KR20120098820A - 다이주조 기기용 주조 유닛 - Google Patents

Abstract

다이주조 기기용 주조 유닛.
본 발명은 다이주조 기기용 주조 유닛에 대한 것으로서, 상기 주조 유닛은 주물로 채워지고 주물 주입구(8) 및 주물 배출구(9)를 구비하는 주조실(1)을 갖는 주조실 몸체(1), 압력하에서 상기 주물 배출구를 통해 상기 주물을 상기 주조실로부터 배출하기 위해 상기 주조실에서 장축 방향으로 전방 이동할 수 있고 그리고 후방 이동할 수 있어 상기 주물이 상기 주물 주입구를 통해 상기 주조실 내로 공급될 수 있도록 하는 주조 피스톤(4)을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 주조 피스톤(4)은 상기 주조실 몸체(1)의 관통-통로(5)를 통해 외부로부터 상기 주조실(2) 안으로 신장하고, 상기 주조실 몸체의 내부 단면(D)보다 적절히 작은 상기 주조 피스톤의 외부 단면(d)에 의해서 상기 주조실의 자유 공간(6) 영역이 상기 주조실 안으로 전방 이동한 상기 주조 피스톤의 외부 측면 및 상기 주조 피스톤의 장축 방향에 대해서 가로로 상기 외부 측면에 대향 하여 놓인 상기 조주실 몸체(1)의 내부 벽 표면(1c) 사이에 형성된다.
금속 다이주조 기기용 용도

Description

다이주조 기기용 주조 유닛{Casting unit for diecasting machine}

본 발명은 다이주조 기기에 사용하기 위한 주조 유닛에 대한 것으로서, 이 주조 유닛은 주조실 몸통(casting chamber body) 및 주조 피스톤을 포함한다. 주조실 몸통은 주물로 채워질 수 있는 주조실(casting chambe), 주물 주입구 및 주물 배출구를 구비한다. 주조 피스톤은 주물 배출구를 통해 가압 되는 주조실로부터 주물을 배출하기 위해 주조실의 주조 피스톤의 장축 방향에서 전후방으로 이동할 수 있고 이에 따라 주물이 주물 주입구를 통해 주조실 내에 공급될 수 있다.

주조 유닛은 일반적으로, 온실(hot-chamber) 또는 냉실(cold-chamber) 같은 대응하는 다이주조 기기에서 주조 피스톤의 작동에 의해서, 용탕(molten metal)을 고속 및 고압력으로 주조실에서 다이 공동(cavity)으로 나른다. 다이 공동에서 원하는 금속 주조가 용탕 응고에 의해서 형성된다. 주물, 예를 들어 아연, 알루미늄 또는 마그네슘 합금들 및 주조될 주물에 따라서, 주조 유닛은 용탕의 고온 및 고압, 예를 들어 600℃ 및 1000bar 이상의 온도 및 압력을 견뎌야 하며, 이로 인해 특별한 구조상의 디자인 조치가 필요하다.

통상의 주조 유닛의 경우, 주조 피스톤은 스풀(spool)로 형성되고, 중공 실린더 주조실 몸체에서 축 방향에서 전후방으로 움직일 수 있고, 그 외부 단면은 주조실 몸체의 내부 단면에 대응한다. 즉, 이 스풀은 주조실의 축 방향으로 이동 가능한 끝벽(end wall)을 형성하고, 주조실 용적을 다양하게 결정한다. 통상의 주조 피스톤은 예를 들어 피스톤의 외부 원주 상에 배열된 밀봉 수단의 도움으로 주조실 몸통의 내부 단면에 대응하는 그 내부 단면에 의해 끝 단면에서 주조실 용적을 봉쇄한다. 주조실과 마주하지 않는 주조 피스톤의 단면보다 작은 단면을 갖는 피스톤 샤프트를 통해 주조 피스톤의 힘 전달이 발생한다. 주소 피스톤 샤프트는 예를 들어 주조실 몸체 내의 관련된 관통-통로(through-passage)를 통과하여 주조실 몸체 밖으로 연결될 수 있고, 이 관통-통로는 피스톤 샤프트의 단면에 대응하는 단면을 가지며 주조 피스톤의 외부 단면 및 실린더형 주조실 몸체의 내부 단면보다 작다.

통상의 여러 주조 유닛은 예를 들어 독일 공개 특허출원 DE 10 2005 009 669 A1, DE 195 44 716 A1 및 DE 43 16 927 A1 및 특허 명세서 EP 1 483 074 B1에 개시되어 있다.

스풀 형의 주조 유닛은 몇몇 기술상의 도전과제를 제시한다. 하나의 문제점은 이른바 표면 응고 효과이다. 비교적 차가운 주조실 몸체의 실린더 벽이 용탕 물질을 내부 벽 상에 굳게 하고 2차원 면적 접촉하는 밀봉 부재에서 주조 피스톤의 운동을 교란시키거나 방해할 수 있다. 더욱이, 주소 피스톤이 후퇴할 때 주조실에는 주물뿐만 아니라 공기도 때때로 있는바, 이는 다이 충진 동작 동안 즉 주조 피스톤을 전방으로 움직일 때 다시 배출되어야 하며 그렇지 않으면 용탕 물질이 산화되는 문제점을 야기할 수 있다.

