WO2020254469A1 - Schussdüse mit spülfunktion - Google Patents

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WO2020254469A1
WO2020254469A1 PCT/EP2020/066886 EP2020066886W WO2020254469A1 WO 2020254469 A1 WO2020254469 A1 WO 2020254469A1 EP 2020066886 W EP2020066886 W EP 2020066886W WO 2020254469 A1 WO2020254469 A1 WO 2020254469A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
opening
shot nozzle
flushing
nozzle
shot
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/066886
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael KLÄS
Original Assignee
HÜTTENES-ALBERTUS Chemische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HÜTTENES-ALBERTUS Chemische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung filed Critical HÜTTENES-ALBERTUS Chemische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Publication of WO2020254469A1 publication Critical patent/WO2020254469A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C15/00—Moulding machines characterised by the compacting mechanism; Accessories therefor
    • B22C15/23—Compacting by gas pressure or vacuum
    • B22C15/24—Compacting by gas pressure or vacuum involving blowing devices in which the mould material is supplied in the form of loose particles
    • B22C15/245—Blowing tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C13/00—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes
    • B22C13/12—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes for cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/06—Core boxes

Definitions

  • the invention relates to a shot nozzle for shooting solid matter, in particular for shooting molding material mixture into a mold cavity for producing molded bodies, in particular foundry cores, small molds and / or feeders in foundry technology, with an inlet opening for feeding in the solid matter, a mouth opening for dispensing the solid matter , and a flow chamber connecting the inlet opening to the orifice opening and having an inner surface.
  • the molding material mixture is filled into a mold cavity that defines the contour of the molding to be produced.
  • the molding material mixture often consists of a basic molding material such as quartz sand and a binder system.
  • the mold cavity is filled with molding material mixture via one or more shot nozzles that are inserted into shot openings of the mold forming the mold cavity.
  • the injection nozzles are usually supplied with the molding material mixture via a molding material reservoir.
  • the molding material mixture is preferably pressurized by means of a gas, for example air, and discharged through the shot nozzle. The molding material mixture is then compressed.
  • the molding material mixture has an organic binder system whose hardening reaction is accelerated by a gaseous catalyst or which is hardened by reacting with a gaseous hardener.
  • the advantages of this cold box process include good productivity, dimensional accuracy of the casting molds and good technical properties, such as high strength of the moldings or a long processing time for the mixture of mold base material and binder system.
  • Cold-curing binder systems usually comprise two components, a polyol (usually dissolved in a solvent) with at least two OH groups in the molecule (polyol component) and a polyisocyanate (dissolved in a solvent or solvent-free) with at least two isocyanate groups in the molecule (poly - isocyanate component).
  • the polyol component is usually a phenolic resin dissolved in a solvent.
  • the two binder components which are added to a molding base material and mixed with it to produce a molding material mixture, react in the molded molding material mixture in a polyaddition reaction to form a polyurethane binding agent.
  • the curing of the binder system takes place in the presence of basic catalysts, preferably in the form of tertiary amines, which are introduced into the mold after the molding of the molding mixture with a carrier gas (polyurethane cold box process) or which are added as a solution before molding (polyurethane no-bake process).
  • a carrier gas polyurethane cold box process
  • polyurethane no-bake process polyurethane no-bake process
  • cores, molds and feeders can also be produced using the hot box process or warm box process.
  • hot-box and warm-box processes liquid resins are processed into a molding material mixture with a latent binding agent system that only becomes effective at elevated temperatures.
  • the molding to be produced is cured by supplying heat.
  • it can be an inorganic, so-called IOB system, which is a mixture of water glass and / or amorphous SiO2.
  • IOB system is a mixture of water glass and / or amorphous SiO2.
  • the hardening takes place by means of a mold which is heated and / or by subjecting the molding to heated air.
  • a core shooting machine with shot nozzles accommodated in a shot plate is known, for example, from DE 20 2006 010 504 U1.
  • the shot nozzles disclosed are tubular and have a constant cross section over the entire length of the nozzle.
  • a core shooting machine with a shot plate carrying a shot nozzle is known from EP 0 712 339 B1, a cross section of the shot nozzles extending in the direction of a Muzzle opening constantly reduced.
  • Such nozzles with a constant or reducing cross-section generate a concentrated jet of molding material when the mold cavity is filled, which is locally restricted and impinges on a surface of the molding tool at high speed.
  • the object of the invention is to provide a shot nozzle which delays or prevents curing of a residue of the molding material mixture that has remained in the shot nozzle and / or simplifies cleaning.
  • the invention achieves the object by means of a flushing opening which opens into the inner surface and is designed to feed a flushing medium into the flow chamber. By feeding a rinsing medium into the flow chamber, hardening of the residue of the molding material mixture can be prevented and / or reduced.
  • the residue and / or the shot nozzle is preferably cooled by the flushing medium.
  • ambient air contaminated with the catalyst and / or hardener is preferably displaced from the shot nozzle by the flushing medium, so that the residue is prevented from hardening.
  • the flushing medium is preferably clean air, water vapor and / or mist. Where fog refers to a dispersion of fine water droplets and clean air.
  • inert gases are preferred as flushing media.
  • the rinsing medium is preferably supplied to the shot nozzle at a rinsing pressure that is greater than an ambient pressure.
  • the shot nozzle particularly preferably has several flushing openings.
  • the plurality of flushing openings are preferably arranged offset along a central axis of the flow chamber which extends through the cross-sectional center of the flow chamber from the inlet opening to the mouth opening.
  • the central axis of the flow chamber is preferably straight, so that the inlet opening and the mouth opening are formed opposite one another.
  • the central axis can also preferably be designed to be curved.
  • a direction of flow of the solid matter discharged from the orifice can preferably be adapted by means of a curved central axis.
  • the flushing opening is preferably circular, oval or angular.
  • a maximum dimension of the mouth opening is preferably in a range from greater than 0 mm to 15 mm, preferably 0.1 mm to 10 mm, further preferably 0.1 mm to 5 mm, further preferably 0.1 mm to 2 mm, particularly preferably 0 , 5mm to 2mm.
  • the maximum dimension corresponds to the diameter of the mouth opening.
  • the maximum dimension corresponds to a longer side of the rectangle.
  • the flow chamber preferably tapers at least in sections in the direction of the mouth opening. Cylindrical flow chambers are also preferred.
  • the flushing opening is designed as a gap opening into the inner surface, preferably a circumferential gap.
  • a gap is a narrow, elongated opening.
  • a long side of the gap is preferably essentially perpendicular to the central axis of the flow chamber, so that the gap is oriented essentially horizontally.
  • Vertical and / or inclined gaps are also preferred.
  • the gap preferably has a kink, the kink particularly preferably pointing in the direction of the mouth opening or the inlet opening.
  • a circumferential gap opens in a cross-sectional area which is arranged perpendicular to the central axis along a substantial portion of an inner circumference of the flow chamber in the inner surface.
  • a gap height of the gap is preferably in a range from greater than 0 mm to 15 mm, preferably 0.1 mm to 10 mm, further preferably 0.1 mm to 5 mm, further preferably 0.1 mm up to 2 mm, particularly preferably 0.5 mm to 2 mm.
  • the flushing medium is fed into the flow chamber as uniformly as possible through a circumferential gap.
  • the flushing opening preferably points at least partially in the direction of the inlet opening. Through a flushing opening pointing in the direction of the inlet opening, a flow direction of the flushing medium emerging from the flushing opening is at least partially directed in the direction of the inlet opening.
  • the flushing opening is preferably formed adjacent to the mouth opening. In this case, a large relative proportion of the inner surface can be exposed to flushing medium through a flushing opening pointing in the direction of the inlet opening.
  • the flushing opening preferably points at least partially in the direction of the mouth opening. This is particularly advantageous when heated ambient air and / or ambient air contaminated with catalyst and / or harder contaminated air enters the shot nozzle from the muzzle opening.
  • flushing openings oriented perpendicular to the mouth opening and / or to the inlet opening are also preferred.
  • a first flushing opening can point at least partially in the direction of the mouth opening and a second flushing opening at least partially in the direction of the inlet opening.
  • an opening axis of the flushing opening with a central axis of the flow chamber includes a flushing opening angle with a value in a range from greater than 0 ° to 90 °, preferably 30 ° to 60 °, particularly preferably 30 ° to 50 °.
  • the opening axis of the flushing opening is perpendicular to the flushing opening and preferably runs through a cross-sectional center of the flushing opening.
  • the flushing opening With a flushing opening angle of 0 °, the flushing opening is parallel to the inlet opening. With a flushing opening angle of 90 °, the flushing opening is perpendicular to the inlet opening and preferably parallel to the central axis. In a further preferred embodiment, the opening axis of the flushing opening forms a flushing opening angle with the central axis of the flow chamber with a value in a range from greater than 90 ° to 180 °, preferably 120 ° to 180 °, particularly preferably 150 ° to 170 °. In the case of a flushing opening angle greater than 90 °, the flushing opening points in the direction of the mouth opening. The flushing opening is preferably designed to be closable.
  • flushing openings are preferably designed to be closable.
  • the flushing opening can preferably be closed while the mold cavity is being filled with molding material mixture.
  • a flushing opening designed to be closable can prevent the molding material mixture from entering the flushing opening and / or clogging the flushing opening.
  • the flushing opening is designed to be closed by applying a closing force to a mouth section.
  • the mouth section is a section of the shot nozzle which is designed for attachment to a molding tool and / or a molding box.
  • the shot nozzle is preferably pressed against a molding tool, a closing force acting along the central axis of the shot nozzle.
  • the flushing opening is preferably designed to open when a closing force is withdrawn.
  • the closing force preferably has a value in a force range that is necessary to close the mouth section, from greater than 0 N to 6000 N, 100 N to 5000 N, preferably 1000 N to 4000 N, particularly preferably 2000 N to 3000 N.
  • the shot nozzle preferably has a casing body and a main body inserted at least partially into the casing body, which together form at least one section of the flow chamber.
  • the mouth opening is preferably arranged on the casing body and / or the inlet opening is arranged on the main body.
  • the main body is preferably fixed and / or guided in / on the jacket body.
  • the main body preferably has an external thread which is screwed into a corresponding internal thread of the casing body.
  • the main body can preferably also have a collar which defines a relative position of the main body in the jacket body along the central axis.
  • An inner wall of the main body preferably merges steplessly into an inner flow wall of the casing body that forms the flow chamber.
  • the jacket body preferably has a shoulder in which an inside diameter of the jacket body is reduced to a corresponding inside diameter of the main body.
  • a supply channel for supplying the flushing medium is formed between an outer wall of the main body and an inner wall of the casing body.
  • the feed channel preferably extends completely around the outer wall of the main body.
  • Feed channels are also preferred which have a relative circumferential gap area with a value in a range from greater than 0% to none 100%, preferably 10% to 80%, particularly preferably 30% to 60%, further preferably 40% to 60%.
  • a height of the feed channel measured from the outer wall of the main body to the inner wall of the casing body, is preferably in a range from greater than 0 mm to 5 mm, particularly preferably 0.5 mm to 2 mm.
  • a height of the feed channel is particularly preferably constant in a longitudinal section. The longitudinal section extends parallel to the central axis, the feed channel in the longitudinal section preferably being designed as an annular gap.
  • the casing body particularly preferably has a distributor which is provided for connecting a feed line for the flushing medium to the feed channel.
  • the distributor preferably has one or more supply openings which connect an outer wall of the casing body to the inner wall of the casing body and / or the feed channel.
  • the distributor preferably comprises a distributor channel on the outside of the casing body, which particularly preferably extends over the entire circumference. A supply of the shot nozzle with flushing medium for every orientation of the shot nozzle around its central axis can be ensured through a full circumferential distribution channel.
  • the distributor further comprises sealing means for sealing a connection between the supply line and the supply channel. For example, one or more sealing rings can be provided on the distributor for this purpose.
  • the flushing opening is formed as a gap between the casing body and the main body.
  • the gap is preferably a circumferential gap.
  • the feed channel particularly preferably has a kink.
  • the gap is preferably formed between a first end face of the main body and a second end face of the casing body, the first end face preferably being parallel to the second end face.
  • the first end face and / or the second end face is preferably formed parallel to the mouth opening and / or to the inlet opening.
  • the casing body preferably has a first guide element and the main body has a corresponding second guide element, which interact to guide the main body in the casing body.
  • the jacket body preferably has a splined shaft and the main body has a corresponding splined hub, which cooperate to guide the main body along the central axis.
  • the main body can also have a collar for centering the casing body.
  • the main body is preferably fixed in and / or on the jacket body. A fixing can preferably take place positively, cohesively and / or non-positively.
  • the jacket body particularly preferably has an internal thread and the main body has a corresponding external thread. In In this case, the main body can be screwed into the casing body. This is particularly advantageous if the casing body and / or the main body is a wear part.
  • the jacket body preferably comprises a deformation wall section which is elastically deformable in order to close the flushing opening.
  • the casing body preferably bulges in the area of the deformation wall section, in particular transversely to the central axis, whereby a length of the casing body, measured along the central axis, is reduced. It should be understood that the casing body can bulge inwards, towards the central axis, or outwards.
  • the first end face can lie against the second end face, thereby closing the flushing opening.
  • the deformation wall section is preferably a thin-walled area.
  • the deformation wall section is preferably designed with circumferential symmetry.
  • the deformation wall section preferably has a wall thickness in a range from 1 mm to 10 mm, preferably 1 mm to 5 mm, particularly preferably 1 mm to 3 mm.
  • a wall thickness of the deformation wall section is a minimum wall thickness of the jacket body.
  • the deformation wall section preferably has a value of a length, measured along the central axis, in a range from 5 mm to 300 mm, 30 mm to 200 mm, preferably 50 mm to 150 mm.
  • the main body can also preferably have the deformation section. Furthermore, both the jacket body and the main body preferably have a deformation section.
