DE4313812A1 - Druckguß-Vakuumventil - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einer Vorrichtung zum Druckguß und insbesondere mit einem Vakuumventil, das für Druckgußverfahren von Nutzen ist.

Dazu verwandte Anmeldungen sind die US-Anmeldungen mit den laufenden Nummern 07/874368, 07/874740 und 07/874755.

Es ist allgemein bekannt, daß Metalldruckguß-Verfahren Druckgußteile von verbesserter Qualität liefern, wenn der Hohlraum in dem der Druckguß hergestellt wird, luftleer gepumpt wird vor dem Einspritzen des Gußmaterials in den Hohlraum. Während es viele verschiedene Konstruktionen zur Herstellung von Ventilen zur Verbindung zwischen dem Vakuumerzeuger und dem Hohlraum gibt, neigen viele dieser Konstruktionen wenig wünschenswerte Verfahrenscharakteristi­ ka und sind oft während des Gebrauchs unzuverlässig. Ein solches Vakuumventil enthält im allgemeinen ein hin- und hergehendes Tellerventil, das in den Hohlraum hineinreicht, wenn es offen ist, und geschlossen wird durch den Kontakt mit dem geschmolzenen Gußmaterial, das in den Hohlraum eingespritzt wird. Da das geschmolzene Material eine ausgesprochene Tendenz dazu zeigt, hinter das Ventil zu fließen, schließt das Ventil oft nicht richtig wegen der Anwesenheit dieses Materials. Wenn das Ventil mit Gußmaterial verunreinigt ist, muß der Gußvorgang unterbrochen werden und der Ventilmechanismus gereinigt, was eine teuere Unterbrechung bewirkt und den gewünschten Produktionsablauf negativ beeinflußt.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Vakuumventil für Druckgußverfahren bereit zu stellen, wobei das Ventil verläßlich arbeitet und nicht leicht verstopft oder verunreinigt wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines solchen verbesserten Ventils, das im Falle einer Verstopfung leicht auseinandergebaut und gereinigt werden kann.

Ein weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches verbessertes Ventil zur Verfügung zu stellen, das einfach in der Konstruktion ist, die Fähigkeit besitzt den Gußform-Hohlraum effektiv leerzupumpen, zu Güssen verbesser­ ter Qualität führt, und verläßlich arbeitet, indem der Gießwerkstoff leicht entfernt werden kann, wenn eine Fehlfunktion auftritt und das Ventil nicht zur rechten Zeit schließt. Das Ventil enthält eine Klappen- und Filter­ anordnung, die im wesentlichen das Fließen des Gußmaterials entlang der Leitung zur Vakuumquelle verhindert.

Im Rahmen der obigen Aufgabe, besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Vorrich­ tung, die ermöglicht Luft nahe am Ventil zur Kühlung desselben einzuspritzen und dadurch zu einer zuverlässigen Dauerfunktion beiträgt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, relativ gängige Teile zu verwenden, die zur Instandhaltung leicht zusammengebaut und auseinandergenommen werden können und somit sparsam in der Konstruktion sind.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug­ nahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Vakuumventils ist, die die vorliegende Erfindung verkörpert;

Fig. 2 ein Querschnitt eines Vakuumventils, das die vorliegende Erfindung verkörpert entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 ist; und

Fig. 3 eine Ansicht vom Ende her der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist, wobei der Ventilmechanismus selbst nicht dargestellt ist.

