ITBS990064A1

ITBS990064A1 - SUCTION VALVE TO DISCHARGE AIR AND GAS FROM DIES FOR DIE CASTING.

Info

Publication number: ITBS990064A1
Application number: IT1999BS000064A
Authority: IT
Inventors: Edoardo Bresciani
Original assignee: Edoardo Bresciani
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-02
Also published as: EP1065019B1; DE60008637T2; EP1430974B1; ITBS990064A0; ATE339265T1; DE60030788D1; IT1309221B1; EP1065019A1; EP1430974A1; ES2216847T3; DE60008637D1; ES2273149T3; ATE260725T1

Abstract

This invention concerns a suction valve for discharging air and gas from dies in pressure casting. It includes two internal channels (25), which fork from an incoming passage (21) and which encircle the area of a sealing piston (14), two external channels (26), which branch out in opposite directions to the entrance (21) and which reach the area of a stopper (25) from opposite sides, at least one first laminar channel, retroflexed from an internal channel (25) to a collateral external channel (24), and an internal branch (27) from each internal channel (25) to the area of the sealing piston (14). <IMAGE>

Description

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: of the PATENT FOR INDUSTRIAL INVENTION entitled:

"VALVOLA DI ASPIRAZIONE PER SCARICARE ARIA E GAS DAGLI STAMPI PER LA PRESSOFUSIONE" "SUCTION VALVE TO DISCHARGE AIR AND GAS FROM THE DIE CASTING MOLDS"

La presente invenzione riguarda una valvola di aspirazione per lo scarico di aria e gas dagli stampi per la pressofusione di pezzi sia in leghe di rame, quale ottone, sia in alluminio e sue leghe. The present invention relates to an intake valve for the discharge of air and gas from the molds for the die-casting of pieces both in copper alloys, such as brass, and in aluminum and its alloys.

Negli stampi impiegati nella tecnica della pressofusione viene usualmente utilizzata una valvola di aspirazione per consentire l'evacuazione di aria e gas dallo stampo ed impedirne l'inclusione nel pezzo pressofuso. La valvola è collegata dal lato d'entrata allo stampo e dal lato uscita ad una pompa aspirante. In the molds used in the die-casting technique, a suction valve is usually used to allow the evacuation of air and gas from the mold and prevent their inclusion in the die-cast piece. The valve is connected on the inlet side to the mold and on the outlet side to a suction pump.

Aria e gas , aspi rati dal la pompa , entrano nella valvola unitamente ad un flusso di metallo. Poi, mentre il metallo si raffredda nel corpo valvola, aria e gas sono scaricati all’esterno fino alla chiusura di un otturatore proprio della valvola da parte di un attuatore azionato dal fluido stesso. Air and gas, sucked by the pump, enter the valve together with a flow of metal. Then, while the metal cools in the valve body, air and gas are discharged to the outside until the valve's shutter closes by an actuator operated by the fluid itself.

Le valvole di tipo noto e fin qui utilizzate, comunque, pongono problemi di affidabilità nella pressofusione specialmente di metalli a forte conducibilità termica, in quanto i passaggi previsti nella valvola non sempre sono idonei per un efficace rallentamento e raffreddamento del flusso metallico e per impedire che questo invada la sede dell’otturatore inibendo allora e rapidamente l’efficienza della valvola. The valves of the known type and used up to now, however, pose reliability problems in die casting, especially of metals with strong thermal conductivity, since the passages provided in the valve are not always suitable for an effective slowing down and cooling of the metallic flow and to prevent this invades the obturator seat thus rapidly inhibiting the efficiency of the valve.

Questo rappresenta un grave inconveniente che gli operatori del settore bel conoscono,che richiede una sostituzione frequente della valvola per la sua rigenerazione e che la presente invenzione mira a rimuovere This represents a serious drawback that the operators of the sector are aware of, which requires frequent replacement of the valve for its regeneration and which the present invention aims to remove

Ed è infatti scopo della presente invenzione di proporre una valvola di aspirazione per stampi adatta e piènamente efficiente nella pressofusione sia delle leghe di rame che di alluminio grazie al fatto che i passaggi per il flusso di metallo sono strutturati per ridurre la velocità del metallo, aumentare la superficie di scambio termico con il corpo valvola e diminuire la temperatura del metallo così da ottenere uno scarico effettivo di aria e gas e fare in modo che l’otturatore non venga limitato o inibito nel suo funzionamento dal metallo fuso. And it is in fact the object of the present invention to propose a suction valve for molds suitable and fully efficient in die casting of both copper and aluminum alloys thanks to the fact that the passages for the flow of metal are structured to reduce the speed of the metal, increase the heat exchange surface with the valve body and decrease the temperature of the metal so as to obtain an effective discharge of air and gas and ensure that the shutter is not limited or inhibited in its operation by the molten metal.