본 발명은 전술한 통상의 스풀형 주조 유닛의 단점들을 제거 또는 적어도 감소시킬 수 있는 다이주조 기기용 주조 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 특허청구범위 청구항 1의 특징을 갖는 주조 유닛을 제공한다. 이 같은 주조 유닛에서, 주조 피스톤이 주조실 몸체 밖으로부터 안으로 관통-통로를 통해 확장하고, 주조실의 자유 공간의 영역이 주조실 내부로 전방으로 이동하는 주조 피스톤의 외부 측면 및 주조 피스톤의 장축 방향에 관하여 가로로 상기 외부 측면 맞은편에 놓인 주조실 몸체의 내부 벽면 사이에, 주조 피스톤의 외부 단면이 주조실 몸체의 내부 단면보다 작은 것에 의해서, 형성된다.

다시 말하면, 본 발명에 따른 주조 유닛의 경우, 주조 피스톤은 변위형(displacement type)으로 이는 주조실 내부로 전방 이동하는 것에 의해서 주조실 용적을 줄이며, 통상의 스풀에서 발생하는 전체 표면적을 덮는 밀봉 방식으로 주조 피스톤의 외부 단면이 주조실 몸체의 내부 단면에 대해서 놓이는 방식을 피한다. 자유 공간을 남겨 둠으로써, 예를 들어 표면 응고 효과의 결과로 인해 발생하는 주소 피스톤의 외부 단면 및 주조 피스톤의 장축 방향에 관하여 가로로 맞은편에 놓인 주소실 몸체의 내부 단면 사이의 마찰을 피할 수 있다. 따라서, 2-차원, 표면-영역 마찰 접촉에 의해 야기되는 마찰 문제는 국소적으로 제한되어 관통-통로에만 국한된다. 이는 통상의 스풀형에서 발생하는 주조 피스톤의 외부 단면 영역 및 주조실 몸체의 내부 단면 영역 사이의 변위 전체 길이를 따른 종래의 마찰에 비해서 더 쉽게 제어될 수 있다. 필요하면, 단지 1-차원, 선형 또는 0-차원, 반점형 안내 접촉이 주조 피스톤 및 주조실 구분벽(delimiting wall) 사이에 유지될 수 있다. 더욱이, 이 같은 본 발명에 따른 주조 유닛 디자인은, 대기 공기가 주조실에 들어가는 것 없이, 주조실을 항상 주물로 완전히 채우는 것을 제공하는 비교적 쉬운 방식이다.

본 발명의 실시 예에서, 주물 주입구는 자유 공간 영역 내로 그리고/또는 주조실의 주물 배출구 내로 개구 한다. 이는 중요한 이점을 제공하는데, 주조 피스톤이 심지어 전방으로 최대로 이동하여도, 주조실 주입구는 주조 피스톤에 의해 막히지 않는다. 따라서, 주조 피스톤이 전방으로 최대로 이동된 위치에서 후방으로 이동하기 시작하는 시점에서도, 주물이 이미 주입구를 통해 주조실 내로 공급되어 있다. 이와는 대조적으로, 통상의 스풀형 주조 유닛에서는, 주조 주입구는 일반적으로 전방으로 이동한 주조 피스톤에 의해서 막히고, 주조 피스톤이 전방으로 최대한 이동한 상태에서 후방으로 어느 정도 이동했을 때에만 열린다. 본 발명의 주조 유닛은 따라서 비교적 균일하게, 균질하게 주물을 주조실에 투입할 수 있고 따라서 주조 피스톤이 후퇴할 때 주물 배출구에서 원치않은 교란 및 원치않는 대기 공기의 유입을 피할 수 있다. 주조실은 따라서 항상 쉽게 주물로 완전히 채워지는 상태로 유지될 수 있다.

더 세련된 실시 예에서, 주물 주입구 그리고/또는 이것에 할당된 주물 공급 라인에 차단 부재가 구비될 수 있으며, 이 차단 부재는 주물이 주물 주입구를 통해 주조실을 빠져나가는 것을 방지한다. 필요 및 적요에 따라, 이는 예를 들어 적절한 체크 밸브 같은 종래 알려진 형태의 능동적으로 또는 수동적으로 동작하는 차단 부재일 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 주조실 몸체는 중공 실린더를 구비하고, 관통-통로가 주조실 몸체의 최 끝단에 제공된다. 주조 피스톤은 예를 들어 중공 실린더의 장축에 평행한 피스톤의 장축으로 관통-통로를 통해 주조실 안으로 확장할 수 있다. 더 세련된 실시 예에서, 주물 배출구 그리고/또는 주물 주입구가 관통-통로로부터 맞은편인 중공 실린더의 최 끝단 또는 중공 실린더의 실린더 측면 위에 제공될 수 있다. 이 같은 위치 결정(measure)은, 주조실 내에 제공될 주물 및 압력으로 다이 공동으로 배출될 수 있는 주물이 양호하게 흐르도록 하는데 기여한다.

