WO2022207026A1 - Druckgiesskolben für eine giessmaschine - Google Patents

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WO2022207026A1
WO2022207026A1 PCT/DE2022/000033 DE2022000033W WO2022207026A1 WO 2022207026 A1 WO2022207026 A1 WO 2022207026A1 DE 2022000033 W DE2022000033 W DE 2022000033W WO 2022207026 A1 WO2022207026 A1 WO 2022207026A1
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cooling
die
molded
connection unit
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Kornelia Jahn
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Kornelia Jahn
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/203—Injection pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2015—Means for forcing the molten metal into the die
    • B22D17/2038—Heating, cooling or lubricating the injection unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/007—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass injection moulding tools

Definitions

  • the present invention relates to a die-casting piston for a casting machine, a piston rod connection unit with a piston rod running in the longitudinal direction being detachably connectable to the die-casting piston, with a cooling channel system within a cooling circuit for cooling the die-casting piston.
  • such die-casting pistons press the hot liquid casting material out of the casting chamber into the mold cavity of the die-casting mold.
  • the die-cast piston is exposed to high temperatures and is subject to high wear. Therefore, after a certain number of die-casting processes, the die-casting plunger needs to be replaced.
  • pistons It is known to form such die-cast pistons as a one-piece turned copper component to which the piston rod is screwed.
  • Known pistons consist of a further variant of several individual parts that have to be assembled and sealed in a complex manner. Due to the high thermal and mechanical stress, there is a risk of leaks occurring during operation, which has a negative effect on process reliability.
  • the material copper is chosen because it has a high thermal conductivity and can therefore be cooled well via a cooling channel system and at the same time there is good material strength, especially heat resistance.
  • a cooling chamber is inside the piston for cooling the piston
  • the present invention is based on the object or the technical problem of specifying a die-cast piston that can be produced economically, has a long service life, can be replaced or overhauled and reused economically and ensures reliable functionality over the long term.
  • the die-cast piston according to the invention is given by the features of independent claim 1 .
  • Advantageous refinements and developments are the subject matter of the claims which are directly or indirectly dependent on independent claim 1 .
  • the die-cast piston according to the invention is accordingly characterized by a first molded piston part, which is pot-shaped, i.e. U-shaped in cross section, and consists of copper, and a second pot-shaped molded piston part, which is arranged in regions within the first molded piston part and is connected to it, the one Connection unit for the detachable connection of the piston rod connection unit, which consists of steel, in particular stainless steel.
  • the die-cast piston consists of two piston mold parts that are firmly connected to one another, a steel mold part and a formed copper part, the arrangement of seals can be dispensed with, which ensures long-term reliable operation and increases process reliability.
  • a further advantage is that when the outer surface and end face of the first molded piston part are worn, repairs can be carried out in a quicker, simpler and more economical manner.
  • an undersize is created by turning the lateral and front surfaces to level them out.
  • a new copper layer is applied, for example by laser deposition welding, which is finally machined to size.
  • the copper first piston molding is severed or turned from the steel second piston molding and then a new copper first piston molding is reused with the steel second piston molding.
  • a further object of the present invention is to specify a die-cast piston that enables the formation of an optimized cooling channel system that ensures a high cooling capacity and thus significantly increases the service life of the die-cast piston compared to the known pistons.
  • a particularly preferred embodiment with an optimized cooling channel system of a die-cast piston wherein the piston rod connection unit with piston rod, which can be detachably connected to the second molded piston part, has at least one return channel and the piston rod has a feed channel for the cooling medium of the cooling circuit with the first and second molded piston part, is characterized in that the cooling channel system of the die-cast piston as follows is constructed: a first cooling chamber, which is present between the outer underside of the second molded piston part and the inner lower top side of the first molded piston part and which, when the piston rod connection unit with the piston rod is connected, communicates with the feed channel and the piston rod, a first cooling channel system with cooling channels which between the inner wall of the first piston mold part and the outer wall of the second piston mold part and are in communication with the first cooling chamber, a transverse cooling channel, which is in communication with the first cooling channel system, a second cooling channel system with cooling channels between the inner wall of the second piston mold part and the outer wall the piston rod connection unit runs in the connected state of the piston rod connection
  • the design of the cooling channel system shown ensures forced guidance of the cooling medium, by means of which a large contact surface can be produced with the copper material, which results in very good cooling properties, as a result of which the thermal stress on the die-cast piston is significantly reduced, which, among other things, also leads to an increased service life leads.
  • a structurally particularly advantageous configuration is characterized in that the channels of the second cooling channel system are formed by recesses in the wall of the first molded piston part.
  • a particularly preferred development is characterized in that the channels of the second cooling channel system are formed by recesses in the wall of the second molded piston part.
  • This design is particularly advantageous from an economic point of view, since the recesses are present in the second molded piston part made of steel, i.e. when replacing the first molded copper part, it only has to be cut off or turned off, without the new first molded copper part having additional recesses for the cooling channel system have to be brought in.
