jede Düse an den Berührungsstellen mit dem beheizbaren Kernkasten von einem Wärmeabfuhrsitirom umflossen ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von z. T. schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Düse in nicht zusammengebautem Zustand und ohne Mundstück,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Blasdüse gf.'äß der Erfindung, die bis zur Ebene Y des Kernet' reicht, Fig. 3 einen Längsschnitt der Blasdüse nach Fig. 2 in der Ebene A-A geschnitten,

Fig. 4 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 2 einer erfindungsgemäßen und bis zur Ebene Y reichenden > Blasdüse in einer anderen Ausführungsform,

Fig. 5 einen Längsschnitt des Einbaues einer Blasdüse in dem Fülltisch, die bis zu einer Ebene Z unterhalb der Ebene Y reicht,

Fig. 6 einen Längsschnitt eines anderen Einbaues

ι« der Düse in dem Fülltisch, wobei die Düse bis zu einer Ebene X oberhalb der Ebene Y reicht,

Fig. 7 eine räumliche Darstellung einer Ausführungsform des Mundstücks für eine erfindungsgemäße Düse,

ι» Fig. 8 eine räumliche Darstellung einer anderen Ausführungsform des Mundstücks für eine Düse gemäß der Erfindung,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung in einem Fülltisch mit einem Kühlsystem für die Düsen,

Fig. 10 eine Variante der in Fig. 9 gezeigten Anordnung,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer weiteren Düsenanordnung gemäß der Erfindung, eingebaut

2"> in einem Fülltisch mit einem Kühlsystem für die Düsen,

Fig. 12 eine Variante der in Fig. 11 gezeigten Düsenanordnung.

Die Blasdüse gemäß der Erfindung ist aus fünf

i» Bauteilen zusammengesetzt. Der eigentliche Düsenkörper besteht aus einem Steckteil 1, das konzentrisch in ein Aufnahmeteil 2 paßt, an dem eine Ringdichtung 3 angebracht ist, die zur Abdichtung gegenüber der unteren Platte 8 des Fülltisches dient, in dem die

Jj Düse angeordnet ist. Am oberen Teil des Steckteils 1 ist eine Ringdichtung 4 aus einem Elastomer vorgesehen, die auf einem Bund 40 aufliegt. Das untere Ende des Steckteils 1 ist so ausgebildet, daß es ein Mundstück aus Fluorkautschuk mit einfacher Kegelstumpfform 5 oder mit gestufter Kegelstumpfform 5a aufnehmen kann. Dieses Mundstück 5, 5a paßt auf eine Befestigungswulst 50 am unteren Ende des Steckteils 1 und liegt an einer Schulter 70 des Steckteils 1 an.

•15 An der Schulter 70 des Steckteils 1 und an der unteren Umfangsfläche des Aufnahmeteils 2 sind jeweils ein Zapfen 7 bzw. eine Nut 7a vorgesehen, in die der Zapfen 7 beim Einbau des Steckteils 1 in das Aufnahmeteil 2 eindringt.

Zur Befestigung der Düsen aus Kunststoff genügt es, sie mit Kraft von unten nach oben in ihre gegenseitigen Lagerungen einzuschieben, so daß die beiden im oberen Teil des Aufnahmeteils 2 befindlichen Verrastungshaken 6, 6a zunächst nach innen zurückweichen und sich dann im Kühlwasserkanal 10 der unteren Platte 8 des Fülltisches verhaken, nachdem die Ringdichtung 4 in die obere Platte 9 eingedrückt worden ist. Zwei Sichtmarkierungen 18 und 18a, die in einem Abstand von 180° an dem Aufnahmeteil 2 vorstehend ausgebildet sind, gestatten dem die Düse zusammenbauenden Bedienungsmann, die Düse ordnungsgemäß auszurichten, da inn Fülltisch zwei Markierungen 13 und 13a im Abstand von 180° eingravirrt sind. Diese zeigen bei zusammengebautem Fülltisch den zwischen den beiden Platten 8 und 9 gebildeten Kühlmittelkreislauf an.

Nachdem die Düsen eingesetzt sind, verbleibt zwischen dem oberen Teil des Steckteils 1 und der Aus-

nehmung 14 in der oberen Platte 9 ein Höhenspiel zur Aufnahme der Ringdichtung 4, so daß ein gewisser Spielraum für die Höheneinstellung der verschiedenen Düsen gegenüber den im oberen Teil des beheizbaren Kernkastens vorgesehenen Kegeln möglich ist, wobei der vertikale Hub des Maschinentisches, der den beheizbaren Kernkasten gegen den Fülltisch drückt, durch Stützflansche 19 gegenüber dem Fülltisch geregelt und die Eindringtiefe der Düsen in den Kernkasten begrenzt wird.