La valvola secondo il trovato potrà così essere usata continuativamente ed efficacemente, senza la necessità di manutenzione, per un numero di cicli ben maggiore rispetto alle valvole conosciute a tutto vantaggio della produttività e dell’economia di una macchina per la pressofusione. The valve according to the invention can thus be used continuously and effectively, without the need for maintenance, for a much greater number of cycles than known valves, to the full advantage of the productivity and economy of a die-casting machine.

Lo scopo ed i vantaggi sopra esposti sono raggiunti con una valvola di aspirazione in stampi per la pressofusione secondo la rivendicazione 1. The above object and advantages are achieved with a mold suction valve for die casting according to claim 1.

Pertanto, il metallo fluido in entrata nella valvola non va diretto al pistone o attuatone che comanda l'otturatore affinchè il fluido possa raffreddarsi,ridurre la sua velocità ed aumentare la spinta su detto pistone al momento di chiudere l 'otturatore. Prima che arrivi all'otturatore,il fluido segue delle canalizzazioni particolari che ne rallentano il flusso contribuendo ancor più a ridui— ne la temperatura. Così,quando il metallo arriva all’otturatore esso ha una temperatura ed una velocità basse e comunque tali da minimizzare l’escursione termica, i trafilamenti , ecc., a livello dell'otturatore. Therefore, the fluid metal entering the valve is not directed to the piston or actuator which controls the shutter so that the fluid can cool down, reduce its speed and increase the thrust on said piston when closing the shutter. Before it reaches the shutter, the fluid follows particular channels that slow down its flow, contributing even more to reducing the temperature. Thus, when the metal reaches the shutter it has a low temperature and speed and in any case such as to minimize the thermal excursion, leaks, etc., at the shutter level.

Maggiori dettagli del trovato risulteranno più evidenti dal prosieguo della descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni, nei quali: More details of the invention will become clearer from the continuation of the description made with reference to the attached drawings, in which:

la Fig.1 mostra una vista della valvola aperta per evidenziarne i canali interni ; Fig.1 shows a view of the valve open to highlight its internal channels;

la Fig.2 mostra una sezione della valvola per evidenziarne i mezzi attuatone ed otturatore secondo un esempio di realizzazione; Fig.2 shows a section of the valve to highlight its actuating and shutter means according to an embodiment;

la Fig.3 mostra uno schema di applicazione della valvola ad uno stampo; e Fig.3 shows a diagram of application of the valve to a mold; And

le Figg.4, 5 e 6 mostrano delle varianti nelle forme e disposizioni dei canali. Figures 4, 5 and 6 show variations in the shapes and arrangements of the channels.

La valvola di aspirazione qui proposta comprende un corpo valvola 11 con un relativo coperchio 12 e può essere dotata di un sistema di raffreddamento a circolazione di fluido. Tra corpo e coperchio, nell’uno o nell’altro, sono previsti dei canali per il metallo fuso e in direzione perpendicolare al piano di detti canali, ovvero al piano di chiusura tra corpo e coperchio,sono previsti un otturatore 13, normalmente aperto, ed un pistone o attuatore 14 di comando dell’otturatore per la chiusura di questo attraverso una leva di rinvio 15. Comunque, questo sistema di otturatore attuatore leva di rinvio è noto e già in uso anche nelle valvole conosciute. The suction valve proposed here comprises a valve body 11 with a relative cover 12 and can be equipped with a fluid circulation cooling system. Between the body and the lid, in one or the other, there are channels for the molten metal and in a direction perpendicular to the plane of said channels, or to the plane of closure between the body and the lid, a shutter 13 is provided, normally open, and a piston or actuator 14 for controlling the shutter for closing the latter by means of a return lever 15. However, this shutter system actuating the return lever is known and already in use also in known valves.