  • Particularly efficient cooling which ensures a large contact area, is characterized in that the channels of the second cooling channel system have a helical course or thread-like course around the second molded piston part.
  • the ducts of the cooling duct system can also run parallel to the longitudinal direction and be distributed in a grid in the circumferential direction.
  • connection between the first and second molded piston part is preferably designed as a welded connection, in particular as a proven friction welded connection.
  • the detachable connection of the die-cast piston or the second molded piston part with the connectable piston rod connection unit is designed as a screw connection in a proven manner.
  • a connection combination can be used which is characterized in that the screw connection is formed by an internal thread present on the second shaped piston part and an external thread present on the piston rod connection unit, with the external thread and the internal thread meshing with one another in the connected state.
  • a particularly preferred development which ensures a permanently reliable connection between the second molded piston part and the first molded piston part, is characterized in that that the second molded piston part has an outwardly projecting circumferential second flange on the upper side, the underside of which is connected/welded to the upper end face of the first molded piston part.
  • FIG. 1 schematic cross section through a constructive
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the die-cast piston according to FIG. 1 with a varied channel system
  • FIG. 3 schematic cross section through the
  • Piston rod connection unit with piston rod according to Fig. 1, Fig. 4 schematic transparent cross section through the
  • Fig. 5 schematic transparent cross section through the
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through the die-casting piston according to FIG. 1 with a further varied channel system.
  • a first embodiment of a die-cast piston 10 is shown in a longitudinal cross section.
  • the die-cast piston 10 consists of a first molded piston part 30 made of copper and a second molded piston part 34 made of steel, in particular stainless steel.
  • the first molded piston part 30 is essentially pot-shaped, that is to say has a U-shaped cross section. When used, the lower end face 32 comes into contact with the hot liquid casting compound and presses it out of the filling chamber into the cavity of the die casting mold. As a result, the first molded piston part 30 is exposed to very high temperatures and stresses.
  • the first molded piston part 30 has an inner peripheral contour with an inner wall 42 and an inner upper side 66 on the underside.
  • first cooling channel system 22 In the inner wall 42 of the first molded piston part 30 there are recesses which form a first cooling channel system 22 . These recesses run helically, ie in the form of thread-like recesses in the inner wall 42 um.
  • the first cooling channel system 22 opens into a transverse cooling channel 26 in the upper end area.
  • the second molded piston part 34 Protruding into the interior of the first molded piston part 30 is the second molded piston part 34, which is also cup-shaped and has an outwardly projecting second flange 28 on the upper side, the underside of which is connected, in particular welded, to the top face of the first molded piston part 30.
  • the second molded piston part 34 has a first central recess 46 and has a second central recess 48 with a smaller diameter in the lower base area.
  • the outer wall of the second shaped piston part 34 has the reference number 44 in the figures.
  • the lower lateral inner side of the second molded piston part 34 is provided with the reference number 60 in FIG. 2 .
  • the lower inner wall 56 of the second molded piston part 34 has an enlarged inner diameter compared to the rest of the inner wall.
  • the first central recess 46 is designed as a stepped recess, with an internal thread 40 being present in the upper extended end area.
  • the die-cast piston 10 is designed as a manageable component due to the fixed connection of the first molded piston part 30 to the second molded piston part 34 .
  • first molded piston part 30 has to be replaced due to signs of wear or damage, it is only separated from the second molded piston part 34 or turned off and a new first molded piston part 30 is put on and connected to the second molded piston part 34, for example by friction welding. As a result, the entire die-casting piston 10 can be replaced at low cost.
  • a piston rod 12 is connected via a piston rod connection unit 14, which is shown in cross section in FIGS.
  • the piston rod connection unit 14 is essentially T-shaped, with the web of the T-shaped cross section being screwed into the central recess 46 of the second molded piston part 34 .
  • the piston rod connection unit 14 On the upper side, the piston rod connection unit 14 has a peripheral flange 16 which protrudes outwards and which, when screwed in, comes into contact with the upper end face of the second molded piston part 34 .
  • the piston rod connection unit 14 Immediately below the flange 16 the piston rod connection unit 14 has an external thread 18 which is screwed into the internal thread 40 of the second molded piston part 34 for connection to the pressure piston 10 .
  • the part of the piston rod connection unit 14 introduced into the first central recess 46 has a lower end face 62 on the underside.
  • the longitudinal direction of the piston rod 12 is indicated by the reference character L in FIGS.
  • the piston rod connection unit 14 has a continuous central recess 52 in the longitudinal direction L, within which the piston rod 12 runs.
  • the piston rod 12 is designed as a hollow profile, with the interior of the piston rod 12 serving as a feed channel 20 for a cooling medium.
  • the lower outer wall of the area projecting into the first central recess 46 of the second shaped piston part 34 is provided with the reference numeral 54 in FIGS.
