EP1483075A2

EP1483075A2 - Kolben für eine kaltkammer-druckgiessmaschine

Info

Publication number: EP1483075A2
Application number: EP02792752A
Authority: EP
Inventors: André Müller
Original assignee: Allper AG
Current assignee: Allper AG
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-12-08
Also published as: AU2002358495A1; EP1483074A1; WO2003074211A3; EP1483074B1; WO2003074214A1; ATE364464T1; DE50210331D1; WO2003074211A2; AU2002257612A1; ES2287274T3; AU2002358495A8

Description

Kolben für eine Kaltkammer-Druckgießmaschine

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Kaltkammer-Druckgießmaschine, in deren Gießzylinder der Kolben axial verschiebbar eine Druckkammer begrenzt. S

Ein Hauptproblem solcher für den Metalldruckguss, beispielsweise Alumini- umguss, bestimmter Kolben ist der hohe Verschleiß des den Kolbenkörper gegenüber dem Gießzylinder abdichtenden Dichtrings aufgrund der hohen Temperatur der Metallschmelze und evtl. erstarrter Metallreste, die die Gleitbewegung des Kolbens in dem Gießzylinder behindern.

Bei herkömmlichen Kolben, wie sie beispielsweise aus EP 423 413 A bekannt sind, hat der im Bereich der Kolbenstirn angeordnete Dichtring einen Stufenschlitz, der es erlaubt, dass der an einem Ringvorsprung des Kolbenkörpers axial geführte Dichtring sich radial aufweiten und auch bei Abnutzung abdichtend an die Innenwand des Gießzylinders anlegen kann.

Aus EP 1 197 279 A ist es bekannt, den Dichtring in einer Ringaussparung des Kolbenkörpers im Bereich der Kolbenstirn anzuordnen und diese Ringaussparung über axiale Nuten zur Kolbenstirn hin zu öffnen. Über die axialen Nuten wird während des Gießvorgangs Schmelze unter den Dichtring gepresst. Die in der Ringaussparung erstarrende Schmelze presst den Dichtring bei Verschleiß gegen den Gießzylinder.

Die bekannten Kolben neigen aufgrund der in die Ringaussparung eindrin- genden und dort erstarrenden Schmelze zur Fixierung des Dichtrings am

Kolbenumfang. Der Dichtring kann sich damit Verformungen der Gießkam- mer nicht oder nur noch sehr begrenzt anpassen, was wiederum den Verschleiß des Dichtrings verstärkt.

Der Gießzylinder endet in der Vorkammer der Maschine. Im normalen Gießbetrieb wird der Kolben nur soweit zur Vorkammer vorgeschoben, dass der Dichtring im Gießzylinder bleibt. Bei ungenügendem Schmelzevolumen kann der Dichtring aus dem Gießzylinder austreten und muss beim Rückhub des Kolbens über einen Einfädelkonus an der Gießzylinderstirn wieder eingefädelt weden. Bei herkömmlichen Kolben, bei welchen der Dichtring am Kolben durch erstarrtes Material fixiert sein kann, muss die Einfädelschräge in axialer Richtung sehr lang, beispielsweise mehrere Zentimenter lang sein, um zu verhindern, dass die Gießzylinderstirn den Dichtring abschert. Aufgrund dieses Einführkonus muss der Gießzylinder und der Kolben bei herkömmlichen Kaltkammer-Druckgießmaschinen speziell anein- ander angepasst werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kolben für eine Kaltkammer-Druckgießmaschine mit verringerter Dichtringabnutzung anzugeben.

Die Erfindung geht aus von einem Kolben für eine Kaltkammer-Druckgießmaschine, in deren Gießzylinder der Kolben axial verschiebbar eine Druckkammer begrenzt, mit einem Kolbenkörper und einem im Bereich der druckkammerseitigen Kolbenstirn in einer äußeren Ringaussparung des Kolbenkörpers fixierten Dichtring, wobei der Kolbenkörper druckkammerseitig über den Dichtring axial vorsteht und den Dichtring über einen Teil seiner radialen Dicke druckkammerseitig radial übergreift und wobei der Kolbenkörper zumindest im Bereich seiner Kolbenstirn kühlbar ist.

Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht darin, dass der Dichtring mit Spiel beweglich in der Ringaussparung angeordnet ist und der Kolbenkörper den Dichtring druckkammerseitig mit einem Vorsprung radial übergreift, dessen äußere Umfangsfläche zwischen sich und dem Gießzylinder einen im Gießbetrieb auf Erstarrungstemperatur kühlbaren Ringspalt begrenzt.