Die Düsen haben vorteilhafterweise zwecks Vereinheitlichung alle die gleiche Bauhöhe.

Unter diesem Gesichtspunkt muß man die Fülltische in Abhängigkeit von den Düsen und der oberen Ebene des Kerns bauen, bis zu der die Düsen reichen. Es bestehen zwei Möglichkeiten:

1. alle Düsen reichen bis zu einer gemeinsamen Ebene des Kerns oder

2. eine oder mehrere Düsen reichen bis zu verschiedenen Ebenen des Kerns.

Im ersten Fall weist der Tisch entsprechend Fig. 2 die Durchmesser für das Mundstück 5 oder nach Fig. 4 die Durchmesser für das Mundstück 5a auf.

Im zweiten Fall ist der Tisch nach Fig. 5 für alle Düsendurchmesser gebaut, die in Ebenen unterhalb einer oberen Ebene entsprechend dem ersten Fall liegen, oder nach Fig. 6 für alle Düsendurchmesser, die in Ebenen über der Gesamtebene des Kerns liegen.

Die Mundstücke 5 und 5a aus Fluorkautschuk weisen unabhängig vom Durchmesser für den Sanddurchgang alle eine einheitliche Halterung an dem Steckteil auf. Die Außenformen variieren entsprechend den gewählten Durchmessern.

Bei Mundstück 5 entsprechen die Durchmesser der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform.

Bei Mundstück 5a entsprechen die Durchmesser der Ausführungsform gemäß Fig. 8.

Um zu vermeiden, daß das Mundstück 5 beim Einfüllen des Sandes von seiner Halterung 50 gerissen wird, ist es zweckmäßig, daß der Innendurchmesser des Mundstücks keinesfalls kleiner ist als der Innendurchmesser des Steckteils 1.

Der Spitzenwinkel der Kegel der Mundstücke 5 und 5a aus Fluorkautschuk, die mit den Lagerstellen im oberen Teil des beheizbaren Kernkastens in Berührung kommen, beträgt vorteilhafterweise 45 °, wobei ein Winkel von 50° jedoch noch annehmbar ist. Diese Winkelgröße ist von Vorteil, wiel bei der Einmündung in das Formwerkzeug kein spitzer Winkel entsteht, der durch den Sand abgerieben werden könnte. Andere Winkelgrößen sind jedoch auch brauchbar.

Der starre Teil der röhrenförmigen Hülsen liegt in dem Bereich, in dem die Ringdichtung 3 am Aufnahmeteil 2 angebracht ist und in derselben Ebene wie die selbstzentrierende Verdickung an dem Steckteil 1. Dort sind Durchlaßrillen 15 und 15a für das Ein- und Ausströmen der Kühlflüssigkeit vorgesehen.

Zum Erzeugen einer Zwangsumlaufkühlung ober- und unterhalb der Verdickung des Steckteils 1 sind Rippen 16, 16a, 17 und 17a vorgesehen, die gegenüber dem Kühlwassereintritt um 180° versetzt angeordnet sind, so daß das Kühlwasser zunächst entlang des Steckteils 1 durch die Rille 15 abwärts bis zum Ende der Rippen 17 und 17a strömt und dann auf der anderen Seite der Rippen 17 und 17a wieder aufwärts fließt, um über die Durchlaßrille 15a in den Kühlwasserkanal 10 auszutreten.

Bei dem Aufbau des erfindungsgemäßen Fülltisches ist nur an der unteren Platte 8 eine Bearbeitungsgenauigkeit zu beachten. Beim Ausrichten der Mittenabstände zu der anderen Platte 9, die den > Kühlkreis schließt und den Sanddurchtritt gewährleistet, kann eine Achsversetzung bis zu einem Millimeter zugelassen werden.

Die an der unteren Platte 8 realisierten Mittenabstände entsprechen denjenigen des Kernkastens vor

i(> seiner Erwärmung, so daß durch die das Formwerkzeugzusammensetzenden Former eine Kontrolle zwichen dem Fülltisch und dem Kernkasten vorgenommen werden kann.

Zur Gewährleistung der Abdichtung zwischen den

i) Platten 8 und 9 ist das Einlegen einer flachen Dichtung 12 vorgesehen, die aus einer handelsüblichen Dichtungsfolie ausgeschnitten werden kann. In dieser Dichtung 12 sind Löcher mit einem Durchmesser größer als der der Ausnehmungen zur Anlage und Auf-

2(i nähme der Ringdichtung 4 in der Platte 9 vorgesehen. Diese Löcher können ohne große Genauigkeit ausgebildet und z. B. 2 mm im Durchmesser größer sein als der Durchmesser der Ausnehmungen.