  • the shot nozzle has a deformation element which is arranged between the jacket body and the main body and which can be elastically deformed to close the flushing opening.
  • a rubber ring can be arranged between corresponding active surfaces of the casing body and the main body, which is deformed when a closing force is applied.
  • the deformation element is particularly preferably arranged in a flushing opening designed as a gap.
  • the deformation element can have a Z-shaped and / or a honeycomb structure. The Z-shaped and / or honeycomb-shaped structure can be closed by applying a closing force, with opposite long sides of the gap approaching one another.
  • the gap can preferably be closed in that the nozzle is formed at least in sections from two cylinders which can be displaced one inside the other. Sealing is preferably carried out by means of sealing rings, which also act as deformation elements at the same time. A resilient effect of the sealing rings re-opens the gap after a mold cavity has been filled.
  • the kink preferably has a kink angle with a value in a range from 20 ° to 70 °, particularly preferably 30 ° to 60 °.
  • the flow chamber is preferably stepped in such a way that a cross section of the flow chamber is constant in an upstream section, tapers in a subsequent tapering section along the central axis in the direction of the orifice and is again constant in a downstream section.
  • the flow chamber can preferably be stepped several times. A pre-compression of the solids can be achieved with a stepped shot nozzle.
  • a stepped shot nozzle preferably brings about a discontinuous pulsing of the solid in the nozzle, a solid jet emitted from the nozzle preferably expanding.
  • Rotation refers to a rotational movement of the solid around the central axis of the flow chamber.
  • a main direction of flow of the solid through the shot nozzle is preferably parallel to the central axis.
  • the coiled structure can preferably be designed to set the solid in rotation about a center of mass of the solid.
  • a jet of solids emitted from the orifice preferably expands and / or is scattered.
  • a scattering and / or widening of the solid a large-area distribution of the molding material is achieved in a mold cavity to be filled.
  • a tool surface of a mold forming the mold cavity is compared to FIG a conventional shot nozzle exposed to a large area of solid matter, so that wear on the tool surface is reduced.
  • a depth of the passage is determined perpendicular to the central axis between the passage base and an oval inner curve which is tangent to the inner surface of the polygon.
  • the inverted structure does not necessarily extend along the entire flow chamber.
  • the turned structure can only extend in a range of 10% to 90%, preferably 30% to 90%, particularly preferably 40% to 80%, of a length of the flow chamber, measured along the central axis, the limits of the specified range should be included.
  • the flow chamber widens in an outlet area in the direction of the mouth opening.
  • the outlet area preferably adjoins the mouth opening upstream.
  • a widening mouth opening preferably causes the discharged solid to be scattered across the central axis. This can improve the filling of the mold cavity.
  • the flow chamber length is a length of the flow chamber, measured along the central axis between the inlet opening and the mouth opening.
  • An opening angle of the outlet area is preferably in a range of greater than 0 ° to 8 °, preferably 0 ° to 4 °.
  • the opening angle of the outlet area is determined as the angle measured between a straight line parallel to the central axis and a straight line connecting a first point on the inner surface at the opening and a second point on the inner surface at the transition to the outlet area.
  • the first point and the second point are arranged offset from one another in the direction of the central axis.
  • the outlet area forms a diffuser for subsonic flows, the opening angle of the outlet area also being referred to as half the opening angle of the diffuser or as the wedge angle of the diffuser.
  • An opening angle with a value in the preferred range prevents a flow of solids passing through the nozzle from becoming detached, whereby, for example, an improved scattering effect of the nozzle can be achieved.
  • an opening angle measured between a straight line parallel to the central axis and a tangent to the inner surface at the opening, has a value in a range from less than 90 ° to greater than 0 °, preferably 80 ° to 40 °, particularly preferably 75 ° to 60 °.
  • a dispersion of the solid at the orifice can be improved by an opening angle with a value in the range mentioned.
  • the inner surface in the outlet area is preferably convex and / or concave. Furthermore, the inner surface in the outlet area can not be curved at least in sections in the direction of the central axis.
  • the shot nozzle preferably protrudes from the shot plate on a first side and is preferably supplied with a molding material mixture from a molding material container.
  • the molded material container is preferably arranged on a second side of the shot plate opposite the first side.
  • the shot plate preferably has at least one supply channel for supplying the shot nozzle with flushing medium.
  • the shot plate preferably has a central supply connection which is connected to the one or more supply channels. This can be designed, for example, as a compressed air coupling, control valve, hose nipple, threaded shaft with through-hole, pipe connection, flange and / or screw connection. It should be understood that the invention is not limited to the supply connections mentioned.
  • the supply channel and the supply connection preferably form the flushing medium supply.
  • the flushing medium supply can preferably also be designed as a separate feed line to the shot nozzle, which preferably has a distributor.
  • the invention solves the object mentioned at the beginning by a method for producing molded bodies, in particular foundry cores, small molds and / or feeders, from molding material mixture, preferably using a shot nozzle according to the first aspect of the invention and / or a A core shooter according to the second aspect, comprising the steps of: closing a mold cavity; Placing the shot nozzle on the mold cavity; Pressing a mouth portion of the shot nozzle against the mold cavity with a closing force, the flushing opening being closed; Filling the mold cavity with molding material mixture through the shot nozzle; Releasing the closing force and lifting the shot nozzle, the flushing opening being opened; Curing the shaped body by means of a curing device; and flushing the lifted shot nozzle with flushing medium through the flushing opening at a flushing pressure.
  • the deformation wall section and / or the deformation element preferably deforms elastically, so that the deformation wall section and / or the deformation element returns to an initial shape when the closing force is reduced.
  • the hardening device is preferably attached to the mold cavity or at least partially inserted into the mold cavity.
  • rinsing medium passes through the rinsing opening into the flow chamber of the shot nozzle.
  • the flushing medium preferably forms a veil over the inner surface. Rinsing can prevent the molding material mixture remaining in the shot nozzle from hardening.
  • the deformation wall section of the shot nozzle is formed at least in sections from spring steel.
  • the method preferably further comprises the step: impressing a rotation on the molding material mixture by means of the shot nozzle. In this way it can be achieved that a jet of solids emerging from the shot nozzle expands, whereby contamination of the mold cavity and / or wear of the molding tool can be reduced.
  • the invention solves the object mentioned at the beginning by a method for producing moldings, in particular foundry cores, small molds and / or feeders, from molding material mixture, preferably using a shot nozzle according to the first aspect of the invention and / or a core shooter according to the A second aspect of the invention comprising the steps of: closing a mold cavity; Placing the shot nozzle on the mold cavity; Pressing a mouth portion of the shot nozzle against the mold cavity with a closing force, the flushing opening being closed; Filling the mold cavity with molding material mixture through the shot nozzle; Releasing the closing force and lifting the shot nozzle, the flushing opening being opened; Curing the shaped body by means of a curing device; Cleaning the raised shot nozzle with rinsing medium through the rinsing opening at a cleaning pressure that is greater than the rinsing pressure and preferably rinsing the raised shot nozzle with rinsing medium through the rinsing opening at a rin
  • any residue left in the shot nozzle becomes the Molding material mixture removed from the nozzle.
  • the residue is preferably discharged through the inlet opening. Likewise preferably, the residue can also be released from the mouth opening. Clogging of the cleaned shot nozzle by a residue of the molding material mixture is reduced or avoided.
  • the flushing pressure and the cleaning pressure designate a supply pressure of the flushing medium. A higher pressure can increase the speed of the flushing medium emerging from the flushing opening and / or increase the quantity of the flushing medium emerging from the flushing opening.
  • the hardening device is preferably designed to apply heated air to the molding material mixture filled into the mold cavity.
  • the method further comprises the step of: spraying release agent into the closed mold cavity.
  • the molding tool and / or the molding box preferably has a plurality of spray nozzles, which are designed for spraying release agent into the mold cavity.
  • the hardening device is a heating element that heats the mold cavity. The heating element particularly preferably heats a molding tool and / or a molding box.
  • thermosetting binder contained in the molding material mixture can preferably be cured.
  • the hardening device is preferably designed to apply a catalyst and / or warm air to the mold cavity.
  • the catalyst is preferably a catalyst gas and / or an aerosol composed of catalyst and carrier gas, in particular air.
  • the catalyst is particularly preferably selected from the group: CO 2, amines, in particular tertiary amines, methyl formate and / or esters.
  • a rinsing cycle time is preferably in a range from 1 second to 60 seconds, preferably 1 second to 50 seconds, further preferably 10 seconds to 40 seconds, particularly preferably 20 seconds to 40 seconds.
  • the cycle time is the period of time during which the flushing medium emerges from the flushing opening into the flow chamber.
  • the rinsing is preferably carried out continuously for an entire period of time between the lifting of the shot nozzle and the placement of the shot nozzle in a further execution of the method. With continuous flushing, the consumption of flushing medium is higher than with cyclically repeated flushing. With the cyclic rinsing flushing medium can preferably be saved.
  • a holding time between two successive rinsing steps is preferably in a range from 1 second to 120 minutes, 1 second to 60 minutes, preferably 1 second to 12 minutes, 1 second to 8 minutes, further preferably 200 seconds to 300 seconds.
  • the shot nozzle is cleaned by means of a flushing medium at a cleaning pressure before the start of the first holding time.
  • the flushing medium is preferably a mist.
  • Fog is particularly preferably a dispersion, in particular an aerosol of fine water droplets in air.
  • clean air, water vapor and / or inert gases are also preferred as the flushing medium. Due to its high heat capacity, fog has particularly good cooling properties.
  • fine water droplets can condense on the inner surface and rinse residues of molding material mixture remaining in the shot nozzle out of the shot nozzle.
  • FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the shot nozzle according to that shown in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a detailed view of the flushing opening according to the exemplary embodiment shown in FIG. 1;
  • FIG. 4a shows a shot nozzle received in a shooting unit of a core shooting machine according to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, which is partially inserted into a molding tool
  • FIG. 4b shows a detail from FIG. 4a
  • FIG. 5 shows a longitudinal sectional view of a shot nozzle according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a received in a shooting unit
  • the main body 3 is preferably fixed in a second direction R2, which is parallel to the closing force F1, by the shoulder 43 relative to the shooting unit 89.
  • the jacket body 5 is displaced along the central axis ZA in the second direction R2 relative to the main body 3 and the deformation element 119 is deformed.
  • the main body 3 moves in the first direction R1 and the deformation element 119 returns to an undeformed state.
  • the firing unit 89 has a channel 105 for supplying flushing medium which opens into the distributor 25 at a first end 127.
  • the shooting unit 89 preferably has a connection device for connecting a line and / or a compressor of a flushing medium supply device.
  • a mold cavity 95 is closed.
  • the mold cavity 95 is preferably formed by a molding tool 93 of a core shooting machine or by a molding box.
  • the shot nozzle 1 is attached with a mouth section 11 to a filling opening 91 of the mold cavity 95 and / or inserted into a filling opening of the mold cavity. It should be understood that touchdown can also be understood as completely or partially inserting.
  • the mouth section 11 of the shot nozzle 1 is pressed against the mold 93 forming the mold cavity 95, the flushing opening 77 being closed (step S3).
  • the molding tool 93 can also be pressed against the mouth portion 13. Then the mold cavity 95 is filled with molding material mixtures through the shot nozzle 1 (step S4). In a step S5 following the filling of the mold cavity 95, the closing force F 1 is withdrawn and the shot nozzle is lifted off, so that the flushing opening opens. The molded body is then cured using a curing device (step S6).
  • rinsing medium enters the flow chamber 49 of the shot nozzle 1 through the rinsing opening 77 and the shot nozzle 1 is rinsed.
  • a veil of flushing medium is thereby preferably formed, which lies on a surface of the flow chamber 49 and / or displaces warm air and / or ambient air contaminated with a catalyst and / or harder contaminated air from the flow chamber 49.
  • the shot nozzle is cleaned with rinsing medium that passes through the rinsing opening 77 into the flow chamber 49, with molding material mixtures remaining in the flow chamber 49 being discharged from the orifice opening 15 and / or from the inlet opening 19.
  • a flushing pressure is thereby lower than a cleaning pressure, so that during cleaning, the flushing medium emerges from the flushing opening 77 at a higher speed and / or so that during cleaning, more flushing medium emerges from the flushing opening 77 than during flushing.
  • the rinsing step S7 is preferably carried out again after the cleaning step S8. It should be understood that the cleaning step S8 can also be carried out before the rinsing step S7.
  • the rinsing step is preferably repeated cyclically, with rinsing medium entering the flow chamber 49 for a rinsing cycle for a period of time which has a value in a range from 0 to 60 seconds, preferably 10 to 40 seconds, particularly preferably 20 to 40 seconds. Between two successive rinsing cycles, no rinsing medium emerges from the rinsing opening 77 for a holding time. Furthermore, the rinsing step S7 preferably continues until the next execution of the method.
  • sand cores were shot on a core shooter of the model LL20 from Laempe Mössner Sinto GmbH at a pressure of 4 bar with a shooting time of 2 seconds. Curing took place by gassing the cores with 6 g of amine GH 6 (Hüttenes-Albertus) at 2 bar for 5 seconds. After the amine had been gassed, the excess amine was removed by gassing with purging air for 35 seconds at 2 bar. The individual core weight was between 995 and 1005 g.
  • a first half 191 is made of AIMg4.5Mn and a second half 193 is made of PUR plastic (LAB 1360 from Axson Technologies). manufactures.
  • Each half 191, 193 contains three cavities 195 (a total of 6 pieces) with a volume of 0.68 liters and a filling weight of approx. 1005 g (FIG. 8), of which, however, only four were used.
  • the two remaining cavities 197 were closed.
  • the cavities have a geometry that is known from practice and is highly susceptible to wear.
  • the baffle surfaces 199 opposite the shot nozzles are arranged in a lower part 201 of the test core box 189.
  • the standard nozzle 210 has an inlet diameter SD1 of 28 mm, an outlet diameter SD2 of 15 mm and a standard nozzle length SL1 of 95 mm (FIG. 9).