  • FIG. 1 The screwed-in state of the piston rod connection unit 14 with the piston rod 12 in the die-cast piston 10 or the central recess 46 of the second molded piston part 34 is shown schematically in FIG. 1 .
  • Fig. 1 the flow direction of the cooling medium within the cooling system is shown with arrows.
  • the lower end face 62 of the piston rod connection unit 14 is spaced apart in the longitudinal direction L from the lower inner side 60 of the second molded piston part 34, thereby forming a second cooling chamber 38, with the lower end region of the piston rod 12 being guided through the second cooling chamber 38 and through the second central recess 48 of the second piston molding 34 through to the first cooling chamber 36 extends.
  • the first cooling chamber 36 communicates with the feed channel 20 of the piston rod 12 .
  • the first cooling chamber 36 is the first cooling channel system 22 between the outer wall 44 of the second piston molding 34 and the inner wall 42 of the first Piston molding 30 helically runs in communication connection.
  • the helical course is shown schematically in FIG. In its upper end area, the first cooling duct system 22 communicates with a peripheral transverse cooling duct 26 .
  • the transverse cooling channel 26 communicates with a second cooling channel system 24 , the channels of which run downwards parallel to the longitudinal direction L between the outer wall 54 of the piston rod connection unit 14 and the lower lateral inner wall 56 of the second molded piston part 34 .
  • the second cooling channel system 24 opens into the second cooling chamber 38 , which in turn is present with the return channel 21 within the piston rod connection unit 14 . This results in a cooling circuit, which is represented by arrows in FIG.
  • the supplied cooling medium is forced, whereby the cooling medium flows over large surfaces and thus achieves optimum cooling results.
  • the circulation of the cooling medium for cooling the die-casting piston 10 thus proceeds as follows:
  • the cooling medium is fed to the piston rod 12 via the feed channel 20, enters the first cooling chamber and is fed to the first cooling channel system 22, which guides the cooling medium upwards. At the end of the first cooling channel system 22, the cooling medium enters the transverse cooling channel 26, which feeds the cooling medium to the second cooling channel system 24, so that it is guided downwards again in the longitudinal direction L and enters the second cooling chamber 38. The cooling medium is then returned from the second cooling chamber 38 via the return channel 21 to the piston rod connection unit 14 .
  • an effective cooling circuit is given.
  • 6 shows a further exemplary embodiment of a die-cast piston 10, which differs from the die-cast piston 10 according to FIG recesses in the outer wall 44 of the second molded piston part 34.
  • the first channel system 22 is retained when the first molded piston part 30 is replaced, so that no additional recesses need to be made in the first molded piston part 30 to form the first channel system 22 .

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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Ein Druckgießkolben (10) für eine Gießmaschine, wobei an den Druckgießkolben (10) eine Kolbenstangenanschlusseinheit (14) mit einer in Längsrichtung (L) verlaufenden Kolbenstange (12) lösbar anschließbar ist, mit einem innerhalb eines Kühlkreislaufs vorhandenen Kühlkanalsystems zum Kühlen des Druckgießkolbens (10) gekennzeichnet durch ein erstes Kolbenformteil (30), das topfartig, das heißt im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, das aus Kupfer besteht, und ein zweites topfartiges Kolbenformteil (34), das bereichsweise innerhalb des ersten Kolbenformteils (30) angeordnet und mit diesem verbunden ist, das eine Anschlusseinheit zum lösbaren Anschluss der Kolbenstangenanschlusseinheit (14) aufweist, das aus Stahl, insbesondere nicht rostendem Stahl, besteht.

Description

BESCHREIBUNG
Druckgießkolben für eine Gießmaschine TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckgießkolben für eine Gießmaschine wobei an den Druckgießkolben eine Kolbenstangen anschlusseinheit mit einer in Längsrichtung verlaufenden Kolbenstange lösbar anschließbar ist, mit einem innerhalb eines Kühlkreislaufs vorhandenen Kühlkanalsystems zum Kühlen des Druckgießkolbens .
Derartige Druckgießkolben drücken beim Herstellvorgang einer Gussform das heiße flüssige Gussmaterial aus der Gießkammer in den Formhohlraum der Druckgießform. Der Druckgießkolben ist hierbei hohen Temperaturen ausgesetzt und unterliegt einem hohen Verschleiß. Daher ist nach einer gewissen Anzahl an Druckgieß vorgängen ein Austausch des Druckgießkolbens erforderlich.
