DE2534487C3 - 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 vertikalen, 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 führe.·:. 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 odsr 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 Mittenabstände aufweisen, die größer sind als die Abmessungen des Kernkastens vor seiner Erwärmung.

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

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

Aus der DE-OS 1433 985 ist ein Biasplattenaggregat für beheizbare Kernkasten zum Herstellen von Gießkernen bekannt, das zum schnellen Härten des im Kernsand enthaltenen Furf urais aus zwei robusten, flach aufeinanderliegenden, 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 Zwischenstück 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 Kernkasten mit Formstoff be-

kannt, bei der fertige Formen und Kerne an einer bestimmten Stelle herausgenommen werden können und die von einem einzigen Maschinenf ührer 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 Ausführungsform ist die Düse mit einem Mantel für Kühlflüssigkeit umgeben. Die bekannte Düse aus Stahl weist keine röhremörmigen, als Steckteil und Aufnahmeteil ausgebildeten, koaxial zusammensetzbaren Hülsen auf. Ihr unteres Ende ist auch nicht mit einem Mundstück aus Kunststoff versehen.

Der im Anspruch I angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blasdüse für die Herstellung von Gießkernen zu schaffen, weiche 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 Düsenmundstück 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 Hiilsenanordnung 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 oacr 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 Wärmeabfuhrstrom 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 gemäß de; Erfindung, die bis zur Ebene Y des Kernes reicht, Fig. 3 einen Längsschnitt der Blasdüse nach Fig. 2 in der Ebene A-A geschnitten,

Fig. A einen Längsschnitt ähnlich Fig. 2 einer erfindungEgemäßen 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 in 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,

ü 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 -Ii mit einem Kühlsystem für die Düsen,

Fig. U) eine Variante der in Fig. 9 gezeigten Anordnung,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer weiteren Düsenanordnung gemäß der Erfindung, eingebaut in einem Fülltisch mit einem Kühlsystem für die Düsen,

Fi^i 12 eine Variante der in Fig. 11 gezeigten Düsenanordnung.

Die Blasdüse gemäß der Erfindung ist aus fünf in 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 r> 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 Kegelstumpf-4» form 5 oder mit gestufter Kegelstumpfform ßa aufnehmen kann. Dieses Mundstück 5, Sa paßt auf eine Befestigungswulst 50 am unteren Ende des Stecktcils 1 und liegt an einer Schulter 70 des Stecktcils 1 an.

4i An der Schulter 70 des Steckteüs 1 und an der unteren Umfangsflache des Aufnahmeteils 2 sind jeweils ein Zapfen 7 bzw. eine Nut la vorgesehen, in die der Zapfen 7 beim Einbau des Steckteüs 1 in das Aufnahmeteil 2 eindringt.

-,ο 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 zurückwei- -,·, chen 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 vorho stehend ausgebildet sind, gestatten dem die Düse zusammenbauenden Bedienungsmann, die Düse ordnungsgemäß auszurichten, da im Fülltisch zwei Markierungen 13 und 13« im Abstand von !80° eingraviert sind. Diese zeigen bei zusammengebautem 1,5 Fülltisch den zwischen den beiden Platten 8 und 9 gebildeten Kühlmittelkreislauf an.

Nachdem die Düsen eingesetzt sind, verbleibt /wischen dem oberen Teil des Steckteüs 1 und der Aus-

iichimmg 14 in der oberen Platte 9 ein Höllenspiel zur Aufnahme der Ringdichtung 4. so daß ein gewisser Spielraum für die Höheneinstellung der verschiedenen Düsen gegenüber den im oberen Teil des behebbaren Kcrnkastens vorgesehenen Kegeln möglich ist. wobei der vertikale Hub des Maschinentisches, der den beheizbaren Kernkasten gegen den Fülltisch drückt, durch Stützflansche 19 gegenüber dem FiH I-tisi'h geregelt und ti ic Eindringtiefe der Düsen in den Kernkasten begrenzt wird.

Die Düsen haben vortcilhafterwei.se /weeks Vereinheitlichung alle die gleiche Hauhöhe.