Bei einem solchen Kolben bleibt der in der Ringaussparung bewegliche Dichtring auch im Betrieb hinreichend beweglich, um sich aufgrund seiner

Eigenelastizität der Form des Gießzylinders anpassen zu können. Anders als bei herkömmlichen Kolben dichtet die in dem druckkammerseitig dem

Dichtring vorgelagerten Ringspalt erstarrende Schmelze die Ringaussparung und den Dichtring soweit ab, dass die Beweglichkeit des Dichtrings nicht unzulässig beeinträchtigt wird. Während des Druckhubs des Kolbens füllt sich der Ringspalt mit Schmelze, die jedoch in dem Ringspalt teilweise oder ganz erstarrt, bevor sie die den Dichtring führende Ringaussparung des Kolbenkörpers erreicht. Beim Rückhub des Kolbens kann die in dem Ringspalt erstarrte Schmelze in dem Ringspalt verbleiben oder aber sie wird im Verlauf des Rückhubs abgestreift. Da die radiale Beweglichkeit des Dichtrings relativ zum Kolbenkörper nicht beeinträchtigt wird, genügt'ein bereits relativ kurzer Einführkonus am formseitigen Ende des Gießzylinders, um bei einem Überhub, bei welchem der Dichtring aus dem Gießzylinder ausgetreten ist, wieder in den Gießzylinder beim Rückhub einfädeln zu können. Einerseits kann auf diese Weise der Gießzylinder verkürzt werden und andererseits kann der erfindungsgemäße Kolben ohne spezielle Anpassung der Gießkammer nachgerüstet werden.

Der den Ringspalt radial innen begrenzende Vorsprung kann druckkarnmer- seitig an die Ringaussparung anschließend einen zur Druckkammer hin sich konisch verjüngenden Umfangsflächenabschnitt oder besser einen geraden, kreiszylindrischen Umfangsflächenabschnitt haben. Insbesondere der gerade, kreiszylindrische Umfangsflächenabschnitt sorgt dafür, dass die Schmelze in dem Ringspalt ganz oder teilweise erstarrt, bevor sie von dem Betriebsdruck des Gießvorgangs bis an den Dichtring gespült wird. Der Übergang zur üblicherweise achsnormalen Stirnseite des Kolbenkörpers kann ballig und im Axiallängsschnitt vorzugsweise kreisabschnittförmig gerundet sein. Die ballige oder kreisabschnittförmige Rundung vergrößert die zur Kühlung zur Verfügung stehende Fläche. Zweckmäßigerweise hat der gerundete Abschnitt einen mittleren Krümmungsradius von mehreren Millimetern.

In der Praxis hat sich eine axiale Länge des die Schmelze zur Erstarrung bringenden Bereichs des Vorsprungs des Kolbenkörpers von 10 bis 20 mm als ausreichend erwiesen. Geeignet sind Ringspalte, die angrenzend an die Ringaussparung eine radiale Breite von 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise jedoch von 1 bis 1 ,5 mm haben.

Das axiale oder radiale Spiel des Dichtrings in der Ringaussparung sollte nicht allzu groß sein, jedoch die freie Beweglichkeit des Dichtrings relativ zum Kolbenkörper sicherstellen. Geeignet ist ein axiales Spiel von 5/100 bis 1 /10 mm oder/und ein radiales Spiel von 2/10 mm bis 4/10 mm.

/ Herkömmliche Dichtringe sind vielfach geschlitzt, so dass sie sich aufgrund ihrer radialen Eigenelastizität an den Innenmantel des Gießzylinders anlegen können. Es hat sich jedoch gezeigt, dass geschlitzte Dichtringe der im Betrieb vielfach auftretenden Konturverformung des Gießzylinders nur unzureichend folgen können, was die Dichtwirkung bei beispielsweise elyptisch verformten Gießzylindern mindert. Im Rahmen der Erfindung sorgt die druckkammerseitig in dem Ringspalt zwischen Kolbenstirn und Gießzylinder ganz oder teilweise erstarrende Schmelze für eine Vorabdichtung des Kolbens und dementsprechend sind im Betrieb des erfindungsgemäßen Kolbens vergleichsweise große Dichtspalte zwischen Dichtring und Gießzylinder zulässig. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Dichtring als geschlossener Dichtring ausgebildet, dessen Außendurchmesser im kalten Zustand dem Innendurchmesser des Gießzylinders im kalten Zustand eng angepasst ist. Vorzugsweise hat der Dichtring in dem Gießzylinder im kalten Zustand ein radiales Spiel von weniger als 5/100 mm, beispielsweise etwa 3/100 mm. Wird der Gießzylinder auf Betriebstemperatur von bei- spielsweise 250°C erwärmt, so kann sich sein Durchmesser gegenüber dem geschlossenen Dichtring durchaus um einige hundertstel oder gar zehntel Millimeter aufweiten, ohne dass die Abdichtung des Kolbens relativ zum Gießzylinder beeinträchtigt wird. Bei Betriebstemperatur hat ein der- artiger Dichtring vergleichsweise großes Spiel zum Gießzylinder und dementsprechend nutzt er sich im Betrieb nur wenig ab. Die Lebensdauer des Dichtrings wird auf diese Weise beträchtlich erhöht.