본 발명의 실시 예에서, 안내 슬리브가 주조 피스톤을 위해 제공될 수 있다. 안내 슬리브는 주조실과 마주하지 않는 관통-통로의 외부 측면으로부터 밖으로 확장하여 주조실 내부로 확장하고 그리고/또는 주조실과 마주하는 관동-경로의 내부 측면으로부터 확장하여 주조실 내부로 확장한다. 이 같은 안내 슬리브로 인해, 주조 피스톤은 그 전후방 운동 중에 추가로 지지 될 수 있고 안내될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 주조 피스톤 통로를 밀봉하기 위한 밀봉 부재가 제공된다. 이를 구현하기 위한 가능한 한 방법에서, 밀봉 부재는 주조실을 마주하는 안내 슬리브의 관통-통로의 내부 측면에 정렬된다. 이 같은 밀봉 부재의 정렬에 따른 이점은, 응고 효과가 이 영역에서 발생하고, 주조 피스톤 및 주조실 몸체의 내부 측벽 사이에 마찰 효과를 야기하지 않으면서, 주조 피스톤이 전방으로 이동할 때 아무런 문제가 없이, 응고된 용탕이 주조실 내로 되돌아 올 수 있는 것이다. 또한 주조 피스톤이 후방 이동할 때, 관통-통로의 내부 측면 위에서 또는 밀봉 부재 영역의 안내 슬리브 위에서 응고될 가능성이 있는 용융 물질이, 주조 피스톤의 전방 이동과 대조적으로, 단지 이 후방 이동이 실질적으로 압력 없이 일어날 수 있다는 이유만으로, 어떠한 문제도 야기하지 않는다. 이는, 왜냐하면 주조 피스톤의 후방 이동 중에, 주조실의 주물이, 주조 피스톤이 전장으로 이동할 때 다이-충진 상태 중에 만연한 높은 압력 하에 있는 것이 아니라, 압력을 받지 않거나 기껏해야 훨씬 낮은 공급 압력을 받기 때문이며, 이는 선택사항으로 주조실을 주물로 다시 채우는데 사용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 능동적으로 주소 피스톤의 온도를 제어하는 주조 피스톤 온도 제어 장치는 적어도 어떤 영역에 제공된다. 따라서, 요구 및 응용에 따라, 주조 피스톤의 온도에 능동적인 영향을 주는 것이 가능하며, 각각 주조실에 있는 피스톤의 일부는 주조실에 존재하는 뜨거운 주물의 온도에 영향을 받는다. 이 실시 예의 세련된 실시 예에서, 주조 피스톤 온도 제어 장치는 주조 피스톤의 길이의 적어도 일부를 따라 미리 결정된 온도 프로파일에 따라 주조 피스톤의 온도가 능동적으로 제어되는 것이 가능하도록 설계된다. 예를 들어, 이는 주조 피스톤을 따라 온도 구배를 야기는, 주조실 내의 뜨거운 주물이 피스톤에 기치는 온도 영향을 부분적으로 또는 완전히 보상하는 것을 수반한다.

본 발명의 실시 예에서, 주조실의 온도를 능동적으로 제어하는 주조실 온도 제어 장치가 제공된다. 이는 예를 들어 주조실에서 용탕 응고를 방지하기 위해 또는 주조실에서 주물이 상대적으로 균질한 온도 분포가 되는 것을 달성하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 주조 유닛은 보조 환형 그루브 및 보조 채널을 구비한다. 보조 환경 그루브는 관통-통로의 내부 측면 위에 또는 주조 피스톤을 대면하는 안내 슬리브 위에 위치하고, 보조 채널은 보조 환형 그루브로부터 주조실 몸체의 외부 측면으로 연결된다. 만약 일부 용탕 또는 다른 유체가 예를 들어 마모로 인해 주조 피스톤 및 관통-통로 또는 안내 슬리브 사이에 있으면, 이는 보조 환경 구루브 및 보조 채널을 통한 제어된 방식으로 외부로 인도될 수 있다.

본 발명의 이로운 실시 예는 아래에 기술되고 도면들에 묘사된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 응고 효과의 결과로 인해 발생하는 주소 피스톤의 외부 단면 및 주조 피스톤의 장축 방향에 관하여 가로로 맞은편에 놓인 주소실 몸체의 내부 단면 사이의 마찰을 피할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 주조실은 쉽게 주물로 완전히 채워지는 상태로 유지될 수 있다.

도 1은 다이주조용 기기를 위한 주조 유닛의 개략적인 측면을 도시한다.
도 2는 도 1에 대응하며, 보조 환경 그루브 및 보조 채널이 구비된 주조 유닛에 대한 변형을 도시한다.
도 3은 도 2에 대응하며, 주물 주입구가 주조실의 자유 공간 영역 대신에 주물 배출구 영역 내로 개구한 주조 유닛에 대한 변형을 도시한다.
도 4는 도 2에 대응하며, 주조 피스톤 안내 슬리브가 주조실로부터 밖으로 신장하는 대신 주로 주조실 내로 신장하고 있는 주조 유닛을 도시한다.
도 5는 도 4에 대응하며, 능동적인 주조실 온도 제어가 없는 주조 유닛에 대한 변형을 도시한다.