  • the flow chamber 216 of the standard nozzle 210 is cylindrical.
  • the flow chamber 216 of the standard nozzle 210 tapers along a taper length SL3 of 10.8 mm.
  • flushing medium was passed into the flow chamber 49 for 100 seconds at a flushing pressure of 0.1-0.3 bar. Air was used as the flushing medium.
  • the gap height was 0.2 mm.
  • the table below gives an overview of the time that a nozzle filled with molding material mixture can be kept when the core shooting machine is at a standstill or core production is interrupted without manual cleaning of the nozzle being necessary.
  • a standard nozzle and a nozzle according to the invention were used for shooting under comparable conditions at 15 ° C. room temperature and the machine was then stopped so that no further cores were manufactured. The nozzle was then checked every 2 minutes and the point in time at which the binder mixture in the nozzle had hardened was noted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schussdüse (1) zum Schießen von Feststoff, insbesondere zum Schießen von Formstoffmischung in einen Formhohlraum (95) zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikerne, kleine Formen und/oder Speiser in der Gießereitechnik, mit einer Einlauföffnung (19) zum Zuführen des Feststoffs, einer Mündungsöffnung (15) zum Abgeben des Feststoffs, und einer Strömungskammer (49), die die Einlauföffnung (19) mit der Mündungsöffnung (15). Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Spülöffnung (77), die in eine innere Oberfläche (61) der Strömungskammer (49) mündet und zum Zuführen eines Spülmediums in die Strömungskammer (49) ausgebildet ist. Durch das Spülmedium kann ein Aushärten von in der Schussdüse (1) verbliebenem Feststoff vermieden werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Kernschießmaschine und ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern.

Description

Schussdüse mit Spülfunktion
Die Erfindung betrifft eine Schussdüse zum Schießen von Feststoff, insbesondere zum Schießen von Formstoffmischung in einen Formhohlraum zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikernen, kleinen Formen und/oder Speisern in der Gießereitechnik, mit einer Einlauföffnung zum Zuführen des Feststoffs, einer Mündungsöffnung zum Abgeben des Feststoffs, und einer Strömungskammer, die die Einlauföffnung mit der Mündungsöffnung verbindet und eine innere Oberfläche aufweist.
Bei der Herstellung von Kernen, kleinen Formen und Speisern in der Gießereitechnik werden oftmals Kernschießmachinen eingesetzt. Dabei wird in der Regel Formstoffmischung in einen die Kontur des zu erzeugenden Formkörpers definierenden Formhohlraum gefüllt. Die Formstoffmischung besteht häufig aus einem Formgrundstoff wie beispielsweise Quarzsand und einem Bindemittelsystem. Das Füllen des Formhohlraums mit Formstoffmischung erfolgt über eine oder mehrere Schussdüsen, die in Schussöffnungen des den Formhohlraum bildenden Formwerkzeugs eingesetzt sind. Die Versorgung der Schussdü- sen mit Formstoffmischung erfolgt meist über einen Formstoffspeicher. Zum Füllen des Formhohlraums wird die Formstoffmischung bevorzugt mittels eines Gases, beispielsweise Luft, druckbeaufschlagt und durch die Schussdüse abgegeben. Dabei erfolgt eine Verdichtung der Formstoffmischung. Im so genannten Cold-Box-Verfahren weist die Formstoffmischung ein organisches Bindemittelsystem auf, dessen Härtungsreaktion durch einen gasförmigen Katalysator beschleunigt wird oder das durch Reaktion mit einem gasförmigen Härter ausgehärtet wird. Zu den Vorteilen dieses Cold-Box-Verfahrens gehören gute Produktivität, Maßgenauigkeit der Gießformen sowie gute technische Eigenschaften, wie beispielsweise eine hohe Festigkeit der Formkörper oder eine hohe Verarbeitungszeit des Gemisches aus Formgrundstoff und Bindemittelsystem. Kalthärtende Bindemittelsysteme umfassen meist zwei Komponenten, einem (normalerweise in einem Lösemittel gelösten) Polyol mit mindestens zwei OH- Gruppen im Molekül (Polyol-Komponente) und einem (in einem Lösemittel gelösten oder lösemittelfreien) Polyisocyanat mit mindestens zwei Isocyanat-Gruppen im Molekül (Poly- isocyanat-Komponente). Die Polyol-Komponente ist meistens ein in einem Lösemittel gelöstes Phenolharz. Die beiden Bindemittel-Komponenten, die zur Herstellung einer Formstoffmischung einem Formgrundstoff zugesetzt und mit diesem vermischt werden, reagieren in der geformten Formstoffmischung in einer Polyadditionsreaktion zu einem Po- lyurethan-Bindemittel. Das Härten des Bindemittelsystems erfolgt dabei in Gegenwart basischer Katalysatoren, bevorzugt in Form tertiärer Amine, die nach der Formung der Formstoffmischung mit einem Trägergas in das Formwerkzeug eingeführt werden (Polyurethan- Cold-Box- Verfahren) oder die vor der Formung der Formstoffmischung als Lösung zugesetzt werden (Polyurethan No-Bake-Verfahren). Derartige Bindemittelsystem werden bei- spielsweis beschrieben in den Patentanmeldungen WO 2017/153474 A1 und WO 2016/165916 A1.
Alternativ kann die Herstellung von Kernen, Formen und Speisern auch im Hot-Box- Verfahren oder Warm-Box- Verfahren erfolgen. Beim Hot-Box- sowie beim Warm-Box-Verfah- ren werden flüssige Harze mit einem latenten, erst bei erhöhter Temperatur wirksamen Bindemittelsystem zu einer Formstoffmischung verarbeitet das Aushärten des zu erzeugenden Formkörpers erfolgt durch Wärmezufuhr. Alternativ kann es sich um ein anorganisches, sogenanntes IOB System, bei dem es sich um eine Mischung aus Wasserglas und/oder amorphen Si02 handeln. Die Härtung erfolgt in beiden Fällen durch ein Formwerkzeug, welches beheizt ist, und/oder durch Beaufschlagen des Formkörpers mit er- wärmter Luft.
Eine Kernschießmaschine mit in einer Schussplatte aufgenommenen Schussdüsen ist beispielsweise aus der DE 20 2006 010 504 U1 bekannt. Die offenbarten Schussdüsen sind Röhrenförmig und weisen einen über die gesamte Düsenlänge konstanten Querschnitt auf. Eine Kernschießmaschine mit einer eine Schussdüse tragenden Schussplatte ist aus der EP 0 712 339 B1 bekannt, wobei sich ein Querschnitt der Schussdüsen in Richtung einer Mündungsöffnung konstant verringert. Derartige Düsen mit konstantem oder sich reduzierendem Querschnitt erzeugen beim Füllen des Formhohlraums einen gebündelten Formstoffstrahl, der lokal beschränkt und mit hoher Geschwindigkeit auf eine Oberfläche des Formwerkzeugs auftrifft. Durch abrasive Wirkung des Formstoffstrahls kommt es beim wie- derholten Füllen des Formhohlraums zu lokal erhöhtem Verschleiß an der beaufschlagten Oberfläche des Formwerkzeugs. Weiterhin kann durch ein starkes Aufprallen des Formstoffs auf die Oberfläche des Formwerkzeugs ein Enttrennen des Formstoffs in den Formgrundstoff und das Bindemittelsystem verursacht werden. Das dabei freiwerdende Bindemittelsystem kann Entlüftungsdüsen des Werkzeugs verkleben, wodurch ein korrektes Ent- lüften des Formhohlraums erschwert wird. Zudem kann durch unzureichende Konzentrationen des Bindemittelsystems im Formgrundstoff eine Härte des zu erzeugenden Formkörpers reduziert werden. Hieraus können fehlerhafte Formkörper resultieren. Ebenso werden hierdurch Standzeiten zur Reinigung des Werkzeugs verursacht. Sowohl durch Ausschussteile als auch durch Standzeiten der Kernschießmaschinen werden erhöhte Kosten verursacht.
Beim Füllen eines Formhohlraum mit Formstoffmischung verbleibt stets ein Rückstand der Formstoffmischung in der Schussdüse. In der Praxis ergibt sich bei der Verarbeitung von mit Bindemittelsystemen versetzten Formstoffmischungen die Schwierigkeit, dass die jeweilige Formstoffmischung beziehungsweise der Rückstand in den Schussdüsen verklebt oder aushärtet, mit der Folge, dass die Formstoffmischung nicht mehr ordnungsgemäß in das Formwerkzeug eingebracht werden kann. Als Ursache für diese Schwierigkeiten sind Wärme, die von dem Formwerkzeug ausgestrahlt wird, erwärmte Umgebungsluft und/oder in der Umgebungsluft enthaltener Katalysator ermittelt worden, die den in der Schussdüse verbliebenen Rückstand der Formstoffmischung aushärten. Die Schussdüse kann dabei verstopfen, wodurch ein Wechsel oder ein manuelles Reinigen der Schussdüse notwendig wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schussdüse bereitzustellen, die ein Aushärten eines in der Schussdüse verbliebenen Rückstands der Formstoffmischung verzögert oder vermeidet und/oder die Reinigung vereinfacht. Die Erfindung löst die Aufgabe bei einer Schussdüse der eingangs genannten durch eine Spülöffnung, die in die innere Oberfläche mündet und zum Zuführen eines Spülmediums in die Strömungskammer ausgebildet ist. Durch Zuführen eines Spülmediums in die Strömungskammer kann ein Aushärten des Rückstands der Formstoffmischung verhindert und/oder reduziert werden. Bei warmaushärtenden Formstoffmischungen wird der Rückstand und/oder die Schussdüse bevorzugt durch das Spülmedium gekühlt. Bei mittels eines Katalysators und/oder eines Härters aushärtenden Formstoffmischungen, wird mit Katalysator und/oder Härter belastete Umgebungsluft bevorzugt durch das Spülmedium aus der Schussdüse verdrängt, so dass ein Aushärten des Rückstands vermieden wird. Das Spülmedium ist vorzugsweise saubere Luft, Wasserdampf und/oder Nebel. Wobei Nebel hier eine Dispersion aus feinen Wassertropfen und saubere Luft bezeichnet. Ferner werden Inertgase als Spülmedien bevorzugt. Vorzugsweise wird das Spülmedium der Schussdüse bei einem Spüldruck zugeführt, der größer ist als ein Umgebungsdruck. Besonders bevorzugt weist die Schussdüse mehrere Spülöffnung auf. Vorzugsweise sind die mehreren Spülöffnungen entlang einer Zentralachse der Strömungskammer, die sich durch Querschnittsmittelpunkt der Strömungskammer von der Einlauföffnung zur Mündungsöffnung erstreckt, versetzt angeordnet. Bevorzugt ist die Zentralachse der Strömungskammer gerade, so dass die Einlauföffnung und die Mündungsöffnung sich gegenüberliegend ausge- bildet sind. Ebenso bevorzugt kann die Zentralachse gekrümmt ausgebildet sein. Mittels einer gekrümmten Zentralachse kann bevorzugt eine Strömungsrichtung des aus der Mündungsöffnung abgegebenen Feststoffs angepasst werden. Vorzugsweise ist die Spülöffnung kreisförmig, oval oder eckig ausgebildet. Ein maximales Maß der Mündungsöffnung liegt bevorzugt in einem Bereich von größer 0 mm bis 15 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 10 mm, weiterhin bevorzugt 0,1 mm bis 5 mm, weiterhin bevorzugt 0,1 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,5 mm bis 2 mm. Im Falle einer runden Mündungsöffnung entspricht das maximale Maß dem Durchmesser der Mündungsöffnung. Im Falle einer rechteckigen Mündungsöffnung entspricht das maximale Maß einer längeren Seite des Rechtecks. Bevorzugt verjüngt sich die Strömungskammer wenigstens Abschnittsweise in Richtung der Mündungsöffnung. Ebenso werden zylindrische Strömungskammern bevorzugt.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die Spülöffnung als in die innere Oberfläche mündender Spalt, vorzugsweise Umfangsspalt, ausgebildet. Ein Spalt ist dabei eine schmale längliche Öffnung. Bevorzugt ist eine lange Seite des Spalts im Wesentlichen senkrecht zur Zentralachse der Strömungskammer, sodass der Spalt im Wesentlichen ho- rizontal ausgerichtet ist. Ebenso werden vertikale und/oder schräg verlaufende Spalte bevorzugt. Vorzugsweise weist der Spalt einen Knick auf, wobei der Knick besonders bevorzugt in Richtung der Mündungsöffnung oder der Einlauföffnung weist. Ein Umfangsspalt mündet in einer Querschnittsfläche, die senkrecht zur Zentralachse angeordnet ist, entlang eines wesentlichen Abschnitts eines inneren Umfangs der Strömungskammer in die innere Oberfläche. Bevorzugt weist ein relativer Anteil des Umfangsspalts an einem inneren Um- fang der Strömungskammer einen Wert in einem Bereich von 10 % bis 100 %, vorzugsweise 30 % bis 100 %, besonders bevorzugt 50 % bis 80 %, auf. Besonders bevorzugt mündet der Umfangsspalt entlang des gesamten inneren Umfangs in die innere Oberfläche. Durch einen Spalt, vorzugsweise Umfangsspalt, kann ein Schleier des Spülmedium abgegeben werden. Ein Spülmediumschleier legt sich bevorzugt über die innere Oberfläche und verhindert ein aushärten der Formstoffmischung. Eine Spalthöhe des Spalts, gemessen zwischen langen Seiten des Spalts, liegt vorzugsweise in einem Bereich von größer 0 mm bis 15 mm, vorzugweise 0,1 mm bis 10 mm, weiterhin bevorzugt 0,1 mm bis 5 mm, weiterhin bevorzugt 0,1 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,5 mm bis 2 mm. Durch einen Umfangsspalt wird eine möglichst gleichmäßige Zuführung des Spülmediums in die Strömungskammer erreicht.