Um das Auswechseln des Dichtrings zu erleichtern, begrenzt der Vorsprung des Kolbenkörpers mit seiner druckkammerfernen Stirnseite die Ringaussparung druckkammerseitig und der Vorsprung ist betriebsmäßig abnehmbar am Kolbenkörper befestigt. Bei abgenommenem Vorsprung ist die Ringaussparung von der Stirnseite des Kolbenkörpers her zugänglich, so dass der Dichtring problemlos axial aufgesteckt werden kann. Insbesondere können bei dieser Art der Befestigung nicht nur geschlitzte Dichtringe benutzt werden, sondern auch ringförmig geschlossene Dichtrihge, die in dem Gießzylinder engpassend sitzen, jedoch aufgrund ihres Spiels relativ zum Kolbenkörper Deformationen des Gießzylinders ausgleichen können. Es versteht sich, dass eine solche Ausgestaltung des Kolbenkörpers, die das Auswechseln des Dichtrings erleichtert, auch bei anderen Kolbenvarianten, insbesondere solchen ohne einen die Schmelze zur Erstarrung bringenden Ringspalt zum Einsatz kommen können. Die abnehmbare Ausgestaltung des Vorsprungs hat selbständige erfinderische Bedeutung.

Das den Vorsprung bildende Bauteil bestimmt die Form der Kolbenfront. Da dieses Bauteil vom Kolbenkörper abnehmbar ist, kann die Front des Kolbens variiert und den Anforderungen der Druckgießmaschine angepasst werden, ohne dass der gesamte Kolben speziell gefertigt werden muss.

Der Vorsprung kann durch einen betriebsmäßig abnehmbaren Stirndeckel des Kolbenkörpers gebildet sein. Ein solcher Stirndeckel erstreckt sich zweckmäßigerweise über die gesamte Stirnseite des Kolbens und kann 02 12585

- 6 - damit vom Inneren des Kolbens her gut gekühlt werden, was der Kühlung des durch den Umfang gebildeten Ringspalts zugute kommt. Beispielsweise kann der Stirndeckel einen zentrischen Schraubansatz haben, mit dem er in eine zentrische Gewindeöffnung des Kolbenkörpers eingreift. Der Schrau- benansatz kann im Inneren des Kolbens direkt mit Kühlmittel in Verbindung gebracht werden.

Der Stirndeckel muss dem Gießdruck im Betrieb widerstehen können. Im Einzelfall kann es insbesondere bei massiver Gestaltung des Stirndeckels zu einer Behinderung seiner Kühlung im Bereich der Stirnfläche kommen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, dass der Stirndeckel ein oder mehrere mit Kühlmittelzirkulationskanälen des Kolbens verbundene Kühlmittelkanäle enthält. Beispielsweise kann der Stirndeckel mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, radial verlaufende Kühl- kanäle enthalten. Für die Abdichtung des Stirndeckels relativ zum Kolbenkörper kann ein Dichtungsring vorgesehen sein, oder aber an /dem Stim- deckel oder/und dem Hülsenteil ist ein Dichtungskonus angeformt.

Als günstig hat es sich erwiesen, wenn der Stirndeckel eine zentrische Aussparung hat, so dass die Schmelze im zentralen Bereich seiner Stirnseite näher an das im Kolben vorgesehene Kühlsystem herangebracht werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist diese zentrische Aussparung als Werkzeugeingriffsaussparung mit beispielsweise Polygonkontur ausgebildet, um das An- bzw. Abschrauben des Stirndeckels von dem Kolbenkörper zu erleichtern.

Alternativ kann der die Ringaussparung des Dichtrings begrenzende Vorsprung jedoch auch durch einen betriebsmäßig abnehmbaren Stirnring des Kolbenkörpers, beispielsweise in Form einer Ringmutter oder dergleichen, gebildet sein, die auf einen Gewindeansatz des Kolbenkörpers geschraubt ist. Die Kühlmittel des Kolbenkörpers können herkömmlich gestaltet sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Kolbenkörper um eine Kappe handeln, die auf eine die Kühlmittelzuführungen bildende Kolbenstange aufgesetzt und dort befestigt ist. Eine geeignete Ausführungsform, bei welcher die Kappe mittels einer Bajonettverbindung auf der Kolbenstange problemlos auswechselbar gehalten ist, ist in EP 0 525 229 A beschrieben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen teilweise aufgebrochenen Axiallängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kolben einer Kaltkammer-Druckgießmaschine für Metall- druckguss;

Fig. 2 einen teilweisen Axiallängsschnitt durch eine erste Variante des Kolbens;