La valvola di aspirazione va applicata ad uno stampo per pressofusione -Fig.3- recante almeno un’impronta 18 del pezzo da formare. Il corpo valvola 11 va fissato, alla parte mobile 19 dello stampo mentre il coperchio 12 va fissato alla parte fissa 20 dello stampo o viceversa, in modo che alla chiusura dello stampo 19, 20 corrisponda anche l’accostamento tra corpo e coperchio di valvola per la chiusura di questa. The suction valve must be applied to a die-casting mold -Fig.3- bearing at least an impression 18 of the piece to be formed. The valve body 11 must be fixed to the movable part 19 of the mold while the cover 12 must be fixed to the fixed part 20 of the mold or vice versa, so that the closing of the mold 19, 20 also corresponds to the juxtaposition between the body and the valve cover for the closure of this.

Il corpo valvola 11 presenta da due parti opposte un passaggio d’entrata 21 -Fig.1, che si collega all’impronta 18 nello stampo 19, 20 attraverso un condotto 20',ed un foro di uscita 22 che si collega ad una pompa aspirante 23 con l'interposizione filtro 24. L’otturatore 13 è posto adiacente al foro di uscita 22 -Fig.2- in un’apposita sede 13’; il pi stone o attuatone 14 è posto a distanza dall’otturatore 13 in una rispettiva sede 14’ prevista in una parte intermedia tra entrata 21 ed uscita 22. The valve body 11 has on two opposite sides an inlet passage 21 - Fig. 1, which is connected to the impression 18 in the mold 19, 20 through a duct 20 ', and an outlet hole 22 which is connected to a pump suction 23 with filter interposition 24. The shutter 13 is placed adjacent to the outlet hole 22 -Fig.2- in a suitable seat 13 '; the piston or actuator 14 is placed at a distance from the shutter 13 in a respective seat 14 'provided in an intermediate part between inlet 21 and outlet 22.

Il passaggio di entrata 21 si biforca in due canali interni 25 che aggirano la sede 14’ del pistone o attuatone 14 senza ricongiungersi alle loro estremità distali 25’. Ancora dal passaggio di entrata 21, o indifferentemente dai canali interni 25, si diramano,in direzioni opposte, due canali esterni 26 che raggiungono la sede 13’ dell‘otturatore 13 da lati opposti. Ogni canale esterno 26 ha una sua parte prossimale 26’ rastremata, meglio appiattita avvero meno profonda, con una sezione pari circa ad un terzo di quella del canale esterno da cui si dirama.Per la loro rimanente parte,i canali esterni 26 hanno una sezione circa uguale a quella dei canali interni 25. Inoltre, ogni canale esterno 26, per aumentarne la lunghezza complessiva, può avere almeno una deviazione intermedia 26" a V o di altra forma. Nell’area dell'otturatore i canali esterni diminuiscono di profondità almeno del 30%. The inlet passage 21 forks into two internal channels 25 which go around the seat 14 'of the piston or actuated 14 without rejoining their distal ends 25'. Again from the inlet passage 21, or indifferently from the internal channels 25, two external channels 26 branch out in opposite directions, reaching the seat 13 'of the shutter 13 from opposite sides. Each external channel 26 has a tapered proximal part 26 ', better flattened or less deep, with a section equal to about one third of that of the external channel from which it branches. For their remaining part, the external channels 26 have a section approximately equal to that of the internal channels 25. Furthermore, each external channel 26, to increase its overall length, can have at least one intermediate deviation 26 "in a V or other shape. In the shutter area the external channels decrease in depth at least 30%.

Ogni canale interno 25, in una sua parte intermedia, comunica, attraverso un ramo interno 27 con la sede 14’ del pistone o attuatore 14. Preferibilmente, ogni ramo interno 27 si riduce di profondità e/o di larghezza dal rispettivo canale verso la sede 14’. Each internal channel 25, in an intermediate part thereof, communicates, through an internal branch 27 with the seat 14 'of the piston or actuator 14. Preferably, each internal branch 27 is reduced in depth and / or width from the respective channel towards the seat 14 '.

