DE60008637T2

DE60008637T2 - Saugventil zum Abführen von Luft und Gas aus Giessformen beim Druckgiessen

Info

Publication number: DE60008637T2
Application number: DE60008637T
Authority: DE
Inventors: Edoardo Bresciani
Original assignee: Bresciani Edoardo Sabbia Chiese
Current assignee: Bresciani Edoardo Sabbia Chiese
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2020-07-01
Also published as: EP1065019B1; ATE260725T1; IT1309221B1; ITBS990064A1; EP1065019A1; EP1430974A1; DE60008637D1; DE60030788D1; ES2216847T3; ATE339265T1; ITBS990064A0; EP1430974B1; ES2273149T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Saugventil zum Auslassen von Luft und Gas aus Formen beim Druckgießen von Teilen aus Kupferlegierungen, wie z.B. Messing, sowie Aluminium und seinen Legierungen.
Die beim Druckgießen derzeit verwendeten Formen verwenden im allgemeinen ein Saugventil, um das Auslassen von Luft und Gas aus der Form zu ermöglichen und ihren Einschluss in dem gegossenen Stück zu verhindern. Das Ventil ist mit einer Saugpumpe sowohl auf der Eingangsseite als auch der Ausgangsseite der Form verbunden.
Die Luft und das Gas, die durch die Pumpe entfernt werden, treten zusammen mit einem Strom aus Metall in das Ventil ein. Während sich dann das Metall in dem Ventilkörper abkühlt, werden die Luft und das Gas nach außen ausgelassen, bis ein Stopfen im Ventil selbst durch einen Antrieb bzw. Trieb geschlossen wird, der von der Flüssigkeit selbst betätigt wird.
Die Ventile, die bisher verwendet wurden, weisen jedoch Probleme bei der Zuverlässigkeit auf, insbesondere beim Druckgießen von Metallen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, weil die in dem Ventil gefertigten Durchlässe nicht immer für ein wirkungsvolles Verlangsamen und Abkühlen des geschmolzenen Metalls geeignet sind, oder beim Verhindern, dass dieses Metall in das Gehäuse des Stopfens eindringt und dadurch die Ventileffizienz rasch verringert.
Dies stellt eine ernsthafte Unzulänglichkeit dar, die bei Betreibern auf diesem Gebiet allgemein bekannt ist, wobei das Ventil häufig zwecks Reparatur ersetzt werden muss. Dies soll durch die vorliegende Erfindung erübrigt werden.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Saugventil für Formen vorzuschlagen, das vollkommen effizient für das Druckgießen von Kupferlegierungen sowie Aluminium ist aufgrund der Tatsache, dass die Durchlässe für den Metallfluss derart aufgebaut sind, dass sie die Geschwindigkeit des Metalls verringern, die Wärmeaustausch-Fläche mit dem Ventilkörper erhöhen und die Temperatur des Metalls verringern, wodurch ein wirkungsvolles Auslassen von Luft und Gas erzielt wird und gewährleistet wird, dass der Stopfen bei seinem Betrieb durch die Metallschmelze nicht eingeengt oder blockiert wird.
Das Ventil gemäss der vorliegenden Erfindung kann daher kontinuierlich und effektiv ohne die Notwendigkeit für eine Wartung für eine weitaus größere Anzahl von Zyklen verwendet werden als die bisherigen Ventile, was sich auf die Produktivität und Wirtschaftlichkeit einer Druckgussmaschine günstig auswirkt.
Das oben erwähnte Ziel und die Vorteile werden durch ein Saugventil für Formen beim Druckgießen gemäss Anspruch 1 erzielt.
Aus diesem Grund gelangt die in das Ventil eintretende Metallschmelze nicht unmittelbar zu dem Kolben oder Antrieb, der den Stopfen steuert, so dass das Fluid abkühlen kann, seine Geschwindigkeit verringern kann und den Druck auf den Kolben zum Zeitpunkt des Schließens des Stopfens erhöhen kann. Vor dem Erreichen des Stopfens folgt das Fluid speziellen Kanälen, die den Fluss verlangsamen und darüber hinaus zum Verringern der Temperatur beitragen. Wenn das Metall den Stopfen erreicht, hat es eine niedrige Temperatur und Geschwindigkeit, die zumindest ausreicht, um den Wärmeverlust, das Ziehen etc. auf der Höhe des Stopfens zu minimieren.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnung, wobei:
1 eine Ansicht des geöffneten Ventils zeigt, um die internen Kanäle zu zeigen;
2 einen Querschnitt des Ventils zeigt, um den Antrieb den Stopfen bei einer möglichen Ausführung aufzuzeigen;
3 eine Zeichnung des bei einer Gussform verwendeten Ventils ist; und
4, 5 und 6 Abwandlungen der Form und Auslegung der Kanäle zeigen.