Fig. 3 einen Axiallängsschnitt durch eine zweite Variante des Kolbens; Fig. 4 einen Axiallängsschnitt durch eine dritte Variante des Kolbens und Fig. 5 einen Axiallängsschnitt durch einen Stirndeckel des Kolbens gesehen entlang einer Linie V-V in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen allgemein mit 1 bezeichneten Kolben einer Kaltkammer- Druckgießmaschine, in deren bei 3 durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Gießzylinder der Kolben 1 axial verschiebbar eine die Metallschmelze enthaltende Druckkammer 5 begrenzt. Der Kolben 1 hat einen nachfolgend noch näher erläuterten kappenförmigen Kolbenkörper 7, der mittels einer Bajonettverbindung 9 am druckkammerseitigen Ende eines Kolbenträgers 1 1 lösbar befestigt ist. Die Bajonettverbindung 9 verriegelt den Kolbenkörper 7 axial fest an den Kolbenträger 1 1 . Eine Sicherungsschraube 1 3 verhindert unbeabsichtigtes Lösen des Kolbenkörpers 7. Einzelheiten einer geeigneten Bajonettverbindung sind in EP 0 525 229 A beschrieben. Am Außenumfang des Kolbenkörpers 7 ist im Bereich seiner der Druckkammer 5 zugewandten Stirnseite 15 in einer am Außenumfang umlaufenden Ringaussparung 17 ein rohrabschnittförmiger Dichtring 19 angeordnet, der dem Kolben 1 gegen den Innenmantel des Gießzylinders 3 abdichtet. Der dargestellte Kolben 1 hat lediglich einen einzigen Dichtring. Im Einzelfall können jedoch auf der druckkammerfernen Seite des Dichtrings 19 in axialem Abstand von diesem ein oder mehrere weitere Dichtringe vorgesehen sein, i

Der Kolben 7 ist im Bereich seiner Stirnseite 15 und des dazu benachbarten Dichtrings 19 gekühlt. Hierzu ist der Kόlbenträger 1 1 hohl ausgebildet und enthält koaxial ein nahe der Stirnseite 15 in einer gegebenenfalls durch mehrere radiale Kanäle gebildeten Kammer 21 mündendes Rohr 23 für die Zuführung des Kühlmittels. Die Kammer 21 ist über axiale Kanäle 23 und einen Ringraum 25 sowie einen oder mehrere radiale Kanäle 27 mit dem das Rohr 23 enthaltenden Hohlraum 29 des Kolbenträgers 1 1 verbunden. Das Kühlmittel wird im dargestellten Ausführungsbeispiel über das Rohr 23 der stirnseitigen Kammer 21 zugeführt und strömt über die Kanäle 23, den Ringraum 25 sowie den Kanal 27 und dem Hohlraum 29 durch den Kolb- en 1 . Einzelheiten eines geeigneten Kühlsystems sind wiederum in EP 0 525 229 A beschrieben.

Der Kolbenkörper 7 besteht aus einem rohrzylindrischen Hülsenteil 31 , das an seinem der Druckkammer 5 zugewandten Ende die den Dichtring 17 aufnehmende Ringaussparung 19 aufweist. Vor die Ringaussparung 19 greift ein die Stirnfläche 15 bildender Stirndeckel 33, der mit einem dem Innendurchmesser des Hülsenteils 31 angepassten Schraubansatz 35 in ein in dem Hülsenteil 31 eingeschnittenes, zentrisches Gewinde 37 abgedichtet eingeschraubt ist. Die der Druckkammer 5 axial abgewandte Stirnfläche 39 des Schraubansatzes 35 bildet zugleich die druckkammerseitige Begrenzungswand der Kammer 21 und sorgt für einen direkten Kühlmittelkontakt des Stirndeckels 33. Ein den Schraubansatz 33 umschließender Dichtring 42 dichtet den Stirndeckel 33 gegen das Hülsenteil 31 ab. An der Stirnseite 15 des Stirndeckels 33 sind Eingriffsöffnungen 41 für ein Schraubwerkzeug vorgesehen.

Der Stirndeckel 33 übergreift mit einem radialen Ringvorsprung 43 nicht nur die druckkammerseitige Stirnfläche des Hülsenteils 31 , sondern auch die druckkammerseitige Stirnfläche des Dichtrings 17 in radialer Richtung. Die dem 'Hülsenteil 31 zugewandte, druckkammerfeme Stirnseite des Vorsprungs 43 bildet eine Begrenzungsfläche der Ringaussparung 19, so dass der Dichtring 17 bei abgeschraubtem Stirndeckel 33 problemlos montiert oder getauscht werden, kann. Es versteht sich, dass die Teilungsebene zwischen dem Stirndeckel 33 und dem Hülsenteil 31 auch an einer anderen Stelle als in Fig. 1 dargestellt verlaufen kann. Beispielsweise kann sich die Ringaussparung 19 bis in den Stirndeckel 33 hinein erstrecken oder aber insgesamt im Stirndeckel 33 verlaufen, wobei dann das Hülsenteil 31 lediglich eine Begrenzungsfläche der ansonsten im Stiπ deckel 33 vorgesehenen Ringaussparung bildet.

