EP1447161B1

EP1447161B1 - Sprühdüse

Info

Publication number: EP1447161B1
Application number: EP03405086A
Authority: EP
Inventors: Thomas Lanzl
Original assignee: Alcan Technology and Management Ltd
Current assignee: 3A Composites International AG
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: DE50304650D1; EP1447161A1; ATE336318T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Beim Druckgiessen werden vor dem Schliessen der Form für den nächsten Schuss die beim Giessvorgang mit dem flüssigen Metall in Berührung gelangenden Oberflächen der beiden Formhälften mit einer als Kühl-, Trenn- und Schmiermittel dienenden Flüssigkeit besprüht. Mit dem Trennmittel wird ein Kleben des in der Giessform erstarrenden Metalls an der Formwand vermindert, so dass die Gussteile ohne Verformung und ohne Beschädigung der Giessform ausgeformt werden können. Weiterhin müssen alle an einer Giessform vorhandenen Gleitflächen von Führungsstiften, Auswerfern, Verdichtern und Führungen von beweglichen Kernen geschmiert werden. Aus diesem Grund werden Trennmittel eingesetzt, die gleichzeitig auch als Schmiermittel wirken.
Zum Auftragen von Trennmittel auf die formgebende Innenseite der beiden Formhälften der Giessform einer Druckgiessmaschine sind Sprühvorrichtungen mit von einem Sprühkopf abragenden biegbaren und mit je einer Sprühdüse bestückten Sprührohren bekannt. Mit den biegbaren Sprührohren wird die gewünschte Position jeder einzelnen Sprühdüse, ihr Abstand und der Sprühwinkel bezüglich der zu besprühenden Oberfläche der Formhälften einer Giessform eingestellt. Nach jedem Schuss wird der Sprühkopf zum definierten Besprühen der Formoberflächen bis zu einer vorgegebenen Position zwischen die Formhälften der geöffneten Giessform eingefahren. Beim anschliessenden Sprühvorgang bleibt der Sprühkopf stationär. Eine derartige Sprühvorrichtung ist beispielsweise aus der DE-C- 34 31 253 bekannt.
Mit den heute üblichen Sprühdüsen können die Formoberflächen gleichmässig besprüht werden. Ein wesentlicher Nachteil der bisherigen Sprühtechnik mit stationär angeordneten Sprühdüsen liegt jedoch darin, dass Mantelflächen von Kernen und Verdichtern nur unzureichend besprüht werden können.
Aus der CH-A-564 978 ist eine Zerstäublungsvorrichtung mit einer Sprühdüse der eingangs gennanten Art bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprühdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine gleichmässige Besprühung der Mantelflächen von Kernen und Verdichtern gewährleistet ist. Zudem soll die Sprühdüse für den gemeinsamen Einsatz mit anderen Sprühdüsen an einem Sprühkopf und dgl. Sprühvorrichtungen geeignet sein.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt ein Sprühdüse mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Der wesentliche Kern der Erfindung liegt in der Erzeugung eines querschnittlich im wesentlichen ringförmigen Sprühstrahls, der an der Innenwand des Düsenaufsatzteils so abgelenkt wird, dass er konvergierend aus der Sprühdüse austritt und die Mantelfläche eines vor der Sprühdüse positionierten Verdichters oder Kerns allseitig und gleichmässig besprüht.
Hierzu weist die Innenwand des Düsenaufsatzteils einen zylindrischen Innenwandteil auf, wobei die durch die Sprühachsen definierte Kegelmantelfläche diesen zylindrischen Innenwandteil schneidet.
Bei einer zweckmässigen Ausgestaltung der erfindungsgemässen Sprühdüse weist die Innenwand des Düsenaufsatzteils in Sprührichtung nacheinander einen konisch sich erweiternden Innenwandteil, den zylindrischen Innenwandteil und einen konisch zulaufenden Innenwandteil auf.
Die Sprühachsen bilden mit der Düsenachse bevorzugt einen Winkel von etwa 10 bis 30°.
Bei einer zweckmässigen Ausgestaltung der erfindungsgemässen Sprühdüse ist diese eine Zweistoffdüse, wobei der Sprühwinkel der von den Austrittskanälen gebildeten Einzeldüsen maximal etwa 25° beträgt.
Zweckmässigerweise ist das Düsenaufsatzteil mit dem Düsenteil lösbar verschraubt.
Die erfindungsgemässe Sprühdüse ist insbesondere geeignet zum Zerstäuben von wässrigen Trennmittelgemischen in der Form einer Lösung, Emulsion oder Suspension und Auftragen des zerstäubten Trennmittel/Wasser-Gemisches auf die Mantelfläche eines koaxial zur Düsenachse positionierten Verdichters oder Kerns der Giessform einer Druckgiessmaschine.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Sprühdüse;
Fig. 2 eine Schrägsicht auf den Düsenkopf der Sprühdüse von Fig. 1 in vergrösserter Darstellung;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Düsenkopf von Fig. 2;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Druckgiessmaschine mit einer Sprühvorrichtung mit einem Sprühkopf;
Fig. 5 eine Schrägsicht auf den zwischen den beiden Formhälften einer Giessform positionierten Sprühkopf von Fig. 4 in vergrösserter Darstellung.