Das Saugventil, das hier vorgeschlagen wird, besteht aus einem Ventilkörper 11 mit seiner dazu gehörenden Abdeckung 12 und kann mit einem Zirkulationsfluid-Kühlsystem ausgestattet sein. Zwischen dem Körper und der Abdeckung befinden sich, in einem der beiden, Kanäle für die Metallschmelze, und senkrecht zur Ebene dieser Kanäle befindet sich ein normalerweise offener Stopfen 13 sowie ein Kolben oder Steuerungstrieb 14 für den Stopfen, um letzteren mittels eines Loshebels bzw. Leerlaufhebels 15 abzudichten. Dieses System aus Stopfen-Antrieb-Loshebel ist jedoch schon allgemein bekannt und wird in vorhandenen Ventilen verwendet.
Das Saugventil wird bei einer Form zum Druckgießen verwendet (siehe 3), die mindestens einen Eindruck 18 des zu Teils hat. Der Ventilkörper 11 ist an dem beweglichen Teil 19 der Form festgelegt, während die Abdeckung an dem stationären Teil 20 der Form befestigt ist, oder umgekehrt, so dass bei abgedichteter Form 19, 20 ein entsprechender Verschluss des Ventils vorliegt, der durch das Zusammentreten des Körpers und der Abdeckung erzeugt wird.
Der Ventilkörper 11 hat an gegenüberliegenden Seiten einen Eingangsdurchlass 21 (siehe 1), der mit dem Eindruck 18 in der Form 19, 20 über eine Leitung 20' verbunden ist, sowie eine Auslassöffnung 22, die über einen Filter 24 mit einer Saugpumpe 23 verbunden ist. Der Stopfen 13 ist neben der Auslassöffnung 22 (siehe 2) in einem geeigneten Gehäuse 13' angeordnet. Der Kolben oder Antrieb 14 befindet sich in einem Abstand von dem Stopfen 13 in seinem eigenen Gehäuse 14', das in dem Abschnitt auf halbem Weg zwischen dem Eingang 21 und dem Auslass 22 sitzt.
Der Eingangsdurchlass 21 verzweigt sich in zwei interne Kanäle 25, die das Gehäuse 14' des Kolbens oder Antriebs 14 umgeben, ohne mit ihren anderen Enden 25' zusammenzutreffen. Von demselben Eingangsdurchlass 21 oder alternativ von den internen Kanälen 25 zweigen in entgegengesetzten Richtung zwei externe Kanäle 26 ab, die das Gehäuse 13' des Stopfens 13 von entgegengesetzten Seiten aus erreichen. Bei jedem der externen Kanäle 26 ist der dem Körper 26' nächstgelegene Teil verjüngt, das heißt abgeflacht oder flacher, und hat einen Querschnitt, der etwa einem Drittel des Querschnitts des externen Kanals entspricht, von dem er abzweigt. Bei dem verbleibenden Teil haben die externen Kanäle 26 einen Querschnitt, der etwa gleich groß wie der der internen Kanäle 25 ist. Darüber hinaus kann jeder externe Kanal 26 mindestens eine Zwischenableitung bzw. Umleitung 26" haben, die dazu ausgelegt ist, um die Gesamtlänge zu erhöhen, und die V-förmig oder anderweitig geformt sein können. Im Bereich des Stopfens werden die externen Kanäle um mindestens 30% flacher.
Jeder interne Kanal 25 steht in einem Zwischenabschnitt mit dem Gehäuse 14' des Kolbens oder Antriebs 14 über einen Zwischenzweig 27 in Verbindung. Idealerweise verringert sich bei jedem Zwischenzweig 27 die Tiefe und/oder Breite, wenn er von seinem jeweiligen Kanal zu dem Gehäuse 14' verläuft.
Das weiteste Ende 25' oder zumindest ein Teil jedes internen Kanals 25 stromauf von dem internen Zweig 27 steht mit einem Zwischenteil des kolateralen externen Kanals 26 in Verbindung mittels eines ersten laminaren Kanals 28, der zurückgebogen ist und in den externen Kanal unter einem Winkel von weniger als 60° in der entgegengesetzten Richtung zur Strömung des Fluids in demselben externen Kanal fließt. Der Begriff "laminar" wird hier verwendet zur Bezeichnung eines Kanals mit einer Tiefe, die beachtlich kleiner als seine Breite ist, wodurch die Oberflächen für den Wärmeaustausch mit dem Ventilkörper erhöht werden und das durch den Kanal hindurchtretende Fluid stärker als in denjenigen Kanälen gekühlt wird, bei denen die Tiefe und die Höhe nicht gleich aber ähnlich groß sind.