Die Ringausnehmung 19 ist so bemessen, dass der Dichtring 17 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung relativ zum Kolben 1 ein geringes Spiel von weniger als 0,2 mm, vorzugsweise 5/100 mm bis 1 /10 mm in axialer Richtung und von weniger als 0,7 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,4 mm in radialer Richtung hat. Um zu verhindern, dass unter Betriebsdruck stehende Metallschmelze in die durch das Spiel gebilde- ten Ringspalte zwischen dem Dichtring 17 und den Begrenzungsflächen der Ringaussparung 19 eindringt, ist zwischen der bei 45 dargestellten äußeren Umfangsfläche des Vorsprungs 43 des Stirndeckels 33 und der inneren Umfangsfläche des Gießzylinders 3 ein Ringspalt 47 gebildet, dessen radiale Breite in dem an den Dichtring 17 angrenzenden Bereich so gering gewählt ist, dass in den Ringspalt 47 eindringende Metallschmelze aufgrund der Kühlung des Kolbens 1 in dem Ringspalt 47 ganz oder teilweise erstarrt, bevor die Schmelze den Dichtring 17 erreicht. In dem Ringspalt 47 02 12585

- 10 - bildet sich auf diese Weise eine ringförmige Vorabdichtung aus ganz oder teilweise erstarrter Schmelze, die verhindert, dass die Schmelze in die Spielspalte des Dichtrings 17 oder zwischen den Dichtring 17 und den Gießzylinder 3 eindringt. Der Dichtring 17 kann sich damit in der Ringaussparung 19 relativ zum Kolbenkörper 7 frei bewegen, was den Verschleiß des Dichtrings 17 beträchtlich mindert. Während des Rückhubs des Kolbenkörpers 7 kann die in dem Ringspalt 47 erstarrte Schmelze abgestreift werden; sie kann aber auch in dem Ringspalt 47 für den nächsten Hub verbleiben.

Um in den Ringspalt 47 eindringende Metallschmelze hinreichend abzukühlen, beträgt die radiale Dicke des Ringspalts 47 nächst dem Dichtring 17 zwischen 0,2 bis 3 mm. Als geeignet hat sich insbesondere eine radiale Dicke von 1 bis 1 ,5 mm erwiesen.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 hat die Umfangsfläche 45 des Vorsprungs 43 steilkonische Form, die über eine Rundung in die Stirnfläche 15 übergeht. Diese Umfangsgestaltung sorgt dafür, dass auch bei einem Ringspalt 47 mit vergleichsweise geringer Dicke die erstarrte Schmelze gegebenenfalls abgestreift werden kann.

Die in dem Ringspalt 47 ganz oder teilweise erstarrende Schmelze bildet eine Art Vordichtung, aufgrund der die Anforderungen an die Dichtwirkung des Dichtrings 19 verringert werden können. Der Dichtring 19, bei dem es sich um einen ringförmig geschlossenen Dichtring handelt, hat einen

Außendurchmesser, der eng passend mit einem radialen Spiel von weniger als 5/100 mm, beispielsweise etwa 3/100 mm im kalten Zustand in die gleichfalls kalte Bohrung des Gießzylinders 3 eingepasst ist. Im Gießbetrieb weitet sich der Gießzylinder 3 gegenüber dem Dichtring 19 auf, beispiels- weise um mehrere 1 /100 mm bis 1 /10 oder 2/10 mm auf. Dieses Spiel wird durch die erwähnte Vordichtung aus erstarrtem Gießmaterial dennoch hinreichend abgedichtet. Da nur wenig oder keine Schmelze zwischen den Dichtring 1 9 -und den Gießzylinder 3 eindringt, wird der Verschleiß des Dichtrings 1 9 stark gemindert. Alternativ können aber auch geschlitzte Dichtringe benutzt werden, wie sie beispielsweise in EP 0 423 41 3 A für einen Dichtring mit Stufenschlitz erläutert sind.

Im Folgenden werden Varianten des anhand von Fig. 1 erläuterten Kolbens beschrieben. Gleichwirkende Komponenten sind mit den Bezugszahlen aus Fig. 1 bezeichnet und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Für die Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise der nachfolgend erläuterten Varianten wird jeweils auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen.

Der in Fig. 2 dargestellte Kolben 1 a unterscheidet sich von dem Kolben aus Fig. 1 im Wesentlichen nur durch die Außenkontur des Stirndeckels 33a, insbesondere im Bereich des Ringspalts 47a. Die Komponenten 9 bis 13, 21 bis 29 und 35 bis 41 sind nicht dargestellt, jedoch vorhanden.