L'estremità distale 25',o comunque una parte di ogni canale interno 25 a monte del ramo interno 27, comunica con una parte intermedia del collaterale canale esterno 26 attraverso un primo canale laminare retroflesso 28 che confluisce in detto canale esterno con un'angolazione inferiore a circa 60° in direzione contraria al flusso del fluido nel canale esterno medesimo. Per "laminare" si intende qui un canale avente una profondità ben minore della sua larghezza così da maggiorare le superfici di scambio termico con il corpo valvola per il raffreddamento del fluido passante nel canale più di quanto non avvenga negli altri canali dove profondità ed altezza possono non essere uguali ma comparabili. The distal end 25 ', or in any case a part of each internal channel 25 upstream of the internal branch 27, communicates with an intermediate part of the collateral external channel 26 through a first retroflexed laminar channel 28 which flows into said external channel at an angle less than about 60 ° in the opposite direction to the flow of the fluid in the external channel itself. By "laminar" we mean here a channel having a depth much less than its width so as to increase the heat exchange surfaces with the valve body for cooling the fluid passing through the channel more than in the other channels where depth and height can not be the same but comparable.

La sezione dì ogni primo canale retroflesso 28 è inferiore a quella dei canali sia interno 25 sia esterno 26 che essa collega ed è comunque non superiore al 20-30% circa della sezione del passaggio di entrata 21. Inoltre ogni primo canale retroflesso 28 può avere vantaggiosamente un andamento biconico con una parte rastremata nella sua parte intermedia. Ciò in modo da aumentare la velocità del fluido diretto al canale laterale e rivolto a contrastare l’avanzata del metallo percorrente quest’ultimo verso l’otturatore 13. The section of each first retroflexed channel 28 is smaller than that of both the internal 25 and external 26 channels that it connects and is in any case not greater than about 20-30% of the section of the inlet passage 21. Furthermore, each first retroflexed channel 28 can have advantageously a biconical course with a tapered part in its intermediate part. This is in order to increase the speed of the fluid directed to the side channel and aimed at counteracting the advance of the metal along the latter towards the shutter 13.

Come rappresentato nella Fig.1, anche una parte intermedia di ogni canale interno 25 può essere collegata al collaterale canale esterno 26 attraverso un secondo canale laminare retroflesso 29 circa parallelo al primo 28. Ciò permette dì aumentare ulteriormente lo scambio termico del metallo fluido con il corpo valvola, di ridurre la temperatura di tale metallo e di contrastare ulteriormente il flusso di metallo nel canale laterale. Un tale secondo canale retroflesso 29 avrà una sezione minore del primo canale retroflesso 28. Quando è previsto anche un secondo canale retroflesso 29 tra un canale interno ed un canale esterno collaterali, il primo canale retroflesso 28 avrà una sezione almeno uguale alla somma delle sezioni del secondo canale retroflesso e della parte prossimale 26' del canale esterno. As shown in Fig.1, also an intermediate part of each internal channel 25 can be connected to the collateral external channel 26 through a second retroflexed laminar channel 29 approximately parallel to the first 28. This allows to further increase the heat exchange of the fluid metal with the valve body, to reduce the temperature of this metal and to further oppose the flow of metal in the side channel. Such a second retroflex channel 29 will have a smaller section than the first retroflex channel 28. When a second retroflex channel 29 is also provided between an internal and an external collateral channel, the first retroflex channel 28 will have a section at least equal to the sum of the sections of the second canal retroflexed and of the proximal part 26 'of the external canal.

Le frecce sulla Fig.1 indica il flusso di metallo fuso.e di gas che passa nella valvola collegata alla pompa di aspirazione, proveniente dallo stampo durante la pressofusione. Un tale flusso entra nella valvola dall’entrata 21 ed è obbligato a percorrere prevalentemente i canali interni 25 e per il resto i canali esterni 26, raffreddandosi progressivamente. Dai canali interni, il flusso metallico è poi obbligato a percorrere anche i rami interni 27 verso l’attuatore 13 ed il o i canali laminari retroflessi 28, 29 verso i canali esterni 26 e con questi verso l’otturatore per scaricare aria e gas. The arrows on Fig. 1 indicate the flow of molten metal and gas passing through the valve connected to the suction pump, coming from the mold during die casting. Such a flow enters the valve from inlet 21 and is forced to travel mainly through the internal channels 25 and for the rest the external channels 26, gradually cooling down. From the internal channels, the metal flow is then forced to travel also the internal branches 27 towards the actuator 13 and the retroflexed laminar channels 28, 29 towards the external channels 26 and with these towards the shutter to discharge air and gas.