도 1에 개략적으로 도시된 주조 유닛(casting unit)은 관련된 다이주조 기기(diecasting machine)에서 액체 및 부분적인 액체 용탕의 가공에 특별히 적합하다. 액체 또는 부분적인 액체 용탕으로 주석, 아연, 납, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 강철 또는 구리 또는 이들 금속 다수의 합금, 다수 금속의 혼합물 및 이들 물질에 선택적으로 입자들이 혼합된 혼합물이 있다. 주조 유닛은, 요구 및 응용에 따라 특히 다이주조 기기 종류에 따라, 예를 들어 이른바 수직 또는 수평 주조 유닛으로 해당 주조 기기에 꼭 들어맞게 체결될 수 있다. 주조 유닛은 주조실 몸체(casting chamber body)(1)를 구비한다. 주조실 몸체(1)는 예를 들어 중공 실린더(hollow cylinder)(1a)를 구비하여 그 내부와 함께 주조실(casting chamber)(2)을 형성한다. 도 1의 우측에서 일 끝 단면(end face)에 주물(casting material) 배출구(3)가 구비되고, 이를 통해 주물이 주조실(2) 밖으로 통상의 방법으로 나와 다이 공동(die cavity) 안으로 이동되며, 다이 공동은 보통의 방식으로 다이주조 기기의 고정된 다이 반쪽과 움직이는 다이 반쪽에 의해서 형성되고 가공되는 주조의 윤곽을 정의한다.

더욱이, 주조 유닛은 주조 피스톤(4)을 포함한다. 주조 피스톤(4)은 늘어난 변위 피스톤으로 구현되고 외부로부터 주조실(2)의 내부로 주조실 몸체(1)의 관통-통로(through-passage)(5)를 통과하여 연장한다. 도시된 실시 예에서, 관통-통로(5)는 주물 배출구(3)의 맞은편인, 중공 주조실 몸체(1)의 일 끝 단면에 제공되는 데, 정확히 말해 주조실의 중공 실린더(1)의 장축(1b)에 대해서 중심인 배출구(3)와 유사하게 제공된다. 주소 피스톤(4)은, 장축(4a)이 중공 실린더의 장축(1b)과 일치하면서 축 방향으로 전후방 이동이 가능하도록 유지되는데, 이중 화살표 B로 운동이 표시된 것 같이, 도 1에서 뒤쪽 끝단 위치에서 보인다.

주조 피스톤(4)은 외부 직경(d)을 갖는데, 이 외부 직경(d)은, 주조 피스톤(4) 중에서 주조실(2) 내로 또는 관통-통로(5)를 통과하여 이동할 수 있는 부분의 적어도 일부에서 주조 피스톤(4)의 일부에서, 일정하며 관통-통로(5)의 직경에 실질적으로 대응한다. 이 같은 주조 피스톤(4)의 일부는 약간 원뿔 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 적절한 밀봉이 제공된다. 비교하면, 주조실의 중공 실린더(1a)는 주조 피스톤(4)의 외부 직경(d) 보다 넓은 내부 직경 D, 즉, D>d 을 가지며, 따라서, 전방으로 이동하여 주조실 내부에 위치한 주조 피스톤(4)의 일부와 방사상으로 대향 하는 주조실 벽 사이에 환경 간극(annular gap)(6)이 주조실의 자유 공간 영역으로 존재하며, 이는 주조 피스톤(4)에 의해 차단되지 않기 때문에 영구히 주조실 체적의 일부를 형성한다. 다시 말해서, 도 1에서 점선으로 표시된 전진한 주조 피스톤 위치(4')에서, 주조 피스톤(4)의 외부 측면(4b) 및 중공 실린더형 주조실 몸체(1)의 내벽 표면(1c)은 방사상의 자유 공간 거리 D-d를 두고 서로 대향 하며, 이에 따라 형성된 자유 공간의 환경 간극(6)은 작동 중에 주조실(2)에 위치한 주물로 영구히 채워진다. 주조 피스톤(4)은 주조실(2) 내로 이동하지 않는 뒤쪽 부분(rear portion)에 임의의 형태의 단면을 예를 들어 계단형 또는 원뿔형 단면 구성을 가질 수 있다.

뒤쪽 피스톤 끝 위치에서, 주조실 측에 있는 주조 피스톤(4)의 다른 최 끝단(4c)은 주조실(2)에서 관통-통로(5)로부터 짧은 거리에 있다. 이 뒤쪽 끝 위치로부터, 주조 피스톤(4)은 관련된 다이 충진 동작에서 각각의 경우에 원하는 양의 액체 또는 부분적으로 액체인 주물이 주조실(2)부터 배출되어 다이 공동으로 들어가도록 전방으로 이동할 수 있으며, 즉, 방출되는 주물의 양은 주조실(2) 내로 이동한 주조 피스톤(4) 부분의 부피와 동일하다. 최대로, 주조 피스톤(4)은 그 전장 끝단(4c)이 주물 배출구(3)가 위치한 끝단 면에서의 주조실 몸체(1)의 내벽에 도달할 때까지 가능한 멀리 전방으로 이동할 수 있으며, 이때, 피스톤 직경 d는 주물 배출구(3) 직경 보다 크다. 주물 배출구(3)의 직경이 주조 피스톤(4) 직경(d)보다 크게 하는 것도 예상할 수 있다. 이 경우, 만약 응용을 위해 적절하다면, 주조 피스톤(4)은 그 최 끝단(4c)이 전방으로 이동하여 주물 배출구로 이동할 수 있다. 주조 피스톤(4)의 전방 끝은 주조 피스톤을 위한 통상적인 구동 스트로크에 의해 또는 대응하는 제한 멈춤(limiting stop)에 의해 정의될 수 있다.