Vorzugsweise weist die Spülöffnung wenigstens teilweise in Richtung der Einlauföffnung. Durch eine in Richtung der Einlauföffnung weisende Spülöffnung ist eine Strömungsrichtung des aus der Spülöffnung tretenden Spülmediums zumindest teilweise in Richtung der Einlauföffnung gerichtet. Bevorzugt ist die Spülöffnung benachbart zur Mündungsöffnung ausgebildet. In diesem Fall kann durch eine in Richtung der Einlauföffnung weisende Spülöffnung ein großer relativer Anteil der inneren Oberfläche mit Spülmedium beaufschlagt werden. Vorzugsweise weist die Spülöffnung wenigstens teilweise in Richtung der Mündungsöffnung. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn erwärmte Umgebungsluft und/oder mit Katalysator und/oder härter belastete Umgebungsluft von der Mündungsöffnung in die Schussdüse eintritt. Weiterhin werden auch senkrecht zur Mündungsöffnung und/oder zur Einlauföffnung orientierte Spülöffnungen bevorzugt. Ebenso bevorzugt kann eine erste Spülöffnung wenigstens teilweise in Richtung der Mündungsöffnung und eine zweite Spülöffnung wenigstens teilweise in Richtung der Einlauföffnung weisen. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt eine Öffnungsachse der Spülöffnung mit einer Zentralachse der Strömungskammer einen Spülöffnungswinkel mit einem Wert in einem Bereich von größer 0° bis 90°, bevorzugt 30° bis 60°, besonders bevorzugt 30° bis 50°, ein. Die Öffnungsachse der Spülöffnung steht senkrecht auf der Spülöffnung und verläuft vorzugsweise durch einen Querschnittsmittelpunkt der Spülöffnung. Bei einem Spül- öffnungswinkel von 0° ist die Spülöffnung parallel zur Einlauföffnung. Bei einem Spülöffnungswinkel von 90° ist die Spülöffnung senkrecht zur Einlauföffnung und vorzugsweise parallel zur Zentralachse. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt die Öffnungsachse der Spülöffnung mit der Zentralachse der Strömungskammer einen Spülöffnungswinkel mit einem Wert in einem Bereich von größer 90° bis 180°, bevorzugt 120° bis 180°, besonders bevorzugt 150° bis 170°, ein. Bei einem Spülöffnungswinkel größer 90° weist die Spülöffnung in Richtung der Mündungsöffnung. Bevorzugt ist die Spülöffnung verschließbar ausgebildet. Für den Fall, dass mehrere Spülöffnungen vorgesehen sind, sind vorzugsweise sämtliche Spülöffnungen verschließbar ausgebildet. Vorzugsweise ist die Spülöffnung während eines Füllens des Formhohlraums mit Formstoffmischung verschließbar. Durch eine verschließbar ausgebildete Spülöffnung kann ein Eintreten von Formstoffmischung in die Spülöffnung und/oder ein Verstopfen der Spülöffnung vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Spülöffnung dazu ausgebildet, durch Aufbringen einer Schließkraft auf einen Mündungsabschnitt verschlossen zu werden. Der Mündungsabschnitt ist ein Abschnitt der Schussdüse, derzum Ansetzen an ein Formwerkzeug und/0- der einen Formkasten ausgebildet ist. Vorzugsweise wird die Schussdüse zum Füllen des Formhohlraums mit dem Mündungsabschnitt gegen ein Formwerkzeug gepresst, wobei eine Schließkraft entlang der Zentralachse der Schussdüse wirkt. Durch eine derartige Ausgestaltung kann die Spülöffnung während des Füllens verschlossen werden. Bevorzugt ist die Spülöffnung dazu ausgebildet, sich bei Rücknahme einer Schließkraft zu öffnen. Vorzugsweise weist die Schließkraft einen Wert in einem Kraftbereich, der zum Schließen des Mündungsabschnitts notwendig ist, von größer 0 N bis 6000 N, 100 N bis 5000 N, bevorzugt 1000 N bis 4000 N, besonders bevorzugt 2000 N bis 3000 N, auf.
Bevorzugt weist die Schussdüse einen Mantelkörper und einen wenigstens teilweise in den Mantelkörper eingesetzten Hauptkörper auf, die gemeinsam wenigstens einen Abschnitt der Strömungskammer bilden. Bevorzugt ist die Mündungsöffnung am Mantelkörper und/oder die Einlauföffnung am Hauptkörper angeordnet. Bevorzugt ist der Hauptkörper im/am Mantelkörper fixiert und/oder geführt. Bevorzugt weist der Hauptkörper ein Außengewinde auf, das in ein korrespondierendes Innengewinde des Mantelkörpers eingeschraubt ist. Der Hauptkörper kann vorzugsweise auch einen Bund aufweisen, der eine relative Lage des Hauptkörpers im Mantelkörper entlang der Zentralachse definiert. Vorzugsweise geht eine Innenwand des Hauptkörpers stufenlos in eine die Strömungskammer bildende Strömungsinnenwand des Mantelkörpers über. Bevorzugt weist der Mantelkörper hierfür einen Absatz auf, indem sich ein Innendurchmesser des Mantelkörpers bis zu einem korrespondierenden Innendurchmesser des Hauptkörpers verringert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen einer Außenwand des Hauptkörpers und einer Innenwand des Mantelkörpers ein Zuführkanal zum Zuführen des Spülmedium ausgebildet. Bevorzugt erstreckt sich der Zuführkanal vollumfänglich um die Außenwand des Hauptkörpers. Ebenso werden Zuführkanäle bevorzugt, die einen relativen Umfangsspaltbereich mit einem Wert in einem Bereich von größer 0 % bis keiner 100 %, bevorzugt 10 % bis 80 %, besonders bevorzugt 30 % bis 60 %, ferner bevorzugt 40 % bis 60 %, aufweisen. Eine Höhe des Zuführkanals, gemessen von der Außenwand des Hauptkörpers zur Innenwand des Mantelkörpers liegt vorzugsweise in einem Bereich von größer 0 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt 0,5 mm bis 2 mm. Besonders bevorzugt ist eine Höhe des Zuführkanals in einem Längsabschnitt konstant. Der Längsabschnitt erstreckt sich parallel zur Zentralachse, wobei der Zuführkanal im Längsabschnitt bevorzugt als Ringspalt ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt weist der Mantelkörper einen Verteiler auf, der zum Verbinden einer Zuleitung des Spülmediums mit dem Zuführkanal vorgesehen ist. Der Verteiler weist bevorzugt eine oder mehrere Versorgungsöffnungen auf, die eine Außenwand des Mantel- körpers mit der Innenwand des Mantelkörpers und/oder dem Zuführkanal verbinden. Ferner umfasst der Verteiler an der Außenseite des Mantelkörpers vorzugsweise einen Verteilerkanal, der sich besonders bevorzugt über den gesamten Umfang erstreckt. Durch einen vollumfänglichen Verteilerkanal kann eine Versorgung der Schussdüse mit Spülmedium für jede Orientierung der Schussdüse um deren Zentralachse sichergestellt werden. Besonders bevorzugt umfasst der Verteiler ferner Dichtmittel zum Abdichten einer Verbindung der Zuleitung mit dem Zuführkanal. Beispielsweise können dafür an dem Verteiler ein oder mehrere Dichtungsringe vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spülöffnung als Spalt zwischen dem Mantelkörper und dem Hauptkörper gebildet. Vorzugsweise ist der Spalt ein Umfangsspalt. Für weitere bevorzugte Merkmale des Umfangsspalts wird auf obenstehende Beschreibung vollumfänglich Bezug genommen. Besonders bevorzugt weist der Zuführkanal einen Knick auf. Vorzugsweise ist der Spalt zwischen einer ersten Stirnfläche des Hauptkörpers und einer zweiten Stirnfläche des Mantelkörpers gebildet, wobei die erste Stirnfläche bevorzugt parallel zur zweiten Stirnfläche ist. Weiterhin bevorzugt ist die erste Stirnfläche und/oder die zweite Stirnfläche parallel zur Mündungsöffnung und/oder zur Einlauföffnung ausgebildet.
Bevorzugt weiß der Mantelkörper ein erstes Führungselement und der Hauptkörper ein korrespondierendes zweites Führungselement auf, die zum Führen des Hauptkörpers in dem Mantelkörper Zusammenwirken. Vorzugsweise weist der Mantelkörper eine Keilwelle und der Hauptkörper eine korrespondierende Keilnabe auf, die zum Führen des Hauptkörpers entlang der Zentralachse Zusammenwirken. Ebenso kann der Hauptkörper einen Bund zum zentrieren Mantelkörper aufweisen. Ferner bevorzugt ist der Hauptkörper in und/oder an dem Mantelkörper fixiert. Ein fixieren kann dabei bevorzugt formschlüssig, stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen. Besonders bevorzugt weist der Mantelkör- per ein Innengewinde und der Hauptkörper ein korrespondierendes Außengewinde auf. In diesem Fall kann der Hauptkörper in den Mantelkörper eingeschraubt werden. Dies ist besonders Vorteilhaft wenn der Mantelkörper und/oder der Hauptkörper ein Verschleißteil ist.
Vorzugsweise umfasst der Mantelkörper einen Verformungswandabschnitt, der zum Schließen der Spülöffnung elastisch verformbar ist. Vorzugsweise beult der Mantelkörper im Bereich des Verformungswandabschnitts aus, insbesondere quer zur Zentralachse, wodurch eine Länge des Mantelkörpers, gemessen entlang der Zentralachse, reduziert wird. Es soll verstanden werden, dass der Mantelkörper sowohl nach innen, auf die Zentralachse zu, oder nach außen beulen kann. Dabei kann sich die erste Stirnfläche an die zweite Stirnfläche anlegen, wodurch die Spülöffnung geschlossen wird. Bevorzugt ist der Verformungswandabschnitt ein dünnwandiger Bereich. Der Verformungswandabschnitt ist vorzugsweise umfangssymmetrisch ausgebildet. Bevorzugt weist der Verformungswandabschnitt einen Wert einer Wandstärke in einem Bereich von 1 mm bis 10 mm, bevorzugt 1 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt 1 mm bis 3 mm, auf. Eine Wandstärke des Verformungswandabschnitts ist dabei eine minimale Wandstärke des Mantelkörpers. Vorzugs- weise weist der Verformungswandabschnitt einen Wert einer Länge, gemessen entlang der Zentralachse, in einem Bereich von 5 mm bis 300 mm, 30 mm bis 200 mm, bevorzugt 50 mm bis 150 mm, auf. Ebenso bevorzugt kann der Hauptkörper den Verformungsabschnitt aufweisen. Weiterhin bevorzugt weisen sowohl der Mantelkörper als auch der Hauptkörper einen Verformungsabschnitt auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schussdüse ein Verformungselement auf, das zwischen Mantelkörper und Hauptkörper angeordnet und zum Schließen der Spülöffnung elastisch verformbar ist. Beispielsweise kann ein Gummiring zwischen korrespondierenden Wirkflächen des Mantelkörpers und des Hauptkörpers angeordnet sein, der beim Aufbringen einer Schließkraft verformt wird. Besonders bevorzugt ist das Verformungsele- ment in einer als Spalt ausgeführten Spülöffnung angeordnet. Beispielsweise kann das Verformungselement eine Z-förmige und/oder eine wabenförmige Struktur aufweisen. Durch Aufbringen einer Schließkraft kann die Z-förmige und/oder wabenförmige Struktur geschlossen werden, wobei sich gegenüberliegende lange Seiten des Spalts einander annähern. Bevorzugt kann das Verschließen des Spaltes dadurch erfolgen, dass die Düse zumindest Abschnittsweise aus zwei ineinander verschiebbaren Zylindern gebildet wird. Die Abdichtung erfolgt vorzugsweise über Dichtungsringe, die gleichzeitig auch als Verformungselement wirken. Durch eine federnde Wirkung der Dichtungsringe wir der Spalt nach dem Füllen eines Formhohlraums wieder geöffnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Strömungskammer entlang einer Zentral- achse gestuft. Die Strömungskammer weist eine Stufe auf, die eine Verjüngung und/oder Erweiterung eines Strömungsquerschnitts der Schussdüse ist. Bei einer kreisförmigen Strömungskammer entspricht eine Verjüngung einer Abnahme des inneren Durchmessers. Die innere Oberfläche weist dabei einen Knick auf. Es soll verstanden werden, dass ein Knickwinkel gemessen zwischen der inneren Oberfläche stromauf- und stromabwärts des Knicks von 90° verschieden sein kann. Die Strömungsrichtungen verläuft entlang der Zentralachse von der Einlauföffnung zur Mündungsöffnung, wobei ein stromaufwärts gelegener Punkt näher an der Einlauföffnung ist. Bevorzugt weist der Knick einen Knickwinkel mit einem Wert in einem Bereich von 20° bis 70°, besonders bevorzugt 30° bis 60°, auf. Bevorzugt ist die Strömungskammer derart gestuft, dass ein Querschnitt der Strömungskam- mer in einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt konstant ist, sich in einem anschließenden Verjüngungsabschnitt entlang der Zentralachse in Richtung der Mündungsöffnung verjüngt und in einem stromabwärts gelegenen Abschnitt erneut konstant ist. Bevorzugt kann die Strömungskammer mehrfach gestuft sein. Durch eine gestufte Schussdüse kann eine Vorverdichtung des Feststoffs erreicht werden. Zudem bewirkt eine gestufte Schussdüse bevorzugt ein diskontinuierliches Pulsieren des Feststoffs in der Düse, wobei sich ein aus der Düse abgegebener Feststoffstrahl bevorzugt aufweitet.