STAND DER TECHNIK
Es ist bekannt, derartige Druckgießkolben als einstückig gedrehtes Kupferbauteil auszubilden, an dem die Kolbenstange angeschraubt wird. Bekannte Kolben bestehen in einer weiteren Ausführungs variante aus mehreren Einzelteilen, die aufwendig montiert und abgedichtet werden müssen. Aufgrund der hohen thermischen und mechanischen Beanspruchung besteht im Laufe des Betriebs die Gefahr, dass Undichtigkeiten auftreten, was sich negativ auf die Prozesssicherheit auswirkt. Das Material Kupfer wird deshalb gewählt, da dieses eine hohe Temperaturleitfähigkeit hat und somit über ein Kühlkanalsystem gut gekühlt werden kann und gleichzeitig eine gute Materialfestigkeit, insbesondere Warmfestigkeit, gegeben ist. Zum Kühlen des Kolbens ist innerhalb des Kolbens eine Kühlkammer
1
Bestätigungskopie vorhanden, in die ein innerhalb der Kolbenstange verlaufender Zuführkanal für das Kühlmedium mündet, über den das Kühlmedium zugeführt wird. Mit der Kühlkammer sind Rückführkanäle verbunden, über die das Kühlmedium wieder rückgeführt wird. Dadurch wird ein Kühlkreislauf aus Zuführkanal, Kühlkammer und Rückführkanal gebildet. Diese Kühlkanalsystem ist jedoch nicht optimal, da es nur eine begrenzte Kühlwirkung entfaltet. Die Standzeiten derartiger Druckgießkolben sind relativ gering, so dass diese häufig ausgetauscht beziehungsweise repariert werden müssen, was sehr kostenintensiv ist.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vor liegenden Erfindung die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, einen Druckgießkolben anzugeben, der wirt schaftlich herstellbar ist, hohe Standzeiten aufweist, der wirtschaftlich ausgetauscht beziehungsweise überholt und wiederverwendet werden kann und eine dauerhaft zuverlässige Funktionalität gewährleistet.
Der erfindungsgemäße Druckgießkolben ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt abhängigen Ansprüche.
Der erfindungsgemäße Druckgießkolben ist demgemäß gekennzeichnet durch ein erstes Kolbenformteil, das topfartig, das heißt im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, das aus Kupfer besteht, und ein zweites topfartiges Kolbenformteil, das bereichsweise innerhalb des ersten Kolbenformteils angeordnet und mit diesem verbunden ist, das eine Anschlusseinheit zum lösbaren Anschluss der Kolbenstangenanschlusseinheit aufweist, das aus Stahl, insbesondere nicht rostendem Stahl, besteht.
Dadurch, dass der Druckgießkolben aus zwei fest miteinander verbundenen Kolbenformteilen, einem Stahl-Formteil und einem Kupfer-Formteil, besteht, kann auf die Anordnung von Dichtungen verzichtet werden, was einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb gewährleistet und die Prozesssicherheit erhöht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei verschlissener Mantel- und Stirnfläche des ersten Kolbenformteils in schneller, einfacher und wirtschaftlicher Art und Weise eine Reparatur durchgeführt werden kann. Dabei wird in einem ersten Schritt zur Egalisierung in der Mantel- und Stirnfläche ein Untermaß durch Abdrehen erzeugt. Dann wird eine neue Kupferschicht aufgebracht, beispielsweise durch Laserauftrags schweißen, die abschließend auf Maß bearbeitet wird.
Für in dem Fall, in dem ein "Totalschaden" vorliegt, wird das erste Kolbenformteil aus Kupfer von dem zweiten Kolbenformteil aus Stahl abgetrennt oder abgedreht und anschließend ein neues erstes Kolbenformteil aus Kupfer mit dem zweiten Kolbenformteil aus Stahl wiederverwendet.
Diese Möglichkeit der Reparatur beziehungsweise des Austausche reduziert die Instandhaltungs- beziehungsweise Austauschkosten deutlich, zumal bei den bekannten Druckgießkolben der gesamte einstückige Druckgießkolben aus Kupfer ausgetauscht werden muss.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Druckgießkolben anzugeben, der die Ausbildung eines optimierten Kühlkanalsystems ermöglicht, das eine hohe Kühlleistung gewähr leistet und somit die Standzeiten des Druckgießkolbens deutlich gegenüber den bekannten Kolben erhöht.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung mit einem optimierten Kühlkanalsystem eines Druckgießkolbens, wobei die an das zweite Kolbenformteil lösbar anschließbare Kolbenstangenanschlusseinheit mit Kolbenstange zumindest einen Rückführkanal und die Kolben stange einen Zuführkanal für das Kühlmedium des Kühlkreislaufs aufweist mit dem ersten und zweiten Kolbenformteil, zeichnet sich dadurch aus, dass das Kühlkanalsystem des Druckgießkolben wie folgt aufgebaut ist: eine erste Kühlkammer, die zwischen der äußeren Unterseite des zweiten Kolbenformteils und der innenseitig unteren Oberseite des ersten Kolbenformteils vorhanden ist und die bei angeschlossener Kolbenstangenanschlusseinheit mit Kolbenstange mit dem Zuführkanal und der Kolbenstange in Kommunikations verbindung steht, einem ersten Kühlkanalsystem mit Kühlkanälen, die zwischen der Innenwandung des ersten Kolbenformteils und der Außenwandung des zweiten Kolbenformteils verlaufen und mit der ersten Kühlkammer in Kommunikationsverbindung stehen, einem Querkühlkanal, der mit dem ersten Kühlkanalsystem in Kommunikationsverbindung steht, einem zweiten Kühlkanalsystem mit Kühlkanälen, die zwischen der Innenwandung des zweiten Kolbenformteils und der Außenwandung der Kolbenstangen anschlusseinheit im angeschlossenen Zustand der Kolben stangenanschlusseinheit verläuft, einer zweiten Kühlkammer, die zwischen der unteren Innenseite des zweiten Kolbenformteils und der unteren Stirnseite der Kolbenstangenanschlusseinheit vorhanden ist, wobei die zweite Kühlkammer mit dem Rückführkanal der Kolbenstangenanschlusseinheit in Kommunikationsverbindung steht.