Durch diese Dichtung werden die verschiedenen Ausfräsungen in den Platten 8 und 9 für die Aufnahme einer im Querschnitt zylindrischen und entsprechend den Baumaßen des Fülltisches langen Dichtung überflüssig.

In diesem Tisch sind die Durchschnittsquerschnitte

so für die Kühlflüssigkeit großzügig bemessen, ebenso wie für den Kühlstrom in den Düsen.

Bei bestimmten Fülltischen verwendet man einen Zwei-Kreis-Kühlstrom in Parallelschaltung (Fig. 9 und 11) für die Düsen A, B, C, D, E und F, d. h.

ji einen Kühlstrom mit einer Wassereinspeisung bei /1 und /Ί für alle Düsen, dann einen Kühlwasserdurchtritt durch alle Düsen und schließlich einen Kühlwasseraustritt aus dem Fülltisch bei /2 und /'2.

Bei dieser Kühlart bilden sich Vorzugsströme für

ui den Kühlwasserkreislauf aus, so daß einige Düsen unzureichend mit Kühlflüssigkeit versorgt werden. Darüber hinaus benötigt ein solches Zwei-Kreis-System je nach Anordnung der Düsen aufwendigere und längere und somit kostspieligere Ausfräsungen, und ins-

4ϊ besondere bei sehr nahe aneinanderliegenden Düser ist es nötig, die Kühlstromkreise nach Fig. 9 und 11 zu vervielfachen (Düsen A, B, C, D, E, F bzw. I, II III, IV und V).

Bei dem in Fig. K) vereinfacht dargestellten Kühl-

■ίο kreis für den Tisch kommt eine Reihenschaltung füi die Düsen A, B, C, D, E und F zur Anwendung. Ei baut sich kein Vorzugskreis auf, da das Kühlwassei zwangsweise durch jede Düse strömen muß, wöbe jede Düse den gleichen Durchsatz hat, bevor da:

Kühlmittel seine Kühlwirkung durch Durchströmer der verschiedenen Kanäle des Tisches fortsetzt unc dann austritt (bei /2), und dies sogar bei sehr nah« aneinanderliegenden Düsen I, II, III, IV und V ir Fig. 12.

Mi Eine weitere Bearbeitungsvereinfachung für der Fülltisch ergibt sich durch die Verwendung von - wi( beschrieben - selbstverrastenden Düsen aus Kunst stoff. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß alle Bear beitungen von Halterungen und Befestigungstcilen fü

bj die Düsen an dem Fülltisch in Fortfall kommen.

Die Mundstücke 5 und 5a sind zweckmäßig aus ei nem Fluorkautschuk hergestellt, der im Handel ver trieben wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Blasdüse für die Herstellung von Gießkernen in einem beheizbaren Kernkasten an einem Fülltisch, die zwei röhrenförmige, jeweils als Steckteil und Aufnahmeteil ausgebildete Hülsen aufweist, die koaxial zusammengesetzt und so geformt sind, daß sie für den Wasserumlauf einen Kühlmantel bildenden Zwischenraum freilassen, wobei das Steckteil an seinem unteren Ende mit einem Mundstück aus Kunststoff versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die röhrenförmigen Hülsen (1, 2) aus Kunststoff hergestellt und an einer Schulter (70) des Steckteils (1) ein Zapfen (7) und an der unteren Umfangsl'läche des Aufnahmeteils (2) eine Nut (7a) vorgesehen sind, wobei der Zapfen (7) beim Einbau des Steckteils (1) in das Aufnahmeteii (2) in die Nut (7 a) einrastet, daß im oberen Bereich des AufnahmeteiJs (2) zwei Paar Verrastungshaken (6, 6a) vorgesehen sind, die in einem Kühlwasserkanal (10) einer unteren Platte (8) des Fülltisches nach Zusammendrücken einer Ringdichtung (4) in eineir oberen Platte (9) des Fülltisches verrastbar und. daß an den koaxialen röhrenförmigen Hülsen (1, 2) Rippen oder Lamellen (16, 16a; 17, 17a) vorgesehen sind, die in dem Zwischenraum ein Strömungslabyrinth für die Kühlflüssigkeit bilden.

2. Verwendung von Blasdüsen nach Anspruch 1 an einem Fülltisch, der zum Erzielen einer maximalen Kühlung aus zwei Platten (8 und 9) besteht, die zum Abdichten des Kühlwasserkanals (10) unter Zwischenschaltung einer flachen Dichtung (12) zusammengesetzt sind und daß eine dieser Platten ein Umlaufkühlsystem aufweist, das aus einer Rinne besteht, die wenig breiter ist als die Abstände der Verrastungshaken der Blasdüse und deren Länge mehr oder weniger von dem Kühlstromverlauf abhängt.