Il raffreddamento del corpo valvola e la suddivisione del flusso di metallo tra canali interni 25 ed esterni 26 attraverso i canali laminari retroflessi 28, 29 contribuisce a diminuire la temperatura e la velocità del fluido. Il risultato è, da un lato, di aumentare la spinta sul pistone o attuatone 14 destinato a chiudere l’otturatore e, d’altro lato, di limitare il flusso e i trafilamenti di metallo a livello dell’otturatore quando questo è chiuso, conseguendo così i vantaggi sopra riferiti in ordine all’efficienza e alla durata nel tempo della valvola. The cooling of the valve body and the subdivision of the metal flow between internal 25 and external 26 channels through the retroflexed laminar channels 28, 29 helps to decrease the temperature and the velocity of the fluid. The result is, on the one hand, to increase the thrust on the piston or actuator 14 intended to close the shutter and, on the other hand, to limit the flow and leakage of metal at the level of the shutter when it is closed, thus achieving the advantages referred to above in terms of efficiency and duration over time of the valve.

Da notare infine che fermo restando il principio e lo scopo generale della distribuzione del flusso di fluido nella valvola, i canali interni, esterni e retroflessi potranno anche avere andamenti e form diverse da quelli rappresentati nella Fig.1 senz con ciò uscire dall’ambito del trovato. Talune di queste configurazioni alternative sono rappresentate nelle Figg.4, 5 e 6. Finally, it should be noted that without prejudice to the principle and the general purpose of the distribution of the fluid flow in the valve, the internal, external and retroflex channels may also have different trends and shapes from those shown in Fig. 1 without thereby leaving the scope of the found. Some of these alternative configurations are shown in Figs. 4, 5 and 6.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I j .. Suction valve for discharging air and gas from molds for die-casting of copper alloys, aluminum and aluminum alloys, comprising a complementary valve body (11) and cover (12), where the valve body has a passage inlet (21) for a flow of molten metal, air and gas coming from the mold and an outlet hole (22) for air and gas connected to a suction pump through a filter, and where to the outlet hole (22 ) a shutter (13), normally open, is coordinated, controlled for its closure by a piston or actuator (15) when it is reached and stressed by the flow of metal coming from the mold, said control piston (15) being connected to said shutter through the return lever (14), characterized by the fact that in the plane between the valve body (11) and the cover (12) there are two internal channels (25) which fork from the inlet passage (21) and which bypass the area piston or actuator (14) without rejoining a their distal ends, two external channels (26) which branch in opposite directions from said inlet passage (21) or from said internal channels (25) and which reach the obturator area (13) from opposite sides, at least a first laminar channel retroflexed (28) from an internal channel (25) to a collateral external channel (26) and confluent in this external channel at an angle contrary to the flow of the fluid in the external channel itself, and an internal branch (27) from each internal channel (25) to the area of the piston or actuator (14), said internal branch being upstream of the first retroflexed laminar channel (27) considering the direction of the flow in this channel.

2. Valve according to claim 1, wherein said internal channels (25) and said external channels (26) have an approximately equal section and each first laminar retroflex channel (28) has a section smaller than that of each of the internal channels and external (25, 26), said first retroflex channel (28) having a depth much less than its width.

Valve according to claims 1 and 2, wherein each first retroflexed laminar channel (28) has a section not exceeding 30% of the section of the inlet passage (21).

4. Valve according to claims 1-3, wherein each first retroflexed laminar channel (28) flows into the respective external channel (26) at an angle not exceeding 60 ° in the opposite direction to the flow of fluid in said external channel.

5. Valve according to claims 1-4, in which each first retroflexed laminar channel (28) has a biconical course with a tapered region in an intermediate part thereof.

6. Valve according to any one of claims 1-5, in which the proximal part (26 ') of each external channel is tapered or less deep than the remaining part.

7. Valve according to any one of claims. 1-6, where each external channel has at least one deviation (26 ") to increase its length.

Valve according to any one of the preceding claims, wherein each internal branch (27) has a depth and / or width which reduces starting from the internal channel (25) towards the area of the piston or actuator (14).

9. Valve according to the preceding claims, further comprising a second retroflexed laminar channel between an internal channel (25) and a collateral external channel, said second retroflexed channel being smaller in section than the first retroflexed channel (28).

10. valve according to claim 9, wherein each first retroflexed laminar channel has a section at least equal to the sum of the sections of the second retroflexed laminar channel and the proximal part (26 ') of the external channel.

11. Valve according to any previous claim in which each side channel in the shutter area has a depth reduced by at least 30% compared to the remaining part of the channel itself.

12. Suction valve to discharge air and gas from the molds for die casting. as substantially described above, illustrated and claimed for the specified purposes