Durch die dargestellte Ausbildung des Kühlkanalsystems wird eine Zwangsführung des Kühlmediums gewährleistet mittels derer eine große Kontaktfläche zu dem Kupfermaterial hergestellt werden kann, was sehr gute Kühleigenschaften zur Folge hat, wodurch die thermische Beanspruchung des Druckgießkolbens deutlich reduziert wird, was unter anderem auch zu einer erhöhten Standzeit führt.
Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kanäle des zweiten Kühlkanalsystems durch Ausnehmungen in der Wandung des ersten Kolbenformteils gebildet sind.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kanäle des zweiten Kühlkanalsystems durch Ausnehmungen in der Wandung des zweiten Kolbenformteils gebildet sind. Diese Ausgestaltung ist wirtschaftlich besonders vorteilhaft, da die Ausnehmungen in dem aus Stahl ausgebildeten zweiten Kolbenformteil vorhanden sind, das heißt beim Austausch des ersten Kupfer- Formteils muss dieses lediglich abgetrennt oder abgedreht werden, ohne dass bei dem neuen ersten Kupfer-Formteils zusätzlich Ausnehmungen für das Kühlkanalsystem eingebracht werden müssen.
Eine besonders effiziente Kühlung, die eine hohe Kontaktfläche gewährleistet, zeichnet sich dadurch aus, dass die Kanäle des zweiten Kühlkanalsystems einen schraubenlinienförmigen Verlauf beziehungsweise gewindeförmigen Verlauf um das zweite Kolbenformteil herum aufweisen.
Alternativ können die Kanäle des Kühlkanalsystems auch einen parallel zur Längsrichtung verlaufenden Verlauf aufweisen und in Umfangsrichtung rastermäßig verteilt angeordnet sein.
Die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kolbenformteil wird bevorzugt als Schweißverbindung, insbesondere als bewährte Reibschweißverbindung, ausgebildet.
Die lösbare Verbindung des Druckgießkolbens beziehungsweise des zweiten Kolbenformteils mit der anschließbaren Kolbenstangenanschlusseinheit ist in bewährter Art und Weise als Schraubverbindung ausgebildet. Dabei kann in konstruktiv einfacher Ausgestaltung eine Verbindungskombination eingesetzt werden, die sich dadurch auszeichnet, dass die Schraubverbindung durch ein am zweiten Kolbenformteil vorhandenes Innengewinde und ein an der Kolbenstangenanschlusseinheit vorhandenen Außengewinde gebildet wird, wobei im angeschlossenem Zustand das Außengewinde und das Innengewinde ineinander kämmen.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung, die eine dauerhaft zuverlässige Verbindung zwischen dem zweiten Kolbenformteil und dem ersten Kolbenformteil gewährleistet, zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Kolbenformteil oberseitig einen nach außen überstehenden umlaufenden zweiten Flansch aufweist, dessen Unterseite mit der oberen Stirnseite des ersten Kolbenformteils verbunden /verschweißt ist.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter bildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Fig. 1 schematischer Querschnitt durch eine konstruktive
Ausgestaltung eines Druckgießkolbens mit eingeschraubter Kolbenstangenanschlusseinheit mit Kolbenstange, wobei der Kolben aus zwei Kolbenformteilen mit mehreren Kühlkanalsystemen besteht,
Fig. 2 schematischer Querschnitt durch den Druckgießkolben gemäß Fig. 1 mit variiertem Kanalsystem,
Fig. 3 schematischer Querschnitt durch die
Kolbenstangenanschlusseinheit mit Kolbenstange gemäß Fig. 1, Fig. 4 schematischer transparenter Querschnitt durch den
Druckgießkolben gemäß Fig. 3 mit variiertem Kanalsystem,
Fig. 5 schematischer transparenter Querschnitt durch die
Kolbenstangenanschlusseinheit mit Kolbenstange gemäß Fig. 1 und
Fig. 6 schematischer Querschnitt durch den Druckgießkolben gemäß Fig. 1 mit einem weiteren variierten Kanalsystem.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
In den Figuren 2 und 4 ist in einem Längsquerschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Druckgießkolbens 10 dargestellt. Der Druckgießkolben 10 besteht aus einem ersten Kolbenformteil 30, das aus Kupfer besteht, und einem zweiten Kolbenformteil 34, das aus Stahl, insbesondere nicht rostenden Stahl, besteht.