Während die den Ringspalt 47 des Kolbens 1 aus Fig. 1 begrenzende Umfangsfläche 45 im Bereich des Ringspalts 47 konisch verläuft, ist die Umfangsfläche 45a des Vorsprungs 43a in einem an den Dichtring 17a angrenzenden Umf angsf lächenbereich 49 als gerader Kreiszylinder ausgebildet, der in einen zur Stirnfläche 15a führenden im Querschnitt kreisbogenförmigen Abschnitt 51 übergeht. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass der in axialer Richtung einige Millimeter, z.B. 2 bis 4 mm lange zylindrische Abschnitt 49 so lang gemacht werden kann, dass die in den Ringspalt 47a aus dem Druckraum 5a eindringende Schmelze mit Sicherheit hinreichend erstarrt, bevor sie den Dichtring 17a erreichen kann. Der den zylindrischen Bereich 49 mit der Stirnfläche 15a verbindende Kreisbogenbereich 51 hat, verglichen mit der konischen Annäherungsform aus Fig. 1 den Vorteil größtmöglicher Oberfläche, was der Kühlung der Schmelze im vorderen Bereich des Ringspalts 47a zugute kommt. Wie Fig. 2 zeigt, schließt sich auf der druckkammerfernen Seite des Dichtrings 17a eine in den Kolbenkörper 7a eingearbeitete Ringnut 53 an, die die Abdichtung des Kolbens verbessert, da sie vom Dichtring 17a abgestreifte Schmelzreste aufnehmen kann. Eine derartige Nut kann auch bei der Va- riante der Fig. 1 vorgesehen sein.

Fig. 3 zeigt einen Kolben 1 b, dessen Kolbenkörper 7b einteilig als Kappe ausgebildet ist. Bei diesem Kolben ist der die Stirnfläche 15b bildende Stirndeckel 33b einteilig und nicht lösbar mit dem abnehmbar an dem nicht näher dargestellten Kolbenträger befestigten Hülsenteil 31 b des Kolbenkörpers 7b verbunden. Für die Befestigung kann wieder eine Bajonettverbindung vorgesehen sein, wie sie bei dem Kolben der Fig. 1 mit den Komponenten 9 bis 13 realisiert ist. Die Kühleinrichtung mit den Komponenten 21 bis 29 aus Fig. 1 ist gleichfalls nicht dargestellt, jedoch vorhanden.

Der zusammen mit dem Gießzylinder 3b den Ringspalt 47b begrenzende, den Dichtring 17b radial übergreifende Vorsprung 43b ist an einer Ringmutter 55 vorgesehen, die auf einen zur Druckkammer 5b vorspringenden Gewindeansatz 57 des Kolbenkörpers 7b aufgeschraubt ist. Auch bei dieser Variante begrenzt die Ringmutter 55 die den Dichtring 17b aufnehmende Ringaussparung 19b druckkammerseitig und zwar so, dass der Dichtring 17b mit radialem und axialem Spiel in der Ringaussparung 19b geführt ist. Die Umfangsfläche 45b des Vorsprungs 43b verläuft druckkammerseitig an die Ringaussparung 19b anschließend in Form eines geraden Kreiszylinders 49b, wie dies anhand von Fig. 2 bereits erläutert wurde, über eine axiale Länge von einigen Millimetern. Der Bereich 49b geht druckkammerseitig in einen steilkonusförmigen Bereich 59 über, und ist zu einem den Gewindeansatz 57 radial nach innen übergreifenden Anschlagflansch 61 der Ringmutter 55 bei 63 gerundet. Die Ringmutter 55 bildet zur Stirn- fläche 15b hin eine in den Kolben axial eingesenkte Aussparung 65, deren Umfangsfläche Polygonkontur, beispielsweise Sechseckkontur hat und zugleich eine^" Werkzeugaufnahmeöffnung zum Auf- und Abschrauben der Ringmutter 55 bildet. Die Aussparung 65 bringt darüber hinaus die Schmelze näher an das im Inneren des Kolbens angeordnete Kühlmittelsystem heran. Die Umfangsfläche 45b bildet zusammen mit dem Gießzylinder 3b wiederum einen Ringspalt 47b, in welchem die Schmelze frühzeitig erstarren kann, bevor sie den Dichtring 1 7b und dessen Spielspalte erreichen kann.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 steht der Stirndeckel 33 an der Stirn- fläche 39 seines Schraubansatzes 35 in Wärmeübergangskontakt mit dem Kühlmittel. Zu dem Wärmeübertragungsweg in dem Ringvorsprung 43 und zu der Stirnseite 1 5 hin addiert sich der Wärmeübertragungsweg in dem Schraubansatz 35. Dies kann unter Umständen bei besonders massiven Stirndeckeln die Kühleigenschaften des Kolbens 1 im Bereich des Ringspalts 47 und im Bereich der Stirnseite 15 ungünstig beeinflussen. Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Variante eines Kolbens 1 c, dessen Kolbenkörper 7c wiederum aus einem Hülsenteil 31 c und einem stirnseitig mittels eines Schraubansatzes 35c in den Hülsenteil 31 c geschraubten Stirndeckel 33c gebildet ist. Der Stirndeckel 33c begrenzt wiederum zur Druckkammer 5c hin mit einem Vorsprung 43c eine Ringaussparung 1 7c, in welcher der als geschlossener Ring ausgebildete Dichtring 1 9c sowohl mit axialem als auch radialem Spiel fixiert ist. Die Außenkontur des Vorsprungs 43c hat eine Kontur entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und bildet zwischen sich und dem Innenmantel des Gießzylinders 3c einen Ringspalt 47c, in dem zur Vorabdichtung des Dichtrings 1 9c Schmelze ganz oder teilweise erstarren kann. Der Dichtring 19c und die Spielspalte sind entsprechend den Erläuterungen zu Fig. 1 bemessen.