Der Querschnitt jedes zurückgebogenen ersten Kanals 28 ist kleiner als derjenige sowohl des internen Kanals 25 als auch des externen Kanals 26, die er verbindet, und ist auf jeden Fall nicht mehr als 20 bis 30% größer als der Querschnitt des Eingangsdurchlasses 21. Darüber hinaus kann jeder zurückgebogene erste Kanal 28 auch den Vorzug eines doppelt konischen Verlaufs haben mit einer Verjüngung in seinem mittleren Abschnitt. Dies trägt dazu bei, die Geschwindigkeit des Fluids zu dem seitlichen Kanal zu erhöhen und für das Metall, das sich entlang dieses Kanals zu dem Stopfen 13 bewegt, einen Widerstand zu bilden.
Wie in 1 gezeigt, kann ein Zwischenabschnitt jedes internen Kanals 25 auch mit dem kolateralen externen Kanal 26 über einen zweiten zurückgebogenen Laminarkanal 29 verbunden sein, der zu dem ersten 28 praktisch parallel ist. Dies erhöht den Wärmeaustausch zwischen dem Fluidmetall und dem Ventilkörper noch weiter, verringert die Temperatur des Metalls und erzeugt für den Metallfluss in dem seitlichen Kanal einen weiteren Widerstand. Dieser zweite zurückgebogene Kanal 29 hat einen kleineren Querschnitt als der erste zurückgebogene Kanal 28. Wenn ein zweiter zurückgebogener Kanal 29 zwischen den kolateralen internen und externen Kanälen verwendet wird, hat der erste zurückgebogene Kanal 28 einen Querschnitt, der mindestens so groß wie die Summe der Querschnitte des zweiten zurückgebogenen Kanals und des nächsten bzw. engsten Teils 26' des externen Kanals ist.
Die Pfeile in 1 zeigen den Fluss der Metallschmelze und des Gases, die in das mit der Saugpumpe verbundene Ventil eintreten und von der Form während des Druckgießens stammen. Dieser Fluss tritt in das Ventil über den Eingang 21 ein und wird dazu gezwungen, sich zunächst hauptsächlich entlang der internen Kanäle 25 und dann schließlich entlang der externen Kanäle 26 fortzubewegen, wobei während des Fortschreitens eine ständige Abkühlung erfolgt. Von den internen Kanälen wird der Metallfluss dazu gezwungen, sich entlang der internen Zweige 27 zu dem Antrieb 13 und dem einen oder den beiden zurückgebogenen Laminarkanälen 28, 29 zu den externen Kanälen 26 und diese zu dem Stopfen zum Auslassen des Gases und der Luft fortzubewegen.
Das Kühlen des Ventilkörpers und das Aufteilen des Metallflusses in die internen Kanäle 25 und die externen Kanäle 26 mittels der zurückgebogenen Laminarkanäle 28, 29 hilft insgesamt beim Verringern der Temperatur und der Geschwindigkeit des Fluids. Dies führt einerseits zu einer Erhöhung des Drucks, der an dem Kolben oder Antrieb 14 anliegt und dazu ausgelegt ist, um den Stopfen zu verschließen, und führt andererseits zu einer Begrenzung des Flusses und einem Ziehen des Metalls auf den Pegel des Stopfens, wenn dieser verschlossen ist, was die oben erwähnten Vorteile mit sich bringt sowie die Effizienz und die Nutzungsdauer des Ventils erhöht.
Schließlich sollte noch gesagt werden, dass unter der Voraussetzung, dass das allgemeine Prinzip und der Zweck der Verteilung des Fluidstroms um das Ventil beachtet und beibehalten wird, die internen, externen und zurückgebogenen Kanäle auch Verläufe und Formgebungen haben können, die sich von den in 1 gezeigten unterscheiden, ohne dass man vom Schutzbereich der durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindung abweicht. Einige dieser alternativen Konfigurationen sind in 4, 5 und 6 gezeigt.