Das erste Kolbenformteil 30 ist im Wesentlichen topfförmig, das heißt im Querschnitt U-förmig ausgebildet. Die untere Stirnseite 32 kommt im Einsatzfall mit der heißen flüssigen Gussmasse in Kontakt und drückt diese aus der Füllkammer in den Hohlraum der Druckgießform Dadurch ist das erste Kolbenformteil 30 sehr hohen Temperaturen und Beanspruchungen ausgesetzt.
Das erste Kolbenformteil 30 weist eine Innenumfangskontur mit einer Innenwandung 42 und einer unterseitigen inneren Oberseite 66 auf.
In der Innenwandung 42 des ersten Kolbenformteils 30 sind Ausnehmungen vorhanden, die ein erstes Kühlkanalsystem 22 bilden. Diese Ausnehmungen verlaufen schraubenlinienförmig, das heißt in Form von gewindeartigen Ausnehmungen in der Innenwandung 42 um. Das erste Kühlkanalsystem 22 mündet im oberen Endbereich in einen Querkühlkanal 26. In das Innere des ersten Kolbenformteils 30 ragt das zweite Kolbenformteil 34, das ebenfalls topfförmig ausgebildet ist und oberseitig einen nach außen überstehenden zweiten Flansch 28 aufweist, dessen Unterseite mit der Stirnoberseite des ersten Kolbenformteils 30 verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Das zweite Kolbenformteil 34 besitzt eine erste Zentralausnehmung 46 und weist im unteren Bodenbereich eine zweite Zentralausnehmung 48, mit einem geringeren Durchmesser, auf. Die Außenwandung des zweiten Kolbenformteils 34 weist in den Figuren das Bezugszeichen 44 auf.
In dem in den Figuren 2 und 4 angeschlossenen Zustand des zweiten Kolbenformteils 34 an das erste Kolbenformteil 30 ist die äußere Unterseite 64 des zweiten Kolbenformteils 34 beabstandet zur inneren Oberseite 66 des ersten Kolbenformteils 30 vorhanden, so dass in diesem Bereich eine erste Kühlkammer 36 vorhanden ist, die mit dem ersten Kühlkanalsystem 22 in Kommunikationsverbindung steht.
Die untere seitliche Innenseite von dem zweiten Kolbenformteil 34 ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 60 versehen.
Die untere Innenwandung 56 des zweiten Kolbenformteils 34 weist gegenüber der übrigen Innenwandung einen vergrößerten Innendurchmesser auf.
Die erste Zentralausnehmung 46 ist als Stufenausnehmung ausgebildet, wobei im oberen erweiterten Endbereich ein Innengewinde 40 vorhanden ist.
Wie in den Figuren 2 und 4 dargestellt, ist der Druckgießkolben 10 aufgrund der festen Verbindung des ersten Kolbenformteils 30 mit dem zweiten Kolbenformteil 34 als ein handhabbares Bauteil ausgebildet.
Falls das erste Kolbenformteil 30 aufgrund von Verschleiß erscheinungen oder Beschädigungen ausgetauscht werden muss, wird diese lediglich von dem zweiten Kolbenformteil 34 getrennt beziehungsweise abgedreht und ein neues erstes Kolbenformteil 30 wird aufgesetzt und mit dem zweiten Kolbenformteil 34 beispielsweise über Reibschweißung verbunden. Dadurch ist ein kostengünstiger Austausch des gesamten Druckgießkolbens 10 gegeben.
Der Anschluss einer Kolbenstange 12 erfolgt über eine Kolbenstangenanschlusseinheit 14, die in den Figuren 3 und 5 im Querschnitt dargestellt ist.
Die Kolbenstangenanschlusseinheit 14 ist im Wesentlichen T-förmig ausgebildet, wobei der Steg des T-förmigen Querschnitts in die Zentralausnehmung 46 des zweiten Kolbenformteils 34 eingeschraubt wird. Die Kolbenstangenanschlusseinheit 14 weist oberseitig einen nach außen überstehenden umlaufenden Flansch 16 auf, der im eingeschraubten Zustand mit der oberen Stirnseite des zweiten Kolbenformteils 34 in Kontakt kommt. Unmittelbar unterhalb des Flansches 16 weist die Kolbenstangenanschlusseinheit 14 ein Außengewinde 18 auf, das zum Anschließen an den Druckkolben 10 das Innengewinde 40 des zweiten Kolbenformteils 34 eingeschraubt wird.
Der in die erste Zentralausnehmung 46 eingeführte Teil der Kolbenstangenanschlusseinheit 14 weist unterseitig eine untere Stirnseite 62 auf.
Die Längsrichtung der Kolbenstange 12 ist in den Figuren 3 und 5 mit Bezugszeichen L angegeben.