Um den Wärmeübertragungsweg vom Kühlsystem des Kolbens 1 c zur Stirnseite 1 5c und zum Bereich des Vorsprungs 43c zu verkürzen, endet das die Kühlflüssigkeit bzw. das Kühlmittel zuführende Rohr 23c in einem zentrischen Sackloch 67 in der zur Druckkammer 5c fernen Stirnseite 39c des Stirndeckels 33c. Von dem Sackloch 67 gehen, wie am besten Fig. 5 zeigt, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte, radiale Kanäle 69 aus, die an ihren radial äußeren Enden durch Schraubstöpsel 71 verschlossen sind und im übrigen durch Querkanäle 73 mit dem das abströmende Kühlmittel sammelnden Ringraum 25c verbunden sind. Aus dem Ringraum 25c wird das Kühlmittel in der anhand von Fig. 1 erläuterten Weise abgeführt. Da die Kanäle 69 in dem Stirndeckel verlaufen, wird der Wärmeübertragungsweg zwischen ^'der Stirnseite 15c sowie dem Vorsprung 43c zum Kühlsystem verkürzt.

In der Stirnseite 15c des Stirndeckels 33c ist eine zentrische Aussparung 75 axial eingesenkt, die die Stirnseite 15c den Kühlkanälen 69 annähert, wodurch die Kühlung der Stirnseite 15c verbessert wird. Die Umfangsfläche der Aussparung 75 hat Polygonkontur, beispielsweise die Form eines Sechsecks und bildet die Werkzeugeingriffsöffnung 41 c zum Ein- und Ausschrauben des Stirndeckels 33c. Die Abdichtung des Stirnd'eckels 33c relativ zum Hülsenteil 31 c erfolgt durch einander zugeordnete Konusflächen im Bereich der radial inneren Stirnkante des Hülsenteils 31 c, wie dies bei 77 angedeutet ist. Der Konuswinkel des Stirndeckels 33c ist hierbei etwas kleiner bemessen als der Konuswinkel des Hülsenteils 31 c.

Da der zusammen mit dem Gießkolben den abdichtenden Ringspalt bildende stirnseitige Vorsprung an einem abnehmbaren Teil vorgesehen ist, können in Umfangsrichtung geschlossene Dichtringe benutzt werden. In sämtlichen vorstehend erläuterten Varianten des Kolbens kann der Dichtring auch als geschlitzter Ring, insbesondere stufenförmig geschlitzter Ring, ausgebildet sein.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Dichtring jeweils Recht- eckkontur und sitzt in einer im Wesentlichen rechtwinklig begrenzten

Ringaussparung am Außenumfang des Kolbens. Es versteht sich, dass auch Dichtringe mit anderer Kontur verwendet werden können, soweit sie mit axialem und radialem Spiel an dem Kolben geführt sind. Beispielsweise kann der Dichtring nur über einen Teil seiner axialen Länge in einer Ringaussparung geführt sein und über einen anderen Teil kann er auf einer Ringschulter des Kolbens fixiert sein, wie dies beispielsweise in EP 0 423 413 A oder EP 0 525 229 A beschrieben ist.

In den vorangegangen erläuterten Varianten der Dichtringe haben die Dichtringe eine Außenkontur in Form eines geraden Zylinders. Auch diese Kontur kann abweichend gestaltet sein. Beispielsweise kann sich die Außenkbntur des Dichtrings zur druckkammerfernen Seite konisch oder stufenförmig verjüngen, so dass der Dichtring nur in einem der Druckkammer benachbarten Bereich an dem Gießzylinder anliegt.