Vorzugsweise weist die innere Oberfläche eine gewendelte Struktur auf, die dazu ausgebildet ist, den Feststoff in Rotation um eine Zentralachse der Strömungskammer zu versetzen. Bevorzugt umfasst die gewendete Struktur einen oder mehrere Gänge, die besonders bevorzugt als Ecken eines Polygon Profils und/oder als Drallnuten ausgebildet sind. Die Gänge der Gewindestruktur verlaufen vorzugsweise spiralförmig und/oder helixförmig um die Zentralachse der Strömungskammer. Durch eine entsprechende gewendelte Struktur wird einem durch die Schussdüse tretenden Feststoff eine Rotation aufgeprägt. Es soll verstanden werden, dass nicht der gesamte Feststoff gleichmäßig rotieren muss. Ebenso ist bevorzugt, dass nur ein Teil des zu schießenden Feststoffs rotiert. Beispielsweise kann nur ein Randbereich eines Feststoffstrahls rotieren während ein Kernstrahl des Feststoffstrahls keine Rotation ausführt. Rotation bezeichnet dabei eine Drehbewegung des Feststoffs um die Zentralachse der Strömungskammer. Eine Hauptströmungsrichtung des Feststoffs durch die Schussdüse ist bevorzugt parallel zur Zentralachse. Weiterhin kann die gewendelte Struktur bevorzugt dazu ausgebildet sein, den Feststoff in Rotation um einen Massenmittelpunkt des Feststoffs zu versetzen. Durch die Rotationsbewegung weitet sich ein aus der Mündungsöffnung abgegebener Feststoffstrahl bevorzugt auf und/oder wird gestreut. Mit einer Streuung und/oder Aufweitung des Feststoffs wird eine großflächige Verteilung des Formstoffs in einem zu füllenden Formhohlraum erreicht. Eine Werk- zeugoberfläche eines den Formhohlraum bildenden Formwerkzeugs wird im Vergleich zu einer konventionellen Schussdüse großflächig mit Feststoff beaufschlagt, so dass ein Verschleiß der Werkzeugoberfläche reduziert wird. Weiterhin führt die Rotation des Feststoffs zu einer verbesserten Trennung von Feststoff und einem Trägermedium, dass zum Fluidisieren des Feststoffs eingesetzt wird. Hierdurch wird eine Verdichtung des Feststoffs er- höht und eine Festigkeit des zu erzeugenden Formkörpers kann gesteigert werden. Dies ermöglicht eine Reduzierung einer Menge des Bindemittelsystems in der Formstoffmischung, wodurch Kosten und Emissionen reduziert werden. Durch eine Streuung des Feststoffstrahls wird nach einem Austritt aus der Mündungsöffnung eine Strömungsgeschwindigkeit des Feststoffstrahls reduziert. Der Feststoff trifft in der Folge mit geringerer Ge- schwindigkeit auf eine Oberfläche des Formwerkzeugs, was einem Trennen der Formstoffmischung in Formgrundstoff und Bindemittelsystem und/oder einem Verschleiß der Werkzeugoberfläche entgegenwirkt. Vorzugsweise weist die Strömungskammer mehrere gewendete Strukturen auf. Bevorzugt ist ein Steigungswinkel des Gangs konstant. Ebenso werden in Richtung der Mündungsöffnung zunehmende und/oder abnehmende Steigungs- Winkel bevorzugt. Bevorzugt hat der Steigungswinkel einen Wert in einem Bereich von größer 0° bis 90°, bevorzugt größer 0° bis 50°, weiterhin bevorzugt 5° bis 45°, ferner bevorzugt 15° bis 35°, besonders bevorzugt 10° bis 20°. Vorzugsweise ist ein Ganggrund des Gangs abgerundet. Eine Tiefe des Gangs nimmt in Richtung der Mündungsöffnung bevorzugt zu und/oder ab. Ferner kann die Tiefe des Gangs auch konstant sein. Im Falle einer gewen- delten Struktur, die als Polygonprofil ausgebildet ist, bestimmt sich eine Tiefe des Gangs senkrecht zur Zentralachse zwischen dem Ganggrund und einer ovalen Innenkurve, die die innere Oberfläche des Polygons tangiert. Es soll verstanden werden, dass sich die gewendete Struktur nicht zwangsweise entlang der gesamten Strömungskammer erstreckt. Beispielsweise kann sich die gewendete Struktur nur in einem Bereich von 10 % bis 90 %, bevorzugt 30 % bis 90 %, besonders bevorzugt 40 % bis 80 %, einer Länge der Strömungskammer, gemessen entlang der Zentralachse, erstrecken, wobei die Grenzen des angegebenen Bereichs umfasst sein sollen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weitet sich die Strömungskammer in einem Auslaufbereich in Richtung der Mündungsöffnung auf. Der Auslaufbereich schließt sich bevorzugt stromaufwärts an die Mündungsöffnung an. Eine sich aufweitende Mündungsöffnung bewirkt bevorzugt eine Streuung des abgegebenen Feststoffs quer zur Zentralachse. Hierdurch kann eine Füllung des Formhohlraums verbessert werden. Besonders bevorzugt weist eine Auslauflänge des Auslaufbereichs, gemessen entlang der Zentralachse, einen Wert in einem Bereich von 50 % bis größer 0 %, besonders bevorzugt 30 % bis 5 % der Strömungskammerlänge auf. Die Strömungskammerlänge ist eine Länge der Strömungs- kammer, gemessen entlang der Zentralachse zwischen der Einlauföffnung und der Mündungsöffnung. Ein Öffnungswinkel des Auslaufbereichs liegt vorzugsweise in einem Bereich von größer 0° bis 8°, bevorzugt 0° bis 4°. Der Öffnungswinkel des Auslaufbereichs bestimmt sich dabei als Winkel, gemessen zwischen einer zur Zentralachse parallelen Ge- raden und einer Verbindungsgeraden zwischen einem ersten Punkt der inneren Oberfläche an der Mündungsöffnung und einem zweiten Punkt der inneren Oberfläche am Übergang zum Auslaufbereich. Der erste Punkt und der zweite Punkt sind dabei in Richtung der Zentralachse voneinander versetzt angeordnet. Der Auslaufbereich bildet für subsonische Strömungen einen Diffusor, wobei der Öffnungswinkel des Auslaufbereichs auch als halber Öffnungswinkel des Diffusors oder als Keilwinkel des Diffusors bezeichnet werden kann. Durch Öffnungswinkel mit einem Wert im bevorzugten Bereich wird ein Ablösen einer durch die Düse tretenden Feststoffströmung vermieden, wodurch beispielsweise eine verbesserte Streuwirkung der Düse erreicht werden kann. Darüber hinaus wird ein Rückströmen von bereits abgegebenen Feststoff in die Schussdüse vermieden. In einer bevorzugten Weiterbildung weist ein Mündungswinkel, gemessen zwischen einer zur Zentralachse parallelen Geraden und einer Tangente an die innere Oberfläche an der Mündungsöffnung, einen Wert in einem Bereich von kleiner 90° bis größer 0°, bevorzugt 80° bis 40°, besonders bevorzugt 75° bis 60° auf. Durch einen Mündungswinkel mit einem Wert im genannten Bereich kann eine Streuung des Feststoffs an der Mündungsöffnung verbessert werden. Vorzugsweise ist die innere Oberfläche im Auslaufbereich konvex und/oder konkav. Ferner kann die innere Oberfläche im Auslaufbereich in Richtung der Zentralachse zumindest abschnittsweise nicht gekrümmt sein.
Vorzugsweise ist die Schussdüse zumindest abschnittsweise durch Spritzguss hergestellt. Spritzguss ermöglicht eine kostengünstige Herstellung großer Stückzahlen und/oder eine gute Oberflächenqualität und ist daher bevorzugt. Weiterhin können auch komplexe Geometrien mittels Spritzguss hergestellt werden. Bevorzugt ist der Spritzguss ein Kunststoff- Spritzguss oder ein Leichtmetall-Spritzguss. Besonders bevorzugt ist die Schussdüse vollständig durch Spritzguss hergestellt. Es kann jedoch ebenso bevorzugt sein einen ersten Abschnitt der Schussdüse mittels eines anderen Fertigungsverfahrens herzustellen und diesen ersten Abschnitt mit einem zweiten Abschnitt zumindest teilweise zu umspritzen. Vorzugsweise kann die Schussdüse zumindest abschnittsweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein. Weiterhin bevorzugt ist eine Gussform für die Schussdüse mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt. Ferner bevorzugt ist die Schussdüse zumindest abschnittsweise durch Erodieren, spanende Fertigungsverfah- ren, insbesondere Drehen, Fräsen und/oder Bohren, und/oder Gießen hergestellt. Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung die eingangs genannte Aufgabe durch eine Kernschießmaschine zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikernen, kleinen Formen und/oder Speisern, mit einem Formkasten, einer Schießeinheit zum Einfüllen der Formstoffmischung, die wenigstens eine Schussdüse gemäß dem ersten As- pekt der Erfindung aufweist, einer Härtevorrichtung zum Aushärten des Formkörpers, und einer Spülmediumversorgung zum Versorgen der Schussdüse mit Spülmedium. Bevorzugt umfasst die Schießeinheit eine Schussplatte, die zumindest eine Aufnahmeöffnung zum teilweisen Aufnehmen der Schussdüse aufweist. Die Schussdüse ragt vorzugsweise auf einer ersten Seite aus der Schussplatte heraus und wird bevorzugt von einem Formstoff- behälter mit Formstoffmischung versorgt. Bevorzugt ist der Formstoffbehälter auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Schussplatte angeordnet. Vorzugsweise hat die Schussplatte zumindest einen Versorgungskanal zum Versorgen der Schussdüse mit Spülmedium. Weiterhin bevorzugt weist die Schussplatte einen zentralen Versorgungsanschluss auf, der mit dem einen oder den mehreren Versorgungskanälen verbunden ist. Dieser kann beispielsweise als Druckluftkupplung, Regelventil, Schlauchnippel, Gewindeschaft mit Durchgangsbohrung, Rohranschluss, Flansch und/oder Verschraubungsanschluss ausgeführt sein. Es soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die genannten Versorgungsanschlüsse beschränkt ist. Der Versorgungskanal und der Versorgungsanschluss bilden bevorzugt die Spülmediumversorgung. Ferner bevorzugt kann die Spülmediumversorgung auch als separate Zuleitung zur Schussdüse, die vorzugsweise einen Verteiler aufweist, ausgebildet sein.
Weiterhin löst die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikernen, kleinen Formen und/oder Speisern, aus Formstoffmischung, bevorzugt unter Verwendung ei- ner Schussdüse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder eine Kernschießmaschine gemäß dem zweiten Aspekt, umfassend die Schritte: Schließen eines Formhohlraums; Aufsetzen der Schussdüse auf den Formhohlraum; Drücken eines Mündungsabschnitts der Schussdüse gegen den Formhohlraum mit einer Schließkraft, wobei die Spülöffnung verschlossen wird; Füllen des Formhohlraums mit Formstoffmischung durch die Schussdüse; Rücknehmen der Schließkraft und Abheben der Schussdüse, wobei die Spülöffnung geöffnet wird; Aushärten des Formkörpers über eine Härtevorrichtung; und Spülen der abgehobenen Schussdüse mit Spülmedium durch die Spülöffnung bei einem Spüldruck. Vorzugsweise wird der Formhohlraum durch ein Formwerkzeug und/oder einen Formkasten gebildet. Der Formhohlraum weist zumindest eine Füllöffnung auf, auf die die Schussdüse aufgesetzt wird. Es soll verstanden werden, dass die Schussdüse auch teilweise oder vollständig in die Füllöffnung eingesetzt werden kann. Ein Mündungsabschnitt der Schussdüse weist die Mündungsöffnung auf. Bevorzugt ist der Mündungsabschnitt konisch, wobei dieser vorzugsweise an eine korrespondierende konische Fläche des Formwerkzeugs und/oder des Formkastens angesetzt werden kann. Die Schließkraft wirkt bevorzugt entlang der Zentralachse der Schussdüse. Bevorzugt wird die Spülöffnung durch Verformen eines Verformungswandabschnitts der Schussdüse geschlossen. Ferner bevorzugt wird die Spülöffnung auch durch Verformen eines Verformungselements der Schussdüse geschlossen. Vorzugsweise verformt sich der Verformungswandabschnitt und/oder das Verformungselement elastisch, so dass der Verformungswandabschnitt und/oder das Verformungselement beim Rücknehmen der Schließkraft in eine Ausgangsform zurück- kehrt. Bevorzugt wird die Härtevorrichtung an den Formhohlraum angesetzt oder wenigstens teilweise in den Formhohlraum eingesetzt. Beim Spülen der Schussdüse tritt Spülmedium durch die Spülöffnung in die Strömungskammer der Schussdüse. Bevorzugt bildet das Spülmedium einen Schleier über der inneren Oberfläche. Durch das Spülen kann ein Aushärten von in der Schussdüse verbliebener Formstoffmischung vermieden werden. Vorzugsweise der Verformungswandabschnitt der Schussdüse zumindest abschnittsweise aus Federstahl gebildet. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner den Schritt: Aufprägen einer Rotation auf die Formstoffmischung mittels der Schussdüse. Hierdurch kann erreicht werden, dass sich eine aus der Schussdüse tretender Feststoffstrahl aufweitet, wodurch eine Verschmutzung des Formhohlraums und/oder ein Verschleiß des Formwerk- zeugs reduziert werden kann.