Im allgemein betrifft die vorliegende Erfindung eine Vakuum­ ventilvorrichtung zur Verwendung in einem Vakuumdruckgußge­ rät, das zur Herstellung hochqualitativer Druckgußprodukte verwendet wird, die weder Oberflächenbrüchigkeit noch ähnli­ ches aufweisen. Solche Oberflächenanomalien sind allgemein ein Ergebnis der Anwesenheit von Luft im Hohlraum, wenn das Gußmaterial in den Hohlraum eingespritzt wird. Das Vakuum­ ventil wird dazu verwendet, um den Hohlraum mit einer Vaku­ umpumpe zu verbinden, damit der Hohlraum unmittelbar vor der Einspritzung des Gießwerkstoffs in den Gußform-Hohlraum leer gepumpt wird. In der erwähnten verwandten US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/874 755 ist eine Elektromagnet-Betä­ tigungsanordnung beschrieben, die das Ventil in der Weise steuert, daß das Ventil sehr rasch geschlossen wird, so daß das Gußmaterial nicht den Verschluß des Tellerventils behin­ dert. Dabei muß man verstehen, daß während des Druckgußvor­ gangs das Gußmaterial in den Hohlraum mit extremer Geschwindigkeit unter sehr hohem Druck eingespritzt wird. Dabei geschieht die Einspritzung des Materials vorzugsweise in ungefähr 30 Millisekunden und das Vakuumventil der vor­ liegenden Erfindung wird vorzugsweise in ungefähr 15 Milli­ sekunden geschlossen. Die Elektromagnet-Betätigungsanordnung der verwandten US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/874 755 bewirkt eine solche Bewegung des Tellerventils.

Die vorliegende Erfindung zielt auf ein Vakuumventil, das viele erwünschte Eigenschaften hat, indem es ein Ventilge­ häuse besitzt, das aus zwei Einzelteilen besteht, die aus­ einandergenommen werden können, so daß im Falle einer Fehlfunktion des Ventils das Innere freigelegt werden kann und jegliches Gußmaterial, das bei Versagen der Ventilabdichtung in das Ventilgehäuse eindringt, relativ leicht, im Vergleich zu anderen früheren Konstruktionen, entfernt werden kann. Das Ventil verwendet ebenso ein Standardtellerventil, das denen in Automotoren ähnlich ist und daher relativ billig ist; das Ventil ist ausreichend groß dimensioniert, so daß die Luft aus dem Hohlraum rasch ausgepumpt werden kann, wodurch Vakuumgrade entstehen, die die Produktion von Hochqualitätsgüssen ermöglichen. Das Ventil der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Filterklappenanordnung, die verhindert, daß Gußmaterial durch die Leitung zur Vakuumpumpe fließt, und hat eine Vorrichtung zur Einspritzung von Luft unter positiven Druck an das Ventil, um dasselbe zu kühlen.

Wendet man sich jetzt den Zeichnungen und insbesondere der Fig. 1 zu, wird die Vakuumventilvorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert, im allgemeinen bei 10 dargestellt. Die Vakuumventilvorrichtung enthält einen Ventilkörper 12, der aus zwei Teilen 14 und 16 besteht, die voneinander abnehmbar entlang einer Trennungsfläche 18 wie in Fig. 2 am besten zu sehen, angeordnet sind. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Trennungsfläche 18 vorzugsweise derart angeordnet, daß sie den Durchlaßkanal 24 gleichmäßig durchschneidet, so daß eine Trennung der Teile 14 und 16 eine leichtere Entfernung von Material aus den Abschnitten der Teile 14 und 16 entlang dem Durchlaßkanal 24 erlaubt, wenn Gußmaterial in den Durchlaßkanal 24 eintritt.

Der Ventilkörper 12 hat eine erste, allgemein zylindrisch geformte Vertiefung 20, die sich an der Basis des Ventils befindet und in dem sich ein Tellerventil 22, befindet. Die erste Vertiefung 20 steht in Verbindung mit einer queren Vertiefung 24, die sich zum entgegengesetzten Ende des Ventilkörpers erstreckt, d. h. zu dessen rechten Ende wie in Fig. 1 dargestellt, und hat ebenfalls einen nach unten gerichteten Abschnitt 26, der zum Boden desselben reicht und mit dem Filterklappenmechanismus in Verbindung steht, wie allgemein dargestellt bei 28. Der Filterklappenmechanismus hat wiederum einen Durchlaßkanal 30, der mit einer Leitung zur Vakuumpumpe in Verbindung steht.