Die Kolbenstangenanschlusseinheit 14 weist ein in Längsrichtung L durchgehende Zentralausnehmung 52 auf, innerhalb derer die Kolbenstange 12 verläuft.
Zwischen der Kolbenstangenaußenwandung 50 und der Innen wandung 58 der Zentralausnehmung 52 ist ein durchgehender Spalt vorhanden, der einen Rückführkanal 21 für ein Kühlmedium bildet. Die Kolbenstange 12 ist als Hohlprofil ausgebildet, wobei das Innere der Kolbenstange 12 als Zuführkanal 20 für ein Kühlmedium dient.
Die untere Außenwandung des in die erste Zentralausnehmung 46 des zweiten Kolbenformteils 34 hinragenden Bereichs ist in Fig. 3 und 5 mit dem Bezugszeichen 54 versehen.
Der eingeschraubte Zustand der Kolbenstangenanschlusseinheit 14 mit Kolbenstange 12 in den Druckgießkolben 10 beziehungsweise die Zentralausnehmung 46 des zweiten Kolbenformteils 34 ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.
Aufgrund der gewählten Geometrie der Kolbenstangenanschluss einheit 14 des ersten Kolbenformteils 30 und des zweiten Kolben formteils 34 ist in diesem Zustand ein Kühlsystem gegeben, das eine sehr große Oberfläche besitzt und optimale Kühleigenschaften für den Druckgießkolben 10 gewährleistet.
Das Kühlsystem wird nun im Folgenden beschrieben:
In Fig. 1 ist die Fließrichtung des Kühlmediums innerhalb des Kühlsystems mit Pfeilen dargestellt.
Bei eingeschraubter Kolbenstangenanschlusseinheit 14 ist die untere Stirnseite 62 der Kolbenstangenanschlusseinheit 14 in Längsrichtung L beabstandet zur unteren Innenseite 60 des zweiten Kolbenformteils 34 vorhanden, wodurch eine zweite Kühlkammer 38 gebildet wird, wobei der untere Endbereich der Kolbenstange 12 durch die zweite Kühl kammer 38 hindurch geführt ist und durch die zweite Zentralaus nehmung 48 des zweiten Kolbenformteils 34 hindurch bis in die erste Kühlkammer 36 reicht. Dadurch steht die erste Kühlkammer 36 mit dem Zuführkanal 20 der Kolbenstange 12 in Kommunikations verbindung. Mit der ersten Kühlkammer 36 steht das erste Kühl kanalsystems 22, das zwischen der Außenwandung 44 des zweiten Kolbenformteils 34 und der Innenwandung 42 des ersten Kolbenformteils 30 schraubenlinienförmig verläuft in Kommunikations Verbindung. Der schraubenlinienförmige Verlauf ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. In seinem oberen Endbereich steht das erste Kühlkanalsystem 22 mit einem umlaufenden Querkühlkanal 26 in Kommunikationsverbindung.
Der Querkühlkanal 26 steht mit einem zweiten Kühlkanalsystem 24 in Kommunikationsverbindung, deren Kanäle zwischen der Außenwandung 54 der Kolbenstangenanschlusseinheit 14 und der unteren seitlichen Innenwandung 56 des zweiten Kolbenformteils 34 parallel zur Längsrichtung L nach unten verlaufen.
Das zweite Kühlkanalsystem 24 mündet in die zweite Kühlkammer 38, die wiederum mit dem Rückführkanal 21 innerhalb der Kolbenstangenanschlusseinheit 14 vorhanden ist. Dadurch ist ein Kühlkreislauf gegeben, der in Fig. 1 durch Pfeile dargestellt ist. Es findet eine Zwangsführung des zugeführten Kühlmediums statt, wobei das Kühlmedium über große Oberflächen strömt und damit optimale Kühlergebnisse erzielt.
Der Kreislauf des Kühlmediums zur Kühlung des Druckgießkolbens 10 verläuft somit wie folgt ab:
Das Kühlmedium wird über den Zuführkanal 20 der Kolbenstange 12 zugeführt, gelangt in die erste Kühlkammer und wird dem ersten Kühlkanalsystem 22 zugeführt, das das Kühlmedium nach oben führt. Am Ende des ersten Kühlkanalsystems 22 gelangt das Kühlmedium in Querkühlkanal 26, der das Kühlmedium dem zweiten Kühlkanal system 24 zuführt, so dass dieses wieder in Längsrichtung L nach unten geführt wird und in die zweite Kühlkammer 38 gelangt. Aus der zweiten Kühlkammer 38 wird dann das Kühlmedium über den Rückführkanal 21 der Kolbenstangenanschlusseinheit 14 rückgeführt. Somit ist ein effektiver Kühlkreislauf gegeben. In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Druckgießkolbens 10 dargestellt, der sich von dem Druckgießkolben 10 gemäß Fig. 2 dadurch unterscheidet, dass das erste Kanalsystem 22 nicht durch gewindeförmig verlaufende Ausnehmungen in der Innenwandung 42 des ersten Kolbenformteils 30 gebildet wird, sondern durch Aus nehmungen in der Außenwandung 44 des zweiten Kolbenformteils 34.