Gemäß einem vierten Aspekt löst die Erfindung die eingangs genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikernen, kleinen Formen und/oder Speiser , aus Formstoffmischung, bevorzugt unter Verwendung einer Schussdüse gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder eine Kernschießmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, umfassend die Schritte: Schließen eines Formhohlraums; Aufsetzen der Schussdüse auf den Formhohlraum; Drücken eines Mündungsabschnitts der Schussdüse gegen den Formhohlraum mit einer Schließkraft, wobei die Spülöffnung verschlossen wird; Füllen des Formhohlraums mit Formstoffmischung durch die Schussdüse; Rücknehmen der Schließkraft und Abheben der Schussdüse, wobei die Spülöffnung geöffnet wird; Aushärten des Formkörpers über eine Härtevorrichtung; Reinigen der abgehobenen Schussdüse mit Spülmedium durch die Spülöffnung bei einem Reinigungsdruck, der größer ist als der Spüldruck und vorzugsweise Spülen der abgehobenen Schussdüse mit Spülmedium durch die Spülöffnung bei einem Spüldruck. Beim Reinigen der Schussdüse tritt Spülmedium bei einem Reinigungsdruck aus der Spülöffnung in die Strömungskammer. Dadurch wird ein in der Schussdüse verbliebener Rückstand der Formstoffmischung aus der Düse entfernt. Bevorzugt wird der Rückstand durch die Einlauföffnung abgegeben. Ebenso bevorzugt kann der Rückstand auch aus der Mündungsöffnung abgegeben werden. Ein Verstopfen der gereinigten Schussdüse durch einen Rückstand der Formstoffmischung wird reduziert oder vermieden. Der Spüldruck und der Reini- gungsdruck bezeichnen einen Versorgungsdruck des Spülmediums. Durch einen höheren Druck kann eine Geschwindigkeit des aus der Spülöffnung tretenden Spülmediums gesteigert und/oder eine Menge des aus der Spülöffnung tretenden Spülmediums erhöht werden. Beim Reinigen tritt bevorzugt mehr Spülmedium und/oder Spülmedium bei einer höheren Geschwindigkeit aus der Spülöffnung als beim Spülen. Vorzugsweise ist die Härtevorrich- tung dazu ausgebildet, in den Formhohlraum gefüllte Formstoffmischung mit erwärmter Luft zu beaufschlagen. Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner den Schritt: Sprühen von Trennmittel in den geschlossenen Formhohlraum. Vorzugsweise weist das Formwerkzeug und/oder der Formkasten mehrere Sprühdüsen auf, die zum Einsprühen von Trennmittel in den Formhohlraum ausgebildet sind. In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt oder gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung ist die Härteverrichtung ein Heizelement, das den Formhohlraum erwärmt. Besonders bevorzugt erwärmt das Heizelement ein Formwerkzeug und/oder einen Formkasten. Dadurch kann bevorzugt ein in der Formstoffmischung enthaltenes warmaushärtendes Bindemittel ausgehärtet werden. Vorzugsweise ist die Härtevorrichtung dazu ausgebildet ist, den Formhohlraum mit einem Katalysator und/oder warmer Luft zu beaufschlagen. Vorzugsweise ist der Katalysator ein Katalysatorgas und/oder ein Aerosol aus Katalysator und Trägergas, insbesondere Luft. Besonders bevorzugt ist der Katalysator ausgewählt aus der Gruppe: C02, Amine, insbesondere tertiäre Amine, Methylformiat und/oder Ester. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt oder gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung wird das Spülen der abgehobenen Schussdüse mit Spülmedium zwischen aufeinanderfolgenden Schüssen zyklisch wiederholt. Bevorzugt liegt eine Zykluszeit des Spülens in einem Bereich von 1 Sekunde bis 60 Sekunden, bevorzugt 1 Sekunde bis 50 Sekunden, weiterhin bevorzugt 10 Sekunden bis 40 Sekunden, besonders bevorzugt 20 Sekunden bis 40 Sekunden. Die Zykluszeit ist derjenige Zeitraum, während dem Spülmedium aus der Spülöffnung in die Strömungskammer tritt. Vorzugsweise erfolgt das Spülen kontinuierlich während eines gesamten Zeitabschnitts zwischen dem Abheben der Schussdüse und dem Aufsetzen der Schussdüse bei einer weiteren Ausführung des Verfahrens. Bei einem kontinuierlichen Spülen ist der Verbrauch von Spül- medium höher als bei einem zyklisch wiederholten Spülen. Durch das zyklische Spülen kann bevorzugt Spülmedium eingespart werden. Ferner liegt eine Haltezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spülschritten bevorzugt in einem Bereich von 1 Sekunde bis 120 Minuten, 1 Sekunde bis 60 Minuten, bevorzugt 1 Sekunde bis 12 Minuten, 1 Sekunde bis 8 Minuten, ferner bevorzugt 200 Sekunden bis 300 Sekunden. Besonders bevorzugt wird die Schussdüse vor Beginn der ersten Haltezeit mittels Spülmedium bei einem Reinigungsdruck gereinigt.
Vorzugsweise ist das Spülmedium ein Nebel. Besonders bevorzugt ist Nebel eine Dispersion, insbesondere ein Aerosol von feinen Wassertropfen in Luft. Ferner werden auch saubere Luft, Wasserdampf und/oder Inertgase als Spülmedium bevorzugt. Aufgrund einer hohen Wärmekapazität weist Nebel besonders gute Kühleigenschaften auf. Ferner können feine Wassertropfen an der inneren Oberfläche kondensieren und in der Schussdüse verbliebene Formstoffmischungsrückstände aus der Schussdüse spülen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich dar- stellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wenn dies zur Erläuterung dienlich ist, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen of- fenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenz- werte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in: Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Schussdüse;
Fig. 2 eine Längsschnittansicht der Schussdüse gemäß dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel mit einer parallel zur Zentralachse verlaufenden Schnittebene;
Fig. 3 eine Detailansicht der Spülöffnung gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4a eine in einer Schießeinheit einer Kernschießmaschine aufgenommen Schussdüse gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die teilweise in ein Formwerkzeug eingesetzt ist,
Fig. 4b ein Detail aus Figur 4a,
Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer Schussdüse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine Längsschnittansicht einer in einer Schießeinheit aufgenommenen
Schussdüse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 ein Flussdiagramm, das eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung illustriert;
Fig. 8 den Versuchskern kästen, und in
Fig. 9 eine Längsschnittansicht einer Standarddüse. In einem ersten Ausführungsbeispiel weist die Schussdüse 1 einen Hauptkörper 3 und einen Mantelkörper 5 auf. Hier ist die Schussdüse 1 mehrteilig ausgebildet. Der Bund 7 kann in eine geeignete Aufnahmevorrichtung einer an sich bekannten Schießeinheit einer Kernschießmaschine (in Figur 1 nicht dargestellt) aufgenommen werden. Ein Einführabschnitt 9 der Schussdüse 1 wird dabei in der Schießeinheit aufgenommen, wobei ein Mittelab- schnitt 1 1 und der Mündungsabschnitt 13 aus der Schießplatte herausragen. Im Bereich des Mündungsabschnitt 13 verjüngt sich die Schussdüse 1 in Richtung der Mündungsöffnung 15. Auf einer der Mündungsöffnung 15 gegenüberliegenden ersten Seite 17 ist eine Einlauföffnung 19 angeordnet. Eine Zentralachse ZA der Schussdüse 1 verläuft von der Einlauföffnung 19 bis zur Mündungsöffnung 15. Hier ist die Zentralachse ZA gerade. Eine Außenkontur eines Abschlusses 21 des Mündungsabschnitts 13 ist zylindrisch ausgeführt. Ebenso sind hier Außenkonturen des Mittelabschnitts 1 1 , des Bunds 7 und des Einführab- Schnitts 9 zylindrisch ausgebildet. Vorzugsweise kann eine Außenkontur des Mittelabschnitts 1 1 , des Bundes 5, des Mündungsabschnitts 13 und/oder eine Außenkontur des Abschlusses 21 konisch sein. Bevorzugt weist der Einführabschnitt 9 und/oder der Bund 7 Befestigungsmittel auf. Beispielsweise können am Einführabschnitt 9 und/oder am Bund 7 Gewindebohrungen oder Rastnasen (in Figur 1 nicht dargestellt) ausgebildet sein. Vor- zugsweise ist der Mündungsabschnitt 13 dazu ausgebildet, in eine korrespondierende Füllöffnung eines Formwerkzeugs (in Figur 1 nicht dargestellt) eingesetzt zu werden, wobei der sich zylindrisch verjüngende Konusabschnitt 23 zur Anlage gebracht wird. Bevorzugt kann so die Schussdüse 1 mit einer Schließkraft, die parallel zur Zentralachse ZA der Schussdüse 1 wirkt, gegen das Formwerkzeug gepresst werden. Somit kann ein dichten- des Anlegen der Schussdüse 1 an das Formwerkzeug sichergestellt werden. Weiterhin dient der Konusabschnitt 23 dem Ausgleich von Durchmesservariationen der Füllöffnung und/oder einer Zentrierung der Schussdüse 1 an oder in dem Formwerkzeug. Vorzugsweise weist ein Konuswinkel ö, gemessen zwischen einer die Außenkontur des Konusabschnitts 23 tangierenden Fläche und der Zentralachse ZA (Figur 2), einen Wert in einem Bereich von 90° bis größer 0°, bevorzugt 70° bis 20°, besonders bevorzugt 60° bis 40°, auf. Es soll verstanden werden, dass der Konusabschnitt 23 als Stufe ausgebildet sein kann. In diesem Fall ist der Konuswinkel ö 90°. Hier ist der Bund 7 als Vorsprung ausgebildet, der senkrecht zum Einführabschnitt 9 und zum Mittelabschnitt 1 1 ist. Ebenso werden Ausführungsformen mit gewinkeltem Bund 7 bevorzugt. Beispielsweise kann der Bund 7 zum Mittelabschnitt 1 1 senkrecht sein, und zum Einführabschnitt 9 einen Winkel kleiner oder größer 90° einschließen.
Der Mantelkörper 5 weist am Einführabschnitt einen Verteiler 25 auf, der zum Zuführen von Spülmedium zur Schussdüse ausgebildet ist. Der Verteiler 25 umfasst auf einer Außenwand 27 des Mantelkörper 5 einen Verteilerkanal 29, der sich hier vollumfänglich um die Außenwand 27 erstreckt. Weiterhin umfasst der Verteiler 25 Versorgungsöffnungen 31 zum Zuführen von Spülmedium zu einem Zuführkanal 33 der Schussdüse 1 . Bevorzugt sind die Versorgungsöffnungen 31 gleichmäßig über den Umfang der Schussdüse 1 verteilt. In Verbindung mit dem vollumfänglichen Verteilerkanal 29 ermöglicht dies eine gleichmäßige Zuleitung von Spülmedium zum Zuführkanal 33. Zum Abdichten des Verteilerka- nals 29 weist der Verteiler 25 einen ersten Dichtungsring 35 auf, der teilweise zwischen dem Hauptkörper 3 und dem Mantelkörper 5 angeordnet ist. Ein zweiter Dichtungsring 37 liegt hier am Bund 7 an. Vorzugsweise weist der Hauptkörper einen Werkzeugabschnitt 39 auf, der hier als Außenvielkant 41 gebildet ist. Bevorzugt ist der Werkzeugabschnitt 39 auf einem Absatz 43 des Hauptkörpers 3 angeordnet. Der Absatz 43 weist auf einer Innenseite 45 eine an die Einlauföffnung angrenzende Fase 47 auf. Wie die in Figur 2 dargestellte Schnittansicht durch die Schussdüse 1 zeigt, verbindet eine Strömungskammer 49 Die Einlauföffnung 19 mit der Mündungsöffnung 15. Die Strömungskammer 49 wird dabei durch einen ersten Strömungskammerwandabschnitt 51 des Hauptkörpers 3 und einen zweiten Strömungskammerwandabschnitt 53 des Mantelkörpers 5 gebildet. Die Zentralachse ZA erstreckt sich durch Querschnittsmittelpunkte der Strömungs- kammer 49 von der Einlauföffnung 19 zur Mündungsöffnung 15. Hier liegen sich die Mündungsöffnung 15 und die Einlauföffnung 19 gegenüber, so dass die Zentralachse ZA gerade ist. Die Strömungskammer 49 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel gestuft ausgebildet. Der erste Strömungskammerwandabschnitt 51 des Hauptkörpers 3 weist einen ersten Knick 55 auf. Ferner weist auch der zweite Strömungskammerwandabschnitt 53 des Mantelkörpers 5 einen zweiten Knick 57 auf. Es soll verstanden werden, dass der erste Knick 55 und der zweite Knick 57 auch nur im ersten Strömungskammerwandabschnitt 53 oder im zweiten Strömungskammerwandabschnitt 53 ausgebildet sein können. Ein erster Knickwinkel TT, gemessen an einer inneren Oberfläche 61 , ist größer 90°. Es kann auch vorgesehen sein, dass der erste Knickwinkel p kleiner als 90° oder ein rechter Winkel ist. Ein zweiter Knickwinkel z des zweiten Knicks 57 ist in diesem Ausführungsbeispiel gleich dem ersten Knickwinkel TT, sodass ein stromaufwärts des ersten Knicks 55 gelegener erster Strömungswandabschnitt 63 der Strömungskammer 49 und ein stromabwärts des zweiten Knicks 57 gelegener zweiter Strömungswandabschnitt 65 der Strömungskammer 49 parallel sind. Darüber hinaus sind der erste Strömungswandabschnitt 63 und der zweite Strö- mungswandabschnitt 65 parallel zur Zentralachse ZA. Bevorzugt kann sich die Strömungskammer 49 im Bereich des ersten Strömungswandabschnitts 63 und/oder im Bereich des zweiten Strömungswandabschnitts 65 verjüngen und/oder aufweiten, so dass der erste Strömungswandabschnitt 63 und/oder der zweite Strömungswandabschnitt 65 nicht parallel zur Zentralachse ZA sind. Hier verjüngt sich die Strömungskammer nur in einem Ver- jüngungsabschnitt 59 zwischen dem ersten und zweiten Knick 55, 57, wobei ein innerer Durchmesser D1 der Strömungskammer 49 in einer ersten Richtung R1 , die von der Einlauföffnung 19 in Richtung der Mündungsöffnung 15 weist, abnimmt.