Eine in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Sprühdüse 10 umfasst ein Düsenteil 12 mit einer kegelstumpfförmigen, eine senkrecht zu einer Düsenachse a liegende Stirnfläche 16 und eine Kegelmantelfläche 18 aufweisenden Düsenkopf 14. An der Kegelmantelfläche 18 münden ringförmig angeordnete, Einzeldüsen mit einer Sprühachse b bildende Austrittskanäle 20 in Düsenöffnungen 22.
Mit dem Düsenteil 12 ist ein Düsenaufsatzteil 24 mit einer axialsymmetrisch zur Düsenachse a verlaufenden Innenwand 26 verschraubt.
Die Innenwand 26 des dem Düsenteil 12 vorgesetzten Düsenaufsatzteils 24 umfasst einen an das Düsenteil 12 anschliessenden konisch sich erweiternden ersten Innenwandteil 28, einen auf diesen folgenden zylinderförmigen zweiten Innenwandteil 30 und einen auf den zweiten Innenwandteil 30 folgenden, auf eine Öffnung 34 des Düsenaufsatzteils 24 konisch zulaufenden dritten Innenwandteil 32. Ein der Öffnung 34 des Düsenaufsatzteils 24 entgegengesetzt liegendes rückwärtiges Endteil 36 ist für den Anschluss an eine Druckluft- und an eine Trennmittellösungsquelle vorgesehen und dient beispielsweise zur Verbindung der Sprühdüse 10 mit einem weiter unten beschriebenen Sprührohr.
Die Sprühachsen b der Austrittskanäle 20 bilden mit der Düsenachse a einen Winkel α von beispielsweise 20°. Die Sprühachsen b liegen hierbei auf einer symmetrisch zur Düsenachse a angeordneten Kegelmantelfläche. Jede der durch die Austrittskanäle 20 gebildeten Einzeldüsen weist einen Sprühwinkel β von beispielsweise 15° auf. Die Gesamtheit der sich überlappenden Sprühkegel 46 der Einzeldüsen ergeben somit einen querschnittlich im wesentlichen ringförmigen Sprühstrahl 48. Beim Auftreffen des aus der Gesamtheit der Austrittskanäle 20 austretenden Sprühstrahls 48 auf dem zylinderförmigen Innenwandteil 30 wird dieser zu einem konvergierenden Sprühstrahl 48 abgelenkt und tritt aus der Öffnung 34 des Düsenaufsatzteils 24 aus.
In Fig. 1 ist die Sprühdüse 10 in kurzem Abstand zur Stirnseite 44 eines aus einer Formhälfte 38 einer nicht näher dargestellten Giessform einer Druckgiessmaschine abragenden Verdichters 40 so angeordnet, dass die Verdichterachse c mit der Düsenachse a zusammenfällt. Bei dieser Anordnung trifft der aus der Öffnung 34 des Düsenaufsatzteils 24 austretende Sprühstrahl 48 gleichmässig und allseitig auf der Mantelfläche 42 des Verdichters 40 auf.
Üblicherweise ist die Sprühdüse 10 als Zweistoffdüse ausgebildet. Ein beispielsweise in der Form einer wässrigen Lösung vorliegendes Trennmittel wird in bekannter Weise in einer Mischkammer mit Druckluft zusammengeführt, wobei der Gasdruck so geregelt wird, dass beim Austritt der Mischung eine Zerstäubung mit den gewünschten Sprüheigenschaften erfolgt.
Die Verwendung der erfindungsgemässen Sprühdüse bei einer Druckgiessmaschine wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
Eine in Fig. 4 gezeigte Druckgiessmaschine 60 umfasst eine Giessform 62 mit einer an einem Maschinenständer 64 festgelegten feststehenden ersten Formhälfte 66 und einer auf einem verfahrbaren Schlitten 70 festgelegten beweglichen zweiten Formhälfte 68. In Fig. 4 ist die Giessform 62 geschlossen, d.h. die beiden Formhälften 66, 68 werden durch hydraulisch erzeugte Kräfte während der Dauer eines Giessvorganges unter Ausbildung eines geschlossenen Formhohlraumes gegeneinandergepresst.
Über der Giessform 62 ist eine an einer Halterung 72 horizontal und vertikal verschiebbar gelagerte Sprühvorrichtung 74 mit einem Sprühkopf 76 angeordnet. Vom Sprühkopf 76 ragen biegbare Sprührohre 78 mit aufgesetzten Sprühdüsen 80 ab. Über Leitungen 82, 84 wird Druckluft und Trennmittellösung an den zentralen Sprühkopf 76 herangeführt und über die Sprührohre 78 zu den Sprühdüsen 80 geleitet.
In Fig. 5 befindet sich der Sprühkopf 76 zwischen den beiden Formhälften 66, 68 der geöffneten Giessform 62. Die Sprührohre 78 mit den aufgesetzten Sprühdüsen 80 sind in einer vorbestimmten Anordnung auf die formgebenden Oberflächen der beiden Formhälften 66, 68 gerichtet. In gleicher Weise können eine oder mehrere der erfindungsgemässen Sprühdüsen 10 mit Verdichtern oder mit Kernen axial ausgerichtet angeordnet sein.