Der Abschnitt des Durchlaßkanals 24, der sich nach rechts in Fig. 1 über den nach unten gerichteten Abschnitt 26 hinaus erstreckt, steht in Verbindung mit einer Positivdruck- oder Überdruckluftquelle über das Verbindungsstück 32, einen kurzen Stutzen 34, und einer Überwurfmutter 36, die wiederum mit einer positiven Druckluftquelle verbunden ist. Der Durchlaßkanal 24 enthält eine innere Röhre 38, durch welche eine Luftverbindung zur ersten Vertiefung 20 besteht, die den Luftstrom in die Vertiefung 20 zur Kühlung des Ventils 22 zuleitet. Der Klappen- und Filtermechanismus 28 paßt in eine zirkuläre Vertiefung 40 des Ventilkörpers und der Klappenfiltermechanismus besteht generell aus einem hohlen Zylinder 42 mit einer Abschlußkappe 44, die abnehmbar ist. Der Klappenfiltermechanismus ist am Ventilkörper mit einem langen Bolzen 46 angebracht, der am oberen Ende ein Gewinde 48 besitzt, das mit einem entsprechenden Gewinde der Öffnung 50 im Ventilkörper verbunden ist.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, befindet sich die Öffnung 50 neben der Vertiefung 26, um die Vertiefung 26 nicht zu beeinträchtigen. Der Zylinder 42 hat einen angeschweißten Gewindestutzen 52, der dazu dient, eine Verbindungsleitung zur (nicht dargestellten) Vakuumpumpe anzuschließen. Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt, befindet sich der Stutzen 52 nahe dem oberen Ende des Klappenmechanismus, so daß jegliches Gußmaterial, das durch die Durchlaßkanäle 24 und 26 läuft, im inneren des Klappenmechanismus verbleibt und aller Wahrscheinlichkeit nach auf den Boden absinkt, anstatt aus dem Durchlaß 30 zur Vakuumpumpe hinauszutreten. Der Klappenfiltermechanismus 28 ist genügend groß dimensioniert, so daß der Pegel des Gußmaterials nicht den Boden der Öffnung 30 erreicht und durch diese heraustritt. Darüber hinaus besteht vorzugsweise ein röhrenartiger Einsatz 54, der in die Vertiefung 26 paßt, so daß jegliches Gußmaterial entlang dem Einsatzstück 54 zum Boden des Klappenmechanismus 42 hinunter läuft. Obwohl nicht unbedingt notwendig, wird es doch vorgezogen, daß das innere des Klappenfilters mit Stahlwolle 56 gefüllt ist, um einen weiteren Schutz der Vakuumpumpe zu gewährleisten. Der Bolzen 46 hat einen Handgriff 58, so daß eine Bedienungsperson den Bolzen 46 leicht auf schrauben und den Klappenfilter aus dem Ventilkörper herausziehen kann, denn dies nötig ist. Um Auslaufen zu verhindern, sind O-Ring-Dichtungen 60 am oberen Ende des Zylinders 42 angebracht und ebenso am Boden 44 und ebenso um dem Bolzen 46 herum.

Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das Tellerventil 22 einen verlängerten Ventilschaft 64 und ein verbreitertes Ende, allgemein dargestellt bei 66, wobei das Kopfende eine abgeschrägte Oberfläche 68 hat, die die gleiche Größe und Winkelausrichtung wie die Schräge 70 hat, die sich an der Stirnseite der Vertiefung 20 befindet, um eine abgedichtete Oberfläche herzustellen. Am anderen Ende des Schaftes, d. h. auf der rechten Seite in Fig. 2, befindet sich ein Federrückhalteteil 72, das in konventioneller Weise am Schaft angebracht ist, wie es aus der Automobiltechnik gut bekannt ist. Eine Feder 74 befindet sich in der zylindrischen Vertiefungsbohrung 76 und drückt gegen das Rückhalteteil 72 und sorgt für den Verschluß des Ventils 22. Das Teil 14 hat einen Durchlaßkanal 78, der von der zylindrischen Vertiefung 76 zur Vertiefung 20 reicht und nur wenig größer als der äußere Durchmesser des Ventilschafts 64 ist, so daß dieser darin hin- und hergehen kann.