Der Absatz 43 des Hauptkörpers 3 liegt auf dem Mantelkörper 5 auf. Zur Fixierung am Mantelkörper 5 weist der Hauptkörper 3 ein Außengewinde 67 auf, das in ein korrespon- dierendes Innengewinde 69 des Mantelkörpers 5 eingeschraubt ist. Es soll verstanden werden, dass der Hauptkörper 3 auch formschlüssig, stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig am Mantelkörper 5 fixiert sein kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Hauptkörper 3 im Mantelkörper 5 mittels eines Führungselements geführt ist. Beispielsweise kann das Führungselement eine Keilwelle-Keilnabe-Verbindung sein. Die Versorgungsöffnung 31 des Verteilers 25 verbindet den Verteilerkanal 29 mit einem Zuführkanal 71 . Der Zuführkanal 71 ist zwischen einer zweiten Stirnfläche 85 des Mantelkörpers 5 und einer ersten Stirnfläche 83 des Hauptkörpers 3 ausgebildet (Figur 3). Die erste und zweite Stirnfläche 83, 85 sind hier parallel. Es kann auch vorgesehen sein, dass die erste Stirnfläche 83 und die zweite Stirnfläche 85 einen Winkel zueinander einschlie- ßen. Bevorzugt verjüngt sich ein zwischen der ersten Stirnfläche 83 unter der zweiten Stirnfläche 85 gebildeter Strömungsquerschnitt bis zum Umfangsspalt 79.
Der Zuführkanal 71 dient der Verbindung der Versorgungsöffnung 31 mit einer Spülöffnung 77 der Schussdüse 1 . Die Spülöffnung 77 mündet in die Strömungskammer 49, so dass Spülmedium in die Strömungskammer 49 eingeleitet werden kann. Hier ist die Spülöffnung 77 als Umfangsspalt 79 ausgebildet, der über den vollen Umfang der Strömungskammer in die Strömungskammer 49 mündet. Vorzugsweise weist die Schussdüse 1 mehrere Spülöffnung 77 auf. Die Spülöffnung 77 ist hier im Verjüngungsabschnitt 59 angeordnet wobei auch vorgesehen sein kann, dass die Spülöffnung 77 im ersten Strömungswandabschnitt 63 und/oder im zweiten Strömungswandabschnitt 65 angeordnet ist. Eine Höhe H1 des Zuführkanals 1 ist als Abstand zwischen der Außenwand 75 des Hauptkörpers 3 und der Innenwand 73 Mantelkörpers 5 definiert. Eine Spalthöhe H2 des Umfangsspalts 79 Ist der Abstand zwischen langen Seiten 81 des Umfangsspalts 79. Bevorzugt ist eine Spalthöhe H2 in einem Umlenkbereich 87 des Zuführkanals 71 größer als in einem vertikalen Bereich des Zuführkanals 71 . Eine Öffnungsachse OA der Spülöffnung 77 schließt mit der Zentral- achse ZA einen Spülöffnungswinkel Q ein. Die Spülöffnung 77 weist somit teilweise in Richtung der Einlauföffnung 19. Hier ist der Spalt 79 zwischen dem Hauptkörper 3 und Mantelkörper 5 ausgebildet.
Wie Figur 4a zeigt, kann die Schussdüse 1 mit dem Einführabschnitt 9 und dem Bund 7 in einer Schießeinheit 89 einer Kernschießmaschine aufgenommen werden. Es soll verstan- den werden, dass der Einführabschnitt 9 auch nur teilweise in einer Kernschießmaschine aufgenommen werden kann. Der Mündungsabschnitt 13 ist in eine Füllöffnung 91 eines Formwerkzeugs 93 eingesetzt. Das Formwerkzeug 93 bildet den Formhohlraum 95. Der Konusabschnitt 23 liegt an einer korrespondierenden Schräge 97 des Formwerkzeugs 93 an. Auch der Abschluss 21 liegt am Formwerkzeug 93 an, wobei die Mündungsöffnung 15 in eine den Formhohlraum 95 definierende innere Formoberfläche 99 mündet. Die Schussdüse 1 wird mittels der Schießeinheit 89 gegen das Formwerkzeug 93 gepresst. Dabei wirkt eine resultierende Schließkraft F1 , die vom Formwerkzeug 93 auf den Mündungsabschnitt 13 übertragen wird. Die Schließkraft F1 wirkt bevorzugt parallel zur Zentralachse ZA. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Mündungsabschnitt 13 am Mantelkörper 5 ausgebildet. Der Mündungsabschnitt 13 kann auch am Hauptkörper 3 oder am Haupt- und Mantelkörper 3, 5 ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schussdüse 1 mit einer Aufsatzfläche (in Figur 4a, 4b nicht dargestellt) an ein Formwerkzeug 93 angesetzt wird. Der Mantelkörper 5 weist einen Verformungswandabschnitt 101 auf, der dazu ausgebildet ist, sich bei Anliegen einer Schließkraft F1 derart zu verformen, dass die Mündungsöffnung 77 geschlossen wird. Der Verformungswandabschnitt 101 beult durch die Schließkraft F1 aus, wodurch sich eine Länge des Mantelkörpers 5, gemessen entlang der Zentralachse ZA, reduziert. Eine Länge des Hauptkörpers 3, gemessen parallel zur Länge des Mantelkörpers 5, bleibt vorzugsweise konstant, sodass sich die erste und die zweite Stirnfläche 83, 85 annähern. Übersteigt die Schließkraft F1 ein Mindestmaß, wird ein Kontakt zwischen der ersten Stirnfläche 83 unter der zweiten Stirnfläche 85 hergestellt, sodass die Spülöffnung 77 geschlossen wird (Figur 4b). Das Ausbeulen des Verformungswandabschnitt 101 wird in Figur 4a durch Strichlinien verdeutlicht.
Die Schießeinheit 89 weist eine Spülmediumversorgung 103 auf, die als Kanal 105 ausge- bildet ist, der an den Verteiler 25 der Schussdüse 1 anschließt. Durch den Kanal 105 kann Spülmedium durch die Schießeinheit 89 zur Schussdüse 1 geleitet werden. Es kann ebenso bevorzugt sein, dass die Schließkraft F1 auf den Hauptkörper 3 wirkt und sich ein am Hauptkörper 3 angeordneter Verformungswandabschnitt 101 derart verformt, dass die Spülöffnung 77 geschlossen wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass sich der Hauptkör- per 3 über eine im Mantelkörper 5 angeordnete Spülöffnung 77 schiebt und diese verschließt, wenn eine Schließkraft F1 auf die Schussdüse 1 aufgebracht wird. Ferner kann es bevorzugt sein, dass sich der Mantelkörper 5 über eine in dem Hauptkörper 3 angeordnete Spülöffnung 77 schiebt und diese verschließt, wenn eine Schließkraft F1 auf die Schussdüse 1 wirkt. Bevorzugt ist der Mantelkörper 5 dazu ausgebildet, den Hauptkörper 3 zumindest teilweise zu überlappen. Vorzugsweise kann der Hauptkörper 3 Den Mantelkörper 5 zumindest teilweise überlappen, wobei der Mantelkörper 5 die Spülöffnung 77 aufweist. Bevorzugt kann zwischen der ersten Stirnfläche 83 und der zweiten Stirnfläche 85 ein Verformungselement angeordnet sein, das durch eine Schließkraft F1 verformbar ausgebildet ist. Bevorzugt ist der Mantelkörper 5 dabei in Richtung der Zentralachse ZA relativ zum Hauptkörper 3 verschiebbar ausgebildet. Gemäß einem in Figur 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel kann die Strömungskammer 49 eine gewendelte Struktur 107 aufweisen, die einen oder mehrere Gänge 109 umfasst. Hier sind die Gänge 109 als Drallnuten 1 1 1 ausgebildet, die sich helixförmig entlang der Zentralachse ZA durch die Strömungskammer 49 erstrecken. Vorzugsweise weist die Schussdüse 1 einen Auslaufbereich 1 13 auf. Hier verjüngt sich die Strömungskammer 59 bis zu einem Übergang 1 15 zum Auslaufbereich 1 13. Bevorzugt weitet sich die Strömung Kammer 49 vom Übergang 1 15 bis zur Mündungsöffnung 15 auf. Hier mündet die Strömungsöffnung 77 am Umfangsspalt 1 15. Es werden auch Strömungsöffnungen 77 bevorzugt, die stromauf- oder stromabwärts des Übergangs 1 15 in die Strömungskammer 49 münden. Hier erstrecken sich die Drallnuten 1 1 1 stetig über den Übergang 1 15 durch den Auslaufbereich 1 13 bis zur Mündungsöffnung 15. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Drallnuten 1 1 1 am Übergang 1 15 enden. Beispielsweise können Drallnuten 1 1 1 nur im Auslaufbereich 1 13 oder nur stromaufwärts des Auslaufbereichs 1 13 vorgesehen sein. Eine Strömungswand 1 17 des Auslaufbereichs 1 13 ist hier konvex ausgebildet. Ebenso werden gerade und/oder konkave Strömungswände 1 17 bevorzugt. Die Strömungskammer des zweiten Ausführungsbeispiels ist nicht gestuft. Für weitere bevorzugte Merkmale des zweiten Ausführungsbeispiels wird vollumfänglich auf obenstehende Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel (Figur 6) weist die Schussdüse 1 ein Verfor- mungselement 1 19 auf, das zwischen dem Hauptkörper 3 und dem Mantelkörper 5 angeordnet ist. Die Schussdüse 1 ist in einer Schießeinheit 89 aufgenommen, wobei eine Spülmediumversorgung 103 durch Dichtungsringe 121 dichtend an den Verteiler 25 der Schussdüse 1 angeschlossen ist. Der Mantelkörper 5 ist hier entlang der Zentralachse ZA relativ zum Hauptkörper 3 verschiebbar ausgebildet. Das heißt, der Hauptkörper 3 ist nicht am Mantelkörper 5 fixiert. Eine Führung des Mantelkörpers 5 am Hauptkörper 3 erfolgt über erste und zweite Führungsflächen 123, 125 des Hauptkörpers 3. Die Führungsflächen sind hier als Vorsprünge ausgebildet, die einen Außendurchmesser D2 aufweisen der im Wesentlichen einem Innendurchmesser D3 der Innenwand 73 des Mantelkörpers 5 entspricht. Die Versorgungsöffnung 31 des Verteilers 25 ist zwischen den Führungsflächen 123, 125 angeordnet. Die erste Führungsfläche 123 kann daher durchgängig ausgebildet sein. Die zweite Führungsfläche 125 ist hier nicht vollumfänglich ausgebildet, so dass der Zuführkanal 71 über den Umfang zumindest abschnittsweise offen ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schussdüse 1 nur erste Führungsflächen 123 aufweist, sodass der Zuführkanal 71 über den gesamten Umfang offen ist. In dem in Figur 6 dargestellten Zu- stand wirkt eine Schließkraft F1 und das Verformungselement 1 19 ist verformt, sodass ein Kontakt zwischen der ersten Stirnfläche 83 und der zweiten Stirnfläche 85 besteht und die Spülöffnung 77 verschlossen ist. Bevorzugt ist der Hauptkörper 3 in einer zweiten Richtung R2, die parallel zur Schließkraft F1 ist, durch den Absatz 43 relativ zur Schießeinheit 89 festgelegt. Durch die Schließkraft F1 wird der Mantelkörper 5 entlang der Zentralachse ZA in der zweiten Richtung R2 relativ zum Hauptkörper 3 verschoben und das Verformungs- element 1 19 verformt. Durch Rücknehmen der Schließkraft F1 bewegt sich der Hauptkörper 3 in der ersten Richtung R1 und das Verformungselement 1 19 kehrt in einen unverformten Zustand zurück. Die Schießeinheit 89 weist eine Kanal 105 zum Zuleiten von Spülmedium auf, der an einem ersten Ende 127 in den Verteiler 25 mündet. Bevorzugt weist die Schießeinheit 89 an einem zweiten Ende des Kanals 105 eine Anschlussvorrichtung zum Anschließen einer Leitung und/oder eines Kompressors einer Spülmediumversorgungseinrichtung auf.
Das in Figur 7 dargestellte Flussdiagramm illustriert eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung. In einem ersten Schritt S1 wird ein Formhohlraum 95 geschlossen. Bevorzugt wird der Formhohlraum 95 durch ein Formwerk- zeug 93 einer Kernschießmaschine oder durch einen Formkasten gebildet. In einem nächsten Schritt S2 wird die Schussdüse 1 mit einem Mündungsabschnitt 1 1 an eine Füllöffnung 91 des Formhohlraums 95 angesetzt und/oder in eine Füllöffnung des Formhohlraums eingesetzt. Es soll verstanden werden, dass Aufsetzen ebenso als vollständiges oder teilweises einsetzen verstanden werden kann. Nach dem Aufsetzen wird der Mün- dungsabschnitt 1 1 der Schussdüse 1 gegen das den Formholraum 95 bildenden Formwerkzeug 93 gedrückt, wobei die Spülöffnung 77 verschlossen wird (Schritt S3). Es soll verstanden werden, dass ebenso das Formwerkzeug 93 gegen den Mündungsabschnitt 13 gedrückt werden kann. Anschließend wird der Formhohlraum 95 Durch die Schussdüse 1 mit Formstoffmischungen gefüllt (Schritt S4). In einem sich an das Füllen des Formhohl- raums 95 anschließenden Schritt S5 wird die Schließkraft F 1 zurückgenommen und die Schussdüse abgehoben, so dass sich die Spülöffnung öffnet. Anschließend wird der Formkörper über eine Härtevorrichtung ausgehärtet (Schritt S6).