Claims

Saugventil zur Auslassen von Gas und Luft aus Formen für den Druckguss von Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen, bestehend aus einem Ventilkörper (11) einer entsprechenden Abdeckung (12), wobei der Ventilkörper einen Eingangsdurchlass (21) für den Fluss von geschmolzenem Metall, Luft und Gas aufweist, die von der Form kommen, und eine Auslassöffnung (22) für die Luft und das Gas, die über einen Filter an eine Saugpumpe angeschlossen ist, und wobei die Auslassöffnung (22) einen normalerweise offenen Stopfen (13) aufweist, der zur Schließung von einem Kolben oder Trieb (15) betätigt wird, wenn er von dem Metallfluss erreicht wird, der von der Form kommt; besagten Kolben (14) ist mit einem Loshebel (15) mit dem Stopfen verbunden, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass sich auf der Ebene zwischen dem Ventilkörper (11) und der Abdeckung (12) zwei interne Kanäle (25) befinden, die sich vom Eingangsdurchlass (21) aus verzweigen und den Bereich des Kolbens oder Triebs (14) umgeben, ohne ihre äußeren Enden zu erreichen, zwei externe Kanäle (26), die sich in Gegenrichtung von dem besagten Eingangsdurchlass (21) oder von den besagten internen Kanälen (25) verzweigen und die den Bereich des Stopfens (13) von einander entgegengesetzten Seiten erreichen, und zumindest einem ersten zurückgebogenen Laminarkanal (28) und optional zumindest ein zweiter zurückgebogener Laminarkanal (29), die von einem internen Kanal (25) zu einem kolateralen externen Kanal (26) gebogen sind und in diesen externen Kanal mit einem Winkel fließen, der dem Fluss der Flüssigkeit im gleichen externen Kanal entgegengesetzt ist, und ein interner Zweig (27) von jedem internen Kanal (25) zum Bereich des Kolbens oder Triebs (14), wobei sich besagter interner Zweig oberhalb des zurückgebogenen Laminarkanals (27) befindet, bezogen auf die Flussrichtung dieses Kanals
Ventil gemäß Anspruch 1, wobei die besagten internen Kanäle (25) und die besagten externen Kanäle (26) einen Querschnitt aufweisen, der mehr oder weniger gleich ist und jeder erste zurückgebogene Laminarkanal (28) einen kleineren Querschnitt als jeder der internen und externen Kanäle (25, 26) aufweist, wobei der besagte erste zurückgebogene Kanal (28) viel flacher als breit ist.
Ventil gemäß den Ansprüchen 1 und 2, wobei jeder erste zurückgebogene Laminarkanal (28) einen Querschnitt aufweist, der nicht mehr als 30% größer als der Querschnitt des Eingangsdurchlasses (21) ist.
Ventil gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei jeder erste zurückgebogene Laminarkanal (28) in den entsprechenden externen Kanal (26) mit einem Winkel fließt, der nicht größer als 60° ist, und in Gegenrichtung zum Fluss der Flüssigkeit in dem besagten externen Kanal.
Ventil gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, wobei jeder erste zurückgebogene Laminarkanal (28) einen doppelt konischen Verlauf mit verschlossenen Bereich in seinem mittleren Teil aufweist.
Ventil gemäß einem beliebigen der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei der engste Teil (26') jedes externen Kanals verschlossen oder flacher als der Rest ist.
Ventil gemäß einem beliebigen der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei jeder externe Kanal zumindest eine Ableitung (26'') zur Steigerung der Länge aufweist.
Ventil gemäß einem beliebigen der vorausgehenden Ansprüche, wobei jeder interne Zweig (27) eine Tiefe und/oder Breite aufweist, die vom internen Kanal (25) zum Bereich des Kolbens oder Triebs (14) abnimmt.
Ventil gemäß einem beliebigen der vorausgehenden Ansprüche, das auch aus einem zweiten zurückgebogenem Laminarkanal zwischen dem internen Kanal (25) und einem kolateralen externen Kanal besteht, wobei der besagte zweite zurückgebogene Kanal einen kleineren Querschnitt als der erste zurückgebogene Kanal (28) aufweist.
Ventil gemäß Anspruch 9, wobei der besagte erste zurückgebogene Laminarkanal einen Querschnitt aufweist, der zumindest gleich der Summe der Querschnitte des zweiten zurückgebogenen Laminarkanals und dem engsten Teil (26') des externen Kanals entspricht.
Ventil gemäß einem beliebigen der vorausgehenden Ansprüche, wobei jeder laterale Kanal des Stopfenbereiches eine Tiefe aufweist, die zumindest 30% weniger als der Rest des gleichen Kanals beträgt.