Claims

Sprühdüse mit einem Düsenteil (12) zum Auftragen von Trennmittel auf die Mantelfläche eines Verdichters oder eines Kerns in einer Giessform einer Druckgiessmaschine, wobei am Kopf (14) des Düsenteils (12) eine Vielzahl von Austrittskanälen (20) mit symmetrisch zu einer Düsenachse (a) auf einer Kegelmantelfläche liegenden Sprühachsen (b) angeordnet ist und dem Düsenteil (12) in Sprührichtung ein Düsenaufsatzteil (24) mit einer axialsymmetrisch zur Düsenachse (a) verlaufenden Innenwand (26) vorgesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die durch die Sprühachsen (b) definierte Kegelmantelfläche einen zylindrischen Innenwandteil (30) der rohrförmigen Innenwand (26) schneidet.
Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (26) des Düsenaufsatzteils (24) in Sprührichtung nacheinander einen konisch sich erweiternden Innenwandteil (28), den zylindrischen Innenwandteil (30) und einen konisch zulaufenden Innenwandteil (52) aufweist.
Sprühdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühachsen (d) mit der Düsenachse (a) einen Winkel (α) von 10 bis 30° einschliessen.
Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Zweistoffdüse ist und der Sprühwinkel (β) der von den Austrittskanälen (20) gebildeten Einzeldüsen max. 25° beträgt.
Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenaufsatzteil (24) mit dem Düsenteil (12) lösbar verschraubt ist.
Verwendung einer Sprühdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Zerstäuben von wässrigen Trennmittelgemischen in der Form einer Lösung, Emulsion oder Suspension und Auftragen des zerstäubten Trennmittel/Wasser-Gemisches auf die Mantelfläche eines koaxial zur Düsenachse positionierten Verdichters oder Kerns einer Giessform einer Druckgiessmaschine.