주물은 중공 실린더(1a)의 실린더 측면에 만들어진 주물 공급 라인(7) 및 관련된 주물 주입구(8)를 통해 주조실(2)에 공급될 수 있다. 이로써, 주물 주입구(8)는 주조실(2)의 자유 공간 영역으로 환경 간극 형태로 개구 하며, 따라서 전방 이동한 주조 피스톤(4)에 의해 차단되지 않는다. 이 주물 주입구(8) 및/또는 주물 공급 라인(7)에 능동적으로 또는 수동적으로 작용하는 차단 부재(9)가 제공되며, 이것으로 인해, 주조 피스톤(4)이 주조실(2)로 전방 이동할, 주조실 내에 위치한 주물이 주물 주입구(8)를 통해 탈출할 수 있다.

관통-통로(5)를 통과하는 주조 피스톤(4)의 밀봉을 위해서, 밀봉 부재(10)가 예를 들어 밀봉 고무 또는 금속 링이 주조실 측의 관통-통로(5)의 내부 측면 상에 제공될 수 있다. 밀봉 부재(10)는 바람직하게는 주조실(2)의 주물의 압력하에서 통과하는 주조 피스톤(4)에 대해 예를 들어 적절히 형성된 밀봉립(sealing lip) 부재로 밀봉하는 방식으로 압력을 가하고 그리고/또는 관통-통로(5) 내에 놓여 지거나 삽입된다. 요구에 따라서, 적절한 기하학적 구조의 탄성 또는 비탄성 형태가 밀봉 부재(4)로 사용될 수 있다.

축 방향으로 이동가능한 주조 피스톤(4)의 안내를 위해서, 피스톤 직경(d)에 대응하는 내부 직경을 갖는 안내 슬리브(11)가 제공되며, 도면에서는 주조실 몸체(1)의 축 방향으로 연속 또는 플랜지(flange)로 구현된다. 동시에, 도시된 실시 예의 안내 슬리브(11)는 안내 슬리브 온도 제어 장치(12)를 수용한다. 안내 슬리브 온도 제어 장치(12)는 능동적인 안내 슬리브 온도 제어를 제공하고 도시된 바와 같이 관통-통로(5)의 영역 내로 축 방향으로 신장한다. 온도 제어 장치(12)는 또한 안내 슬리브(11)에서 안내되는 주조 피스톤(4)의 온도를 제어하는데 기여할 수 있다. 예를 들어 온도 제어 장치(12)는 안내 슬리브(11) 또는 관통-통로(15)의 대응하는 영역에서 주조 피스톤(4)을 축 방향으로 감싸는 온도 제어 채널을 통해 제공되는 액체 또는 가스 온도 제어 매체 형태일 수 있다.

능동적인 주조 피스톤 온도 제어를 위해서, 대응하는 주조 피스톤 온도 제어 장치(14)가 제공될 수 있는데, 이는 주조 피스톤(14) 그 자체에서 신장하는 하나 또는 그 이상의 온도 제어 채널(14a)을 통해 제공되는 액체 또는 가스 온도 제어 매체 형태일 수 있다.

도시된 실시 예에서, 주조 피스톤 온도 제어 장치(14)는 온도 제어 관(15)에 의해 구현되며, 이 온도 제어 관(15)은 중공 실린더로 구현된 주조 피스톤(4)의 내부 공간(16) 내로 장축 방향으로 중심에 삽입되며, 이는 온도 제어 관(15)과 주조 피스톤의 내부 벽 사이에 환경 간극을 형성한다. 환형 간극은 제1 온도 제어 채널에 해당하고 온도 제어 관(15)은 제2 온도 제어 채널에 해당하며, 이로써 온도 제어 매체가 두 온도 제어 채널 중 하나를 경유하여 주조 피스톤의 전방 영역으로 이동하여 다른 온도 제어 채널을 통해 다시 후방으로 이동할 수 있게 된다.

이 목적을 위해서, 전술한 온도 제어 장치들(12, 14)은 해당 부분에서, 예를 들어 미리 결정된 온도 프로파일에 따라서 전방으로 이동하여 주조실로 이동할 수 있는 그 길이의 일 부분을 따라, 능동적으로 주조 피스톤(4) 또는 안내 슬리브(11)의 온도를 제어하는 데 사용될 수 있다. 특히, 이는, 요구 및 응용에 따라, 주조 피스톤(4)에서 과도한 축 방향의 온도 구배 (피스톤을 구성하는 물질이 국소적으로 서로 다른 팽창을 가지기 때문에, 관통-통로(5)에서 주조 피스톤(4)을 밀봉하는 것을 방해할 수 있음) 를 허용하기 않을 목적으로, 주조실 내로 이동할 수 있는 주조 피스톤(4)의 일부분에 용탕 주조 물질의 온도 영향에 대항하는 것을 가능하게 한다. 이를 위해, 두 개의 온도 제어 장치(12, 14)는 주조 피스톤(4)의 온도 제어 및 또한 임시방편 상 안내 슬리브(11)의 온도 제어를 위해 서로 적절히 조절될 수 있고, 다른 실시 예에서 두 온도 제어 장치(12,14) 중 하나만이 제공될 수도 있다.