Die Teile 14 und 16 enthalten ebenso Öffnungen 80, die zur Aufnahme von zylindrischen Positionier- oder Justiereinrich­ tungen 82 ausgebildet sind, um eine genaue Positionierung der Teile relativ zu einander zu gewährleisten. Wenn die Justiereinrichtungen 82 eingeschoben sind, können die Bolzen 84 in entsprechende Öffnungen zum Zusammenfügen der Teile eingebracht werden.

Aus der vorhergehenden detaillierten Beschreibung sollte verständlich werden, daß eine verbesserte Vakuumventilvor­ richtung gezeigt und beschrieben wurde, die viele wünschens­ werte Vorteile und Attribute im Vergleich zu den bekannten Ventilkonstruktionen bietet. Die Vorrichtung bietet eine ausreichende Verbindung mit dem Vakuum, so daß der Hohlraum schnell von Luft leer gepumpt wird. Die Verwendung konven­ tioneller Ventilteile bewirkt zuverlässige Leistung zu ver­ tretbaren Kosten. Die Verwendung von Ventilkörperteilen, die an einer gewünschten Stelle auseinandergenommen werden kön­ nen, erlaubt relativ leichte Reinigung der inneren Durchlaß­ kanäle, wenn diese durch Fehlfunktion während des Betriebs verstopft sind. Die Verwendung eines Klappenmechanismus ver­ hindert effektiv die Beschädigung der Vakuumpumpe und macht die Kühlung des Ventils möglich, was wiederum zu ihrem Nut­ zen beiträgt.

Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, können selbstverständlich verschie­ dene Alternativen, Ersetzungen und Äquivalente verwendet werden, und die Erfindung sollte lediglich durch die Paten­ tansprüche und ihre Äquivalente beschränkt sein.

Verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen zum Ausdruck gebracht.

Claims (10)