Claims

Ansprüche

Kolben für eine Kaltkammer-Druckgießmaschine, in deren Gießzylinder (3) der Kolben (1 ) axial verschiebbar eine Druckkammer (5) begrenzt, mit einem Kolbenkörper (7) und einem im Bereich der druckkammerseitigen Kolbenstirn (15) in einer äußeren Ringaussparung (19) des Kolbenkörpers (7) fixierten Dichtring (17), wobei der Kolbenkörper (7) druckkammerseitig über den Dichtring (17) axial vorsteht und den Dichtring (17) über einen Teil seiner radialen Dicke druckkammerseitig radial übergreift und wobei der Kolbenkörper (7) zumindest im Bereich seiner Kolbenstirn (15) kühlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (17) mit Spiel beweglich in der Ringaussparung (19) angeordnet ist und der Kolbenkörper (7) den Dichtring (17) druckkammerseitig mit einem Vorsprung (43) radial übergreift, dessen äußere Umfangsfläche (45) zwischen sich und dem Gießzylinder (3) dem Dichtring (17) druckkammerseitig benachbart einen im Gießbetrieb auf Erstarrungstemperatur kühlbaren Ringspalt (47) begrenzt.

Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (43) druckkammerseitig an die Ringaussparung (19) anschließend einen zur Druckkammer (5) hin sich konisch verjüngenden Umfangsflächenabschnitt (45) oder einen geraden, kreiszylindrischen Umfangsflächenabschnitt (49a, b) hat.

Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der konische (45) oder der gerade, kreiszylindrische (49a, b) Umfangsflächenabschnitt in einem ballig, im Axiallängsschnitt insbesondere kreisabschnittförmig gerundeten

Abschnitt (51 ; 63) in die Stirnseite des Kolbenkörpers (7) übergeht.

4. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gerade, kreiszylindrische Abschnitt (49a, b) eine axiale Länge von einigen Millimetern, insbesondere 2 bis 6 mm, hat.

5. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gerundete Abschnitt (51 ; 63) einen mittleren Krümmungsradius von mehreren Millimetern hat.

6. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (47) angrenzend an die Ringaussparung (1 9) eine radiale Breite von 0,2 bis 3 mm, insbesondere 1 bis 1 ,5 mm, hat.

7. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1 7) in der Ringaussparung (1 9) ein axiales Spiel von weniger als 2/10 mm, insbesondere von 5/100 mm bis 1 /10 mm, hat.

8. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1 7) relativ zum Kolbenkörper (7) ein radiales Spiel von 1 /10 bis 7/10 mm, insbesondere 2/10 bis 4/10 mm, hat.

9. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1 9) als geschlossener Dichtring ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser im kalten Zustand dem Innendurchmesser des Gießzylinders (3) in kaltem Zustand eng angepasst ist. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (19) in dem Gießzylinder (3) im kalten Zustand ein radiales Spiel von weniger als 5/100 mm vorzugsweise etwa 3/100 mm hat.

Kaltkammer-Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (43) des Kolbenkörpers (7) mit seiner druckkammerfernen Stirnseite die Ringaussparung (19) druckkammerseitig begrenzt und betriebsmäßig abnehmbar am Kolbenkörper (7) befestigt ist.

Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (17) als geschlossener Ring oder als geschlitzter Ring ausgebildet ist.

/ / Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1 1 oder 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (43) durch einen betriebsmäßig abnehmbaren Stirndeckel (33) des Kolbenkörpers (7) gebildet ist.

Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (7) im Bereich seiner Kolbenstirn ( 1 5) einen mit Kühlmittel beschickbaren Raum (21 ) enthält, und dass der Stirndeckel (33) einen an das Kühlmittel direkt angrenzenden Wandabschnitt (39) dieses Raums (21 ) bildet.

Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirndeckel (33c) einen oder mehrere mit Kühlmittelzirkulationskanälen des Kolbenkörpers (7c) verbundene Kühlmittelkanäle (69) enthält.

16. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirndeckel (33c) mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete radial verlaufende Kühlkanäle (69) enthält.

17. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirndeckel (33) einen zentrischen Schraubansatz (35) hat, mit dem er in eine zentrische Gewindeöff- nüng (37) des Kolbenkörpers (7) eingreift.

18. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (7) einen an einer Kolbenträger (1 1 ) befestigbaren, rohrförmigen Hülsenteil (31 ) um- fasst, dessen druckkammerseitige Stirnöffnung durch den Stirndeckel (33) verschlossen ist.

1 9. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirndeckel (33; 33c) durch einen

Dichtring (42) oder an ihm oder/und dem Hülsenteil (31 c) angeformten Dichtungskonus (77) gegenüber dem Hülsenteil (31 ; 31 c) abgedichtet ist.

20. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (43b) durch einen betriebsmäßig abnehmbaren Stirnring (55) des Kolbenkörpers (7b) gebildet ist. Kaltkammer-Druckgießmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnring (55) als Ringmutter ausgebildet ist, die auf einen zentrischen Gewindeansatz (57) des Kolbenkörpers (7b) geschraubt ist.

Kaltkammer-Druckgießmaschine nach einem der Ansprüche 1 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das den Vorsprung (43b, c) bildende Bauteil (33b, c) an seiner zur Druckkammer (5b, c) benachbarten Stirnseite (15b, c) eine zentrische Werkzeugeingriffsaussparung (65;

75) hat.