주조실 온도 제어 장치(13)가 또한 제공될 수 있으며, 이것으로 인접한 주물 공급 라인(7)에 덧붙여 주물 주입구(8) 및 인접한 주물 배출 라인에 덧붙여 주물 배출구(3)와 함께 주조실(2)의 온도가 능동적으로 원하는 방식으로 제어될 수 있다. 이 목적을 위해서, 이 온도 제저 장치(3)는 또한 축 방향으로 중공 실린더(1a) 그리고/또는 주물 배출 라인을 감싸는 온도 제어 채널을 통해 흐르는 액체 또는 기체 온도 제어 매체를 갖는 형태일 수 있다. 이 온도 제어 장치(13)로, 다음 주조 동작 각을 위해 공급 라인(7)을 통해 주조실(2)에 공급되어 저장되고 주물 배출구(3)를 통해 다이-충진 동작에서 배출될 때, 과도한 온도 구배 없이 주물을 비교적 일정한 온도 레벨로 유지하는 것이 가능하다. 필요하다면, 온도 제어 장치(13)는 개별적으로 분리된 다수의 제어 가능한 온도 구역 또는 온도 제어 유닛으로 분할될 수 있다.

구조적 환경에 대한 앞선 설명으로부터 이미 분명하겠지만, 도시된 주조 유닛에서 주조 피스톤(4)은 순수 변위(displacement) 피스톤으로 의도되었는데, 주조실(2) 내로의 전진 이동은 주조실(2)에서 공동으로 방출되는 용탕의 양을 결정하며, 평상시처럼 고온 고압 하에서 주조 피스톤(4)은 그 측면이 주조실 몸체(1)의 실린더 내벽을 따라 그 표면 영역이 미끄러지지 않고 주조실(2) 내로 자유롭게 움직인다. 변위 피스톤형의 주조 유닛의 경우, 원칙적으로 주조 피스톤 및 주조실 벽 사이의 대응하는 미끄러짐 표면에 미치는 어떠한 교란하는 마찰 효과 (통상의 주조 유닛에는 내재하고 있음) 도 없다.

더욱이, 주조 피스톤(4)이 다이-충진 동작이 완료된 후에 후방으로 이동할 때, 공기가 주조실(2)로 들어가는 것을 상대적으로 쉽게 피할 수 있다. 이는 왜냐하면, 전방으로 이동한 주조 피스톤(4)이 주물 주입구(8)를 차단하지 않기 때문이며, 따라서 주조 피스톤(4)이 후방 이동할 때 주조실(2)은 즉각적으로 공급 라인(7)을 통해서 그리고 나서 차단 부재(8)의 동작으로 주물로 다시 채워질 수 있다. 이 같은 주물의 제공은 예를 들어 실질적으로 어떠한 압력도 없이 또는 낮은 압력에서 일어나며, 어쨌든, 원한다면 예를 들어 주물 주입구(3)를 통한 공기 흡입을 피할 수 있다. 각 주조 사이클의 끝단을 향한 주물 응고의 결과로 주물 배출구에서 형성하는 공기가 흡입되는 것을 방지하는 폐쇄 플러그에 의해서, 주물 보충이 향상될 수 있다.

본 발명에서 실현된 변위 피스톤 원리는 고압 형성을 용이하게 하고 주조 피스톤(4)을 용이하게 고속으로 이동하게 하여 다이 충진을 하게 하고, 닫힌 차단 부재(9)는 주물 주입구(8)를 닫힌 상태로 유지하여, 주조 피스톤(4)에 의해서만 대체된 주물이 주조실(3)이 주물 배출구(3)를 통해서 다이 공동을 채우도록 한다. 더욱이, 본 발명에 따른 주조 피스톤 구성은 피스톤 윤활유를 필요로 하지 않고 따라서, 생산된 주조에서 그에 대응하는 찌꺼기가 발생하지 않는다.

도 2 내지 도 5는 도 1의 주조 유닛의 다양한 변형 예를 도시하며, 보다 쉬은 이해를 위해서 동일한 참조번호가 동일한 구성 또는 기능적으로 등가의 구성에 사용되었으며, 이 점에서, 도 1의 주조 유닛에 대한 상술한 설명을 참조할 수 있다.

도 2에 도시된 주조 유닛은 도 1의 주조 유닛에 비해서 추가로 보조(relieving) 환경 그루브(17) 및 관련된 보조(relieving) 채널(18)을 구비한다. 이 실시 예에서, 보조 환경 그루브(17)는 안내 슬리브(11)의 내벽에, 정확하게 주조실 몸체(1)의 관통-통로(5) 및 안내 슬리브(11)의 축 방향으로 외부 최 끝단 사이 축 레벨에, 환형 고리 형태로 만들어졌다. 보조 채널(18)은 보조 환형 그루브(17)에서 연결되어 주조실(1) 외측의 외부 공간으로 연결되며, 이를 위해서 완환 채널(18)은 예를 들어 안내 슬리브(11)의 벽을 관통하는 방사상 보어로 형성될 수 있다.

보조 환형 그루브(17)는, 예를 들어 주조 피스톤(4)의 외측면의, 밀봉 부재(10)의 그리고/또는 관통-통로(5) 또는 안내 슬리브(11)의 내측면의 마모로 인해, 원치않게 주조 피스톤(4) 및 관통-통로(5) 또는 안내 슬리브(11) 사이의 개재 공간으로 침투할 수 있는 물질 예를 들어 용탕을 보조 채널(18)과 함께 누설을 배출하는 수단을 형성한다.