1. Vakuumventilvorrichtung zur Verwendung in einer Druckgußvorrichtung, wobei die Druckgußvorrichtung derart dargestellt ist, daß sie eine Vakuumpumpe verwendet und einen Gußkörper, der innere Flächen besitzt, die einen inneren Gußform-Hohlraum zur Gußherstellung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aufweist:
einen Ventilkörper derart eingerichtet, daß er sich zumindest teilweise im Gußkörper befindet, wobei der Ventilkörper zumindest eine Stirnseite hat, die zusammen mit einer inneren Fläche des Gußkörpers verläuft, wobei der Ventilkörper einen ersten inneren Durchlaßkanal hat, der dazu dient, die Ventilvorrichtung aufzunehmen, und einen zweiten inneren Durchlaßkanal, der den ersten Durchlaßkanal fit einem Klappenmechanismus und der Vakuumpumpe verbindet, wobei der erste Durchlaßkanal an einer Stirnseite endet und in Verbindung mit dem Gußform-Hohlraum steht;
eine zu öffnende und verschließbare Ventilanordnung, die sich innerhalb des ersten Durchlaßkanals des Ventilkörpers befindet, wobei die Ventilanordnung eine Verbindung zwischen dem ersten Durchlaßkanal und dem Gußform-Hohlraum herstellt, wenn die Ventilvorrichtung geöffnet ist und den ersten Durchlaßkanal vom Gußform- Hohlraum abschließt, wenn die Ventilvorrichtung geschlossen ist;
eine Klappenvorrichtung die in funktioneller Verbindung mit dem Ventilkörper steht und die eine beschlossene Kammer mit einem Einlaß darin enthält, wobei die Kammer derart eingerichtet ist, um das Gußmaterial auf zunehmen und einzuschließen, das durch den Einlaß derselben tritt, wobei der Einlaß die Kammer mit dem zweiten inneren Durchlaßkanal verbindet und die Klappenvorrichtung eine Vakuumdurchlaßvorrichtung zur Verbindung der Kammer mit der Vakuumpumpe aufweist;
wobei der Ventilkörper zumindest zwei Teile besitzt, die voneinander entlang einer Trennungsfläche trennbar sind, wobei die Trennungsfläche entlang des zweiten inneren Durchlaßkanals verläuft, so daß dieser in beiden Ventilkör­ perteilen gebildet wird, so daß das Auseinandernehmen des Ventilkörpers einen wesentlichen Anteil des zweiten inneren Durchlaßkanals freilegt, damit jegliches Gußmaterial entfernt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper einen dritten inneren Durchlaßkanal zur Verbindung des ersten Durchlaßkanals mit dem äußeren des Ventilkörpers besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte innere Durchlaßkanal mit einer Drucksensoreinrichtung verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Verbin­ dungsleitung besitzt, die sich innerhalb des dritten inneren Durchlaßkanals zur Verbindung einer positiven Luftdruckquel­ le mit dem ersten inneren Durchlaßkanal befindet.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste innere Durchlaßkanal generell quer zum zweiten inneren Durchlaßkanal an der Schnittstelle der beiden verläuft, wobei die Trennungsfläche so angeordnet ist, daß sich Anteile des ersten inneren Durchlaßkanals auch in jeder der beiden Ventilkörperteile befinden.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zumindest zwei Reihen von Positionierungsöffnungen in jeder der Ventilkörperteile hat, wobei jeweils eine Reihe der Positionierungsöffnungen sich in jedem Ventilkörperteil befindet und mit der jeweils anderen Reihe in Verbindung steht, wobei die andere Reihe der Positionierungsöffnungen sich im angrenzenden Ventilkörperteil befindet, und dadurch, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, die in jede Reihe der Positionierungsöffnungen eingebracht werden können, um eine korrekte Positionierung der Ventilkörperteile relativ zu einander vor Einschub des Gewindebolzens zu ermöglichen.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenvorrichtung abnehmbar am Ventilkörper angebracht ist und eine Vorrichtung zur Anbringung an denselben besitzt.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer der Klappenvorrich­ tung eine genügend große Kapazität aufweist, um im wesentli­ chen das gesamte Gußmaterial aufzunehmen, das normalerweise in den Gußform-Hohlraum während des Gießvorgangs eingebracht wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung aus einem Tellerventil besteht, das einen verlängerten Ventilschaft mit einem verbreiteten Ventilkopf an einem Ende desselben aufweist, wobei die Ventilvorrichtung eine Positionierungs­ einrichtung hat, die funktionell mit dem entgegengesetzten Sande desselben verbunden ist, um das Tellerventil vorzugsweise in einer geschlossenen Position zu halten.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste innere Durchlaßkanal einen ersten verbreiterten Teil enthält, der an der Stirn­ seite des Ventilkörpers angeordnet ist, wobei dieser ver­ breiterte Teil eine Ventilverschlußfläche besitzt, die zur Aufnahme des Tellerventilkopfes eingerichtet ist; daß der erste innere Durchlaßkanal einen zweiten verbreiterten Teil an einer zweiten Stirnfläche des Ventilkörpers an der ande­ ren Seite hat, wobei der zweite verbreiterte Teil die Posi­ tionierungseinrichtung aufnimmt, und daß ein Mittelteil zwischen dem ersten und zweiten verbreiterten Teil vorgese­ hen ist, wobei der mittlere Teil eine Größe und eine Quer­ schnittsgestalt besitzt, um den Ventilschaft in knapper Passung aufzunehmen und somit eine Gleitbewegung dessen zu ermöglichen, wobei generell das System flüssigkeitsdicht ist.