Gleiche Bauteile tragen dasselbe Bezugszeichen und werden nicht nochmals beschrieben.
Dadurch bleibt das erste Kanalsystem 22 beim Austausch des ersten Kolbenformteils 30 erhalten, so dass am ersten Kolbenformteil 30 keine zusätzlichen Ausnehmungen zur Ausbildung des ersten Kanalsystems 22 vorgenommen werden müssen. Dies steigert den wirtschaftlichen Einsatz des Druckgießkolbens 10 deutlich, da geringere Herstellkosten anfallen und die Austauschbarkeit des ersten Kolbenformteils 30 weiterhin problemlos und wirtschaftlich möglich ist.

Claims

ANSPRÜCHE
01. Druckgießkolben (10) für eine Gießmaschine, wobei an den
Druckgießkolben (10) eine Kolbenstangenanschlusseinheit (14) mit einer in Längsrichtung (L) verlaufenden Kolbenstange (12) lösbar anschließbar ist, mit einem innerhalb eines Kühlkreislaufs vorhandenen Kühlkanal systems zum Kühlen des Druckgießkolbens (10)
- gekennzeichnet durch
- ein erstes Kolbenformteil (30),
- - das topfartig, das heißt im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist,
- - das aus Kupfer besteht, und
- ein zweites topfartiges Kolbenformteil (34),
- - das bereichsweise innerhalb des ersten Kolbenformteils (30) angeordnet und mit diesem verbunden ist,
- - das eine Anschlusseinheit zum lösbaren Anschluss der Kolbenstangenanschlusseinheit (14) aufweist,
- - das aus Stahl, insbesondere nicht rostendem Stahl, besteht.
02. Druckgießkolben nach Anspruch 1, wobei die an das zweite
Kolbenformteil (34) lösbar anschließbare Kolbenstangen anschlusseinheit (14) mit Kolbenstange (12) zumindest einen Rückführkanal (21) und die Kolbenstange (12) einen Zuführkanal (20) für das Kühlmedium des Kühlkreislaufs aufweist,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- das Kühlkanalsystem des Druckgießkolben (10) wie folgt aufgebaut ist:
- eine erste Kühlkammer (36), die zwischen der äußeren Unterseite (64) des zweiten Kolbenformteils (34) und der innenseitig unteren Oberseite (66) des ersten Kolbenformteils (30) vorhanden ist und die bei angeschlossener Kolben- Stangenanschlusseinheit (14) mit Kolbenstange (12) mit dem Zuführkanal (20) und der Kolbenstange (12) in Kommunikationsverbindung steht,
- einem ersten Kühlkanalsystem (22) mit Kühlkanälen, die zwischen der Innenwandung (42) des ersten Kolbenformteils (30) und der Außenwandung (44) des zweiten Kolben formteils (34) verlaufen und mit der ersten Kühlkammer (36) in Kommunikationsverbindung stehen,
- einem Querkühlkanal (26), der mit dem ersten Kühlkanalsystem (22) in Kommunikationsverbindung steht,
- einem zweiten Kühlkanalsystem (24) mit Kühlkanälen, die zwischen der Innenwandung (56) des zweiten Kolbenformteils (34) und der Außenwandung (54) der Kolbenstangenanschlusseinheit im angeschlossenen Zustand der Kolbenstangenanschlusseinheit (14) verläuft,
- einer zweiten Kühlkammer (38), die zwischen der unteren Innenseite (60) des zweiten Kolbenformteils (34) und der unteren Stirnseite (62) der Kolbenstangenanschlusseinheit (14) vorhanden ist, wobei die zweite Kühlkammer (38) mit dem Rückführkanal (21) der Kolbenstangenanschlusseinheit (14) in Kommunikationsverbindung steht.
03. Druckgießkolben nach Anspruch 2,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kanäle des zweiten Kühlkanalsystems (22) durch Ausnehmungen in der Wandung des ersten Kolbenformteils (30) gebildet sind.
04. Druck gießkolben nach Anspruch 2,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kanäle des zweiten Kühlkanalsystems (22) durch Ausnehmungen in der Wandung des zweiten Kolbenformteils (34) gebildet sind.
05. Druckgießkolben nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Känale des zweiten Kühlkanalsystems (22) einen schraubenlinienförmigen Verlauf beziehungsweise gewindeförmigen Verlauf um das zweite Kolbenformteil (34) herum aufweisen.
06. Druckgießkolben nach Anspruch 3 oder 4,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kanäle des zweiten Kühlkanalsystems (22) einen parallel zur Längsrichtung (L) Verlauf aufweisen.
07. Druckgießkolben nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kolbenformteil (30, 34) als Schweißverbindung, insbesondere Reibschweißverbindung