도 3에 나타난 주조 유닛은 도 1 및 도 2의 주조 유닛에 비해서 주물 주입구(8)이 자유 공간(6)으로 개구 하지 않고 주조실(2)의 주물 배출구(3)로 개구 하는 점에서 차이가 있다. 이 같은 주물 주입구(8)의 배치는 또한 전방 이동한 주조 피스톤(4)에 의해서 차단되지 않게 한다. 도 1 및 도 2와 관련하여 설명을 한 실시 예의 특성 및 이점은 또한 도 3에 도시된 실시 예에 동일하게 적용된다.

도 4에 나타난 주조 유닛은 도 1 및 도 2의 주조 유닛에 비해서 안내 슬리브(11')가 주조 피스톤(4)의 지지된 안내를 위해서 형성되는 점에서 차이가 있다. 이 슬리브(11')는 주조실(2) 내로 신장, 즉, 미리 결정할 수 있는 축 안내 슬리브 길이가 주조 피스톤(4) 및 주조실 내벽(1c) 사이에 있는 자유 공간 영역 내에 있도록 신장한다. 이 실시 예에서, 밀봉 부재(10)가 이 안내 슬리브(11')의 내부 최 끝단의 영역에 배열되도록 또는 최 끝단 안으로 놓여 지도록 배열된다. 본 변형 실시 예에서 선택적으로 제공될 수 있는 보조 환형 그루브(17) 및 보조 채널(18)은 주조실의 실제 중공 실린더(1a)로부터 밖으로 마주하는 주조 피스톤(4)의 안내 슬리브 지지의 상대적으로 짧은 축 부분의 영역에 위치한다.

본 변형 실시 예에서 안내 슬리브(11')의 주된 부분은 주조실(2) 내에 위치하고 따라서 거기에 존재하는 용탕에 의한 동작 중에 가열될 수 있기 때문에, 도 1 내지 도 3에 도시된 것 같은 안내 슬리브 온도 제어 장치(12)가 필요 없을 수 있다.

도 5에 도시된 주조 유닛은 주조 피스톤의 능동적인 온도 제어를 위한 온도 제어 장치(13)가 제공되지 않는 점을 제외하고는 도 4의 조주 유닛과 동일하다. 이 주조 유닛은 예를 들어 주조실(2)의 능동적인 가열을 요구하지 않은 응용분야에 적합하다. 이 변형 실시 예는 예를 들어 주조 유닛이 용융조(molten bath)에 완전히 침지되어 주조 유닛이 뜨거운 용탕, 예를 들어 주조실(2) 또는 주조실 몸체(1)를 감싸는 뜨거운 액체 용탕에 의해 수동적으로 가열되고 외부로부터 가열된다. 또한, 전술한 다른 실시 예와 마찬가지로, 주물 주입구(8)를 통해 용융조로부터 주조실(2)로 도입된 용탕은 주조실(2) 내부를 뜨겁게 유지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 변형 실시 예들이 가능하며, 도 2 내지 도 5와 관련한 다양한 변형이 조합된 변형이 가능하다. 따라서, 예를 들어, 모든 경우에서, 보조 채널(18)과 함께 보조 환경 그루브(17)가 선택적으로 존재할 수도 그렇지 않을 수도 있다. 동시에, 서술한 환형 구성에 대한 대안으로서, 보조 환경 그루브(17)는 예를 들어 나선형으로 꼬인 형태일 수 있다. 도 3에 도시된 주물 배출구(3) 영역 안으로의 주물 주입구(8)의 개구는 도 4 및 도 5의 변형 실시 예에도 제공될 수 있다. 또한, 도 5에서와 같이 주조실(2)이 능동적으로 가열되지 않는 변형에서, 도시된 것 같이 주로 주조실(2) 안으로 면접하는 안내 슬리브(11) 대신에, 도 1 내지 도 3의 변형 실시 예와 같이 주로 밖으로 면접하는 안내 슬리브(11)가 제공될 수 있다.

본 발명은 상술한 도면에 나타나 실시 예 또는 상술한 실시 예에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에서, 또 다른 변형이 제공될 수 있고 예를 들어 비-환형 단면 및 그에 따른 관통-통로를 갖는 주조 피스톤이 제공될 수 있고 그리고/또는 안내 슬리브가 주조실 몸체로부터 분리된 구성으로 예를 들어 몸체 상에 탑재된 구성으로 구현될 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 주물 주입구 및 주물 배출구는 그 위치에 따라 변할 수 있고 또는 임의의 원하는 위치에서 주조실 내로 개구할 수 있다. 주조 피스톤은 대응하는 실시 예들에서 또한 주물 배출구 그리고/또는 주물 주입구의 장축 방향에 대해서 가로축으로 주조실 내로 신장할 수 있다. 전술한 온도 제어 소자들(12, 13, 14)의 경우, 가열 소자 예를 들어 또한 전기 가열 소자를 갖는 전기 가열 소자의 경우에, 전술한 구성의 형태뿐만 아니라 통상의 기술자가 친숙한 임의의 다른 형태가 사용될 수 있다.