In einem Spülschritt S7 tritt Spülmedium durch die Spülöffnung 77 in die Strömungskammer 49 der Schussdüse 1 ein und die Schussdüse 1 wird gespült. Dabei bildet sich bevor- zugt ein Schleier von Spülmedium, der sich auf eine Oberfläche der Strömungskammer 49 legt und/oder warme Luft und/oder mit Katalysator und/oder härter belastete Umgebungs- luft aus der Strömungskammer 49 verdrängt. In einem Schritt S8 wird die Schussdüse mit Spülmedium, das durch die Spülöffnung 77 in die Strömungskammer 49 tritt gereinigt, wobei in der Strömungskammer 49 verbliebene Formstoffmischungen aus der Mündungsöff- nung 15 und/oder aus der Einlauföffnung 19 abgegeben wird. Ein Spüldruck ist dabei ge- ringer als ein Reinigungsdruck, sodass beim Reinigen Spülmedium mit höherer Geschwindigkeit aus der Spülöffnung 77 tritt und/oder sodass beim Reinigen mehr Spülmedium aus der Spülöffnung 77 tritt als beim Spülen. Bevorzugt wird im Anschluss an den Reinigungsschritt S8 erneut der Spülschritt S7 ausgeführt. Es soll verstanden werden, dass der Rei- nigungsschritt S8 auch vor dem Spülschritt S7 durchgeführt werden kann. Bevorzugt wird der Spülschritt zyklisch wiederholt, wobei für einen Spülzyklus Spülmedium für eine Zeitdauer, die einen Wert in einem Bereich von 0 bis 60 Sekunden, bevorzugt 10 bis 40 Sekunden, Besonders bevorzugt 20 bis 40 Sekunden, aufweist, in die Strömungskammer 49 tritt. Zwischen zwei aufeinanderfolgen Spülzyklen tritt für eine Haltezeit kein Spülmedium aus der Spülöffnung 77. Ferner bevorzugt dauert der Spülschritt S7 bis zur nächsten Ausführung des Verfahrens an.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Versuchsbeispielen weiter erläutert.
Versuchsbesch reibunq
Zur Bestimmung einer Wirksamkeit einer erfindungsgemäßen Schussdüse 1 auf eine Anzahl fertigbarer Kerne zwischen aufeinanderfolgenden Reinigungen der Schussdüse 1 wurde folgender Versuchsaufbau gewählt.
In einem Sandmischer der Firma Claas wurden 50 kg Quarzsand der Bezeichnung H32 der Quarzwerke GmbH vorgelegt. Der Mischung wurden dann 0,4 kg Aktivator 9215. der Fa. Hüttenes-Albertus zugegeben und für 30 Sekunden gemischt. Im Anschluss wurden 0,4 kg Gasharz, Hüttenes-Albertus 8449 zugegeben und für weitere 60 Sekunden gemischt.
Mit dieser Sandmischung wurden auf einer Kernschießmaschine des Modells LL20, der Firma Laempe Mössner Sinto GmbH mit einem Druck von 4 bar Sandkerne bei einer Schießzeit von 2 Sekunden geschossen. Die Aushärtung erfolgte durch Begasen der Kerne mit 6 g Amin GH 6 (Hüttenes-Albertus) mit 2 bar für 5 Sekunden. Nach erfolgter Amin-Begasung wurde das überschüssige Amin durch Begasen mit Spülluft für 35 Sekunden mit 2 bar entfernt. Das einzelne Kerngewicht betrug hierbei zwischen 995 und 1005 g.
Der Versuchskernkasten 189 (LxBxH=650x650x390 mm) besteht aus zwei Hälften mit je einem Unterteil 200 und einem Oberteil 201 . Eine erste Hälfte 191 ist aus AIMg4.5Mn und eine zweite Hälfte 193 aus PUR Kunststoff (LAB 1360 der Firma Axson Technologies) ge- fertigt. Jede Hälfte 191 , 193 enthält drei Kavitäten 195 (insgesamt 6 Stück) mit einem Volumen von 0,68 Liter und einem Füllgewicht von ca. 1005 g (Fig. 8), von denen jedoch nur vier benutzt wurden. Die zwei übrigen Kavitäten 197 wurden verschlossen. Die Kavitäten haben eine aus der Praxis bekannte, stark verschleißanfällige Geometrie. Die den Schuss- düsen gegenüberliegenden Prallflächen 199 sind in einem Unterteil 201 des Versuchskernkastens 189 angeordnet.
Es wurden Kerne mit einer Standard-Schussdüse der Firma Schuster („Schusterdüse“) geschossen sowie mit einer erfindungsgemäßen Düse mit Spülöffnung geschossen, im Anschluss an das Schießen gehärtet und der Maschine entnommen. Die Standarddüse 210 weist einen Eintrittsdurchmesser SD1 von 28 mm, einen Austrittsdurchmesser SD2 von 15 mm und eine Standarddüsenlänge SL1 von 95 mm auf (Figur 9). In einem Eintrittsabschnitt 212 mit einer Eintrittslänge SL2 von 54,5 mm und einem Austrittsabschnitt 214 mit einer Austrittslänge SL3 von 29,7 mm ist die Strömungskammer 216 der Standarddüse 210 zylindrisch. Zwischen dem Eintrittsabschnitt 212 und dem Austrittsabschnitt 214 verjüngt sich die Strömungskammer 216 der Standarddüse 210 auf entlang einer Verjüngungslänge SL3 von 10,8 mm. Eine Zwischenzeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schüssen, wobei hier unter Schießen nur der Vorgang des Füllens verstanden wird, betrug ca. 100 Sekunden. Bei Verwendung der Schussdüse mit Spülöffnung wurde für 100 Sekunden bei einem Spüldruck von 0,1 -0,3 bar Spülmedium in die Strömungskammer 49 geleitet. Als Spülme- dium wurde Luft verwendet. Die Spalthöhe betrug 0,2 mm.
Nachstehende Tabelle gibt einen Überblick über die Zeit, die eine mit Formstoffmischung gefüllte Düse bei Stillstehen der Kernschießmaschine bzw. unterbrochener Kernfertigung gehalten werden kann, ohne das eine manuelle Reinigung der Düse notwendig ist. Es wurden unter vergleichbaren Bedingungen bei 15 °C Raumtemperatur mit einer Standard- und einer erfindungsgemäßen Schussdüse geschossen und die Maschine im Anschluss angehalten, sodass keine weiteren Kerne gefertigt wurden. Die Düse wurde dann alle 2 Minuten geprüft und derjenige Zeitpunkt notiert zu dem die Bindemittelmischung in der Düse ausgehärtet war.
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Zusammenfassung der Ergebnisse
Wie cbenstehender Tabelle entncmmen werden kann kennte die Anzahl fertigbarer Kerne zwischen zwei aufeinanderfclgenden manuellen Düsenreinigungen um mindestens 80 % erhöht werden. Dadurch ergeben sich erhebliche Einsparpctentiale im Rahmen der Fertigung ven Fermkörpern.
Eine Zeit bis zum Aushärten ven in der Schussdüse verbliebener Fcrmstcffmischung kennte mit einer erfindungsgemäßen Schussdüse um das zehnfache und mehr gesteigert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Schussdüse (1 ) zum Schießen von Feststoff, insbesondere zum Schießen von Formstoffmischung in einen Formhohlraum zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikernen, kleinen Formen und/oder Speisern, in der Gießereitechnik, mit
einer Einlauföffnung (19) zum Zuführen des Feststoffs,
einer Mündungsöffnung (15) zum Abgeben des Feststoffs, und
einer Strömungskammer (49), die die Einlauföffnung (19) mit der Mündungsöffnung
(15) verbindet und eine innere Oberfläche (61) aufweist,
gekennzeichnet durch eine Spülöffnung (77), die in die innere Oberfläche (61) mündet und zum Zuführen eines Spülmediums in die Strömungskammer (49) ausgebildet ist.
2. Schussdüse (1) nach Anspruch 1 , wobei die Spülöffnung (77) als in die innere Oberfläche (61) mündender Spalt, vorzugsweise Umfangsspalt (79), ausgebildet ist. 3. Schussdüse (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spülöffnung (77) wenigstens teilweise in Richtung der Einlauföffnung (19) weist.
4. Schussdüse (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Öffnungsachse (OA) der Spülöffnung mit einer Zentralachse (ZA) der Strömungskammer (49) einen Spülöffnungswinkel Q mit einem Wert in einem Bereich von größer 0° bis 90°, bevorzugt 30° bis 60°, einschließt.
5. Schussdüse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Spülöffnung (77) verschließbar ausgebildet ist.
6. Schussdüse (1 ) nach Anspruch 5, wobei die Spülöffnung (77) dazu ausgebildet ist, durch Aufbringen einer Schließkraft F1 auf einen Mündungsabschnitt (13) verschlos- sen zu werden
7. Schussdüse (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, aufweisend einen Mantelkörper (5) und einen wenigstens teilweise in den Mantelkörper (5) eingesetzten Hauptkörper (3), die gemeinsam wenigstens einen Abschnitt der Strömungskammer (49) bilden. 8. Schussdüse (1 ) nach Anspruch 7, wobei zwischen einer Außenwand (75) des Hauptkörpers (3) und einer Innenwand (73) des Mantelkörpers (5) ein Zuführkanal (33) zum Zuführen des Spülmediums ausgebildet ist.
9. Schussdüse (1) nach Anspruch 8, wobei der Mantelkörper (5) einen Verteiler (25) aufweist, der zum Verbinden einer Zuleitung des Spülmediums mit dem Zuführkanal
(33) vorgesehen ist.
10. Schussdüse (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Spülöffnung (77) als Spalt zwischen dem Mantelkörper (5) und dem Hauptkörper (3) gebildet ist.
1 1 . Schussdüse (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Mantelkörper (5) ein erstes Führungselement aufweist und der Hauptkörper (3) ein korrespondierendes zweites Führungselement aufweist, die zum Führen des Hauptkörpers (3) in dem Mantelkörper (5) Zusammenwirken.
12. Schussdüse (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , wobei der Mantelkörper (5) einen Verformungsabschnitt umfasst, der zum Schließen der Spülöffnung (77) elas- tisch verformbar ist.
13. Schussdüse (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Schussdüse (1) ein Verformungselement (1 19) aufweist, das zwischen dem Mantelkörper (5) und dem Hauptkörper (3) angeordnet und zum Schließen der Spülöffnung (77) elastisch verformbar ist. 14. Schussdüse (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strömungskammer (49) entlang einer Zentralachse ZA gestuft ist.
15. Schussdüse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die innere Oberfläche (61 ) eine gewendelte Struktur (107) aufweist, die dazu ausgebildet ist, den Feststoff in Rotation um eine Zentralachse ZA der Strömungskammer (49) zu ver- setzen.
16. Schussdüse (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strömungskammer (49) sich in einem Auslaufbereich (1 13) in Richtung der Mündungsöffnung (15) aufweitet. 17. Schussdüse (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erstes die Schussdüse (1 ) zumindest abschnittsweise bildendes Material ein Kunststoff ist.
18. Schussdüse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schussdüse (1) zumindest abschnittsweise durch Spritzguss hergestellt ist. 19. Kernschießmaschine zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikernen, kleinen Formen und/oder Speisern, aus Formstoffmischung mit
einem Formkasten,
einer Schießeinheit (89) zum Einfüllen der Formstoffmischung, die wenigstens eine Schussdüse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 18 aufweist, einer Härtevorrichtung zum Aushärten des Formkörpers, und
eine Spülmediumversorgung (103) zum Versorgen der Schussdüse (1 ) mit Spülmedium.
20. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikernen, kleinen Formen und/oder Speisern, aus Formstoffmischung, bevorzugt unter Verwendung einer Schussdüse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder einer Kernschießmaschine nach Anspruch 19, umfassend die Schritte:
- Schließen eines Formhohlraums (95);
- Aufsetzen der Schussdüse (1) auf den Formhohlraum (95);
- Drücken eines Mündungsabschnitts (13) der Schussdüse (1 ) ein den Formhohlraum (95 bildendes Formwerkzeug (93) mit einer Schließkraft
F1 , wobei die Spülöffnung (77) verschlossen wird;
- Füllen des Formhohlraums (95) mit Formstoff durch die Schussdüse (1);
- Rücknehmen der Schließkraft F1 und Abheben der Schussdüse (1), wobei die Spülöffnung (77) geöffnet wird;
- Aushärten des Formkörpers über eine Härtevorrichtung; und
- Spülen der abgehobenen Schussdüse (1) mit Spülmedium durch die Spülöffnung (77) bei einem Spüldruck.
21 . Verfahren zum Herstellen von Formkörpern, insbesondere Gießereikerne, kleinen Formen und/oder Speisern, aus Formstoffmischung, bevorzugt unter Verwendung einer Schussdüse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder einer Kernschießmaschine nach Anspruch 19, umfassend die Schritte:
- Schließen eines Formhohlraums; (95)
- Aufsetzen der Schussdüse (1) auf den Formhohlraum (95); - Drücken eines Mündungsabschnitts der Schussdüse (1) gegen ein den Formhohlraum (95) bildendes Formwerkzeug (93) mit einer Schließkraft F1 , wobei die Spülöffnung (77) verschlossen wird;
- Füllen des Formhohlraums (95) mit Formstoffmischung durch die Schuss- düse (1);
- Rücknehmen der Schließkraft F1 und Abheben der Schussdüse (1), wobei die Spülöffnung (77) geöffnet wird;
- Aushärten des Formkörpers über eine Härtevorrichtung;
- Reinigen der abgehobenen Schussdüse (1) mit Spülmedium durch die Spülöffnung (77) bei einem Reinigungsdruck, der größer ist als der Spüldruck und vorzugsweise
- Spülen der abgehobenen Schussdüse (1) mit Spülmedium durch die Spülöffnung (77) bei einem Spüldruck.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , wobei die Härtevorrichtung ein Heizelement ist, das den Formhohlraum (95) erwärmt.
23. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , wobei die Härtevorrichtung dazu ausgebildet ist, den Formhohlraum (95) mit einem Katalysator und/oder warmer Luft zu beaufschlagen.
24. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 20 bis 23, wobei das Spülen der abgehobenen Schussdüse (1) mit Spülmedium zwischen aufeinanderfolgenden
Schüssen zyklisch wiederholt wird.
25. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 20 bis 24, wobei das Spülmedium ein Nebel ist.
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