Unter diesem Gesichtspunkt muß man die HiII-tisclic in Abhängigkeit von den Düsen und der oberen libcne des Kerns bauen, bis zu der die Düsen reichen. Ls bestehen zwei Möglichkeiten:

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

2. eine oder mehrere Düsen reichen bis zu verschiedenen F.benen 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 5« auf.

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

Die Mundstücke 5 und Sa aus Fluorkav.f-dtuk 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 5« entsprechen die Durchmesser der Ausführungsform gemäß Fig. S.

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 5« aus Fluorkautschuk, die mit den Lagerstellen im oberen Teil des beheizbaren Kernkastens in Berührungkommen, 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 15 a 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 17« 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 erfindungsgcmäßen Fiilltisches 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 seiner Erwärmung, so daß durch die das Formwerkzeug zusammensetzenden Former eine Kontrolle zwichen dem Fülltisch und dem Kernkasten vorgenommen werden kann.

Zur Gewährleistung der Abdichtung zwischen den Platten 8 und 9 ist das Einlegen einer flachen Dichtung 12 vorgesehen, die aus einer handelsüblichen Dichtungsfolic ausgeschnitten werden kann. In dieser Dichtung 12sind Löcher mit einem Durchmesser größer als der der Ausnehmungen /ur Anlage und Aufnahme der Ringdichtung 4 in der Hatte V vorgesehen. Diese Löcher können ohne große Genauigkeit ausgebildet tmil z. B. 2 mm im Durchmesser größer sein als der Durchmesser der Ausnehmungen.

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

In diesem Tisch sind die Durchschnittsquerschnitte ι für die Kühlflüssigkeit großzügig bemessen, ebenso wie für den Kühlstrom in den Düsen.

Bei bestimmter; Fülltischen verwendet man einen Zwei-Krcis-Kühlstrorn in Parallelschaltung (Fig. 9 und U) für die Düsen A, B, C, D, E und /·", d. h. , einen Kühlstrom mit einer Wassereinspeisung bei /1 und /Ί für alle Düsen, dann einen Kühlwasscrdurchtritt durch alle Düsen und schließlich einen Kühlwasseraustritt aus dem Fülltisch bei /2 und fl.

Bei dieser Kühlart bilden sich Vorzugsströme für ι 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-, besondere bei sehr nahe aneinanderlicgenden Düsen ist es nötig, die Kühlstromkreise nach Fig. 9 und 11 zu vervielfachen (Düsen A, D, C, D, E, F bzw. I, II, III. IV und V).

Bei dem in Fig. 10 vereinfacht dargestellten Kühlkreis für den Tisch kommt eine Reihenschaltung für die Düsen A. B, C, D, E und F zur Anwendung. Es baut sich kein Vorzugskreis auf. da das Kühlwasser zwangsweise durch jede Düse strömen muß, wobei jede Düse den gleichen Durchsatz hat, bevor das Kühlmittel seine Kühlwirkung durch Durchströmen der verschiedenen Kanäle des Tisches fortsetzt und dann austritt (bei /2). und dies sogar bei sehr nahe aneinanderliegenden Düsen I. II. III. IV und V in Fig. 12.

Eine weitere Bearbeitungsvereinfachung für den Fülltisch ergibt sich durch die Verwendung von - wie beschrieben - selbstverrastenden Düsen aus Kunststoff. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß alle Bearbeitungen von Halterungen und Befestigungsteilen für die Düsen an dem Fülltisch in Fortfall kommen.

Die Mundstücke 5 und 5 a sind zweckmäßig aus einem Fluorkautschuk hergestellt, der im Handel vertrieben wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. 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 Umfangsfläche des Aufnahmeteils (2) eine Nut (7a) vorgesehen sind, wobei der Zapfen (7) beim Einbau des Steckteils (1) in das Aufnahmeteil (2) in die Nut (7a) einrastet, daß im oberen Bereich des Aufnahmeteils (2) zwei Paar Verrastungshaken (6, 6a) vorgesehen sind, die in einem Ksifilwasserkanal (10) einer unteren Platte (8) des Fülltisches nach Zusammendrücken einer Ringdichtung (4) in einer 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 Sirömungslabyrinth für die Kühlflüssigkeit bilden.
2. 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 ε'νζτ flachen Dichtung (12) zusammengesetzt sind und daß eine dieser Platten ein Umlaufkühisystc-n 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.