도시된 실시 예들에서, 자유 공간 영역은 원주 방향으로 연속한 환형 간극으로, 즉, 주조 피스톤이 지지체의 도움없이 주조실 내를 자유롭게 움직인다. 대안 실시 예에서, 주조실 내에 점 모양의 또는 선형 주조 피스톤 안내가 구비될 수 있고, 즉 이 같은 실시 예에서, 주조 피스톤의 이동 방향으로부터 가로로 대향 하는 주조실의 범위를 정하는 벽에 대해, 주조 피스톤은 하나 또는 그 이상의 선 접촉 그리고/또는 하나 또는 그 이상의 점 접촉을 따라 외부 측면에 있다. 이 경우, 여전지 주조 피스톤과 주조실 경계 벽 사이에 어느 정도의 마찰이 있지만, 종래 스풀 형에서 주조 피스톤의 외부 측면이 대향하는 주조실 벽에 대해서 2-차원 마찰 접촉 영역을 형성하는 것에 비해서, 단지 1-차원 선 접촉 또는 0 차원 점 접촉 수단만이 있다. 따라서, 도시된 실시 예는 선 접촉 측면으로 변형되어, 예를 들어 중공 실린더의 내부 벽(1c) 또는 주조 피스톤의 외부 측면 표면(4b)에 안내 능선들(ridge)이 제공되고, 이 안내 능선은 원주 주위로 분포 배열되고 축 방향 성분으로 신장하고 주조 피스톤(4)을 그 축 방향 이동에서 주조실(2) 내에 안내되도록 한다. 이 같은 안내 능선들은 환형 간극(6)의 자유 공간을 다수의 대응하는 세그먼트로 나눈다.

Claims (11)

1. 주물로 채워지고 주물 주입구(8) 및 주물 배출구(9)를 구비하는 주조실(1)을 갖는 주조실 몸체(1),
   압력하에서 상기 주물 배출구를 통해 상기 주물을 상기 주조실로부터 배출하기 위해 상기 주조실에서 장축 방향으로 전방 이동할 수 있고 그리고 후방 이동할 수 있어 상기 주물이 상기 주물 주입구를 통해 상기 주조실 내로 공급될 수 있도록 하는 주조 피스톤(4)을 포함하는 다이주조 기기용 주조 유닛으로서,
   상기 주조 피스톤(4)은 상기 주조실 몸체(1)의 관통-통로(5)를 통해 외부로부터 상기 주조실(2) 안으로 신장하고, 상기 주조실 몸체의 내부 단면(D)보다 적절히 작은 상기 주조 피스톤의 외부 단면(d)에 의해서 상기 주조실의 자유 공간(6) 영역이 상기 주조실 안으로 전방 이동한 상기 주조 피스톤의 외부 측면 및 상기 주조 피스톤의 장축 방향에 대해서 가로로 상기 외부 측면에 대향 하여 놓인 상기 조주실 몸체(1)의 내부 벽 표면(1c) 사이에 형성되는 다이주조 기기용 주조 유닛.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 주물 주입구는 상기 자유 공간 영역 그리고/또는 상기 주물 배출구 안으로 개구 하는 다이주조 기기용 주조 유닛.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 주물 주입구 및/또는 상기 주물 주입구에 연결된 주물 공급 라인(7)에 차단 부재(90)가 구비되고, 상기 차단 부재(9)는 주물이 주조실로부터 상기 주물 주입구를 통해 탈출하는 것을 방지하는 다이주조 기기용 주조 유닛.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 주조실 몸체는 중공 실린더(1a)를 구비하고 상기 관통-통로는 상기 중공 실린더의 최 끝단에 제공되는 다이주조 기기용 주조 유닛.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 주물 배출구 및/또는 상기 주물 주입구는 상기 관통-통로에 대향 하는 상기 중공 실린더의 최 끝단에 또는 상기 중공 실린더의 실린더 측면 상에 구비되는 다이주조 기기용 주조 유닛.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   안내 슬리브(11)가 상기 주조 피스톤을 위해 구비되고, 상기 안내 슬리브는 상기 주조실과 마주하지 않은 상기 관통-통로의 측면으로부터 밖으로 신장하고 그리고/또는 상기 주조실을 마주하는 상기 관통-통로의 내부 측으로부터 신장하는 다이주조 기기용 주조 유닛.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 주조 피스톤 통로를 밀봉하기 위한 밀봉 부재(10)가 제공되는 다이주조 기기용 주조 유닛.
8. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 몇몇 영역에서 상기 주조 피스톤의 온도를 능동적으로 제어하기 위한 주조 피스톤 온도 제어 장치(14) 그리고/또는 안내 슬리브 온도 제어 장치(12)가 구비되는 다이주조 기기용 주조 유닛.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 온도 제어 장치는 상기 주조 피스톤의 온도가 전방으로 이동하여 주조실로 들어가는 그 길이의 적어도 일부분을 따라 미리 결정되는 온도 프로파일에 따라 능동적으로 제어되도록 하는 다이주조 기기용 주조 유닛.
10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조실의 온도를 능동적으로 제어하기 위한 주조실 온도 제어 장치(13)가 구비되는 다이주조 기기용 주조 유닛.
11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보조 환형 그루브(17)가 상기 관통-통로의 내벽 상에 또는 상기 주조 피스톤을 대면하는 상기 안내 슬리브 상에 구비되고,
    상기 보조 환형 그루브에서 나와 상기 주조실 몸체의 외부 측면에 연결된 보조 채널(18)이 구비되는 다이주조 기기용 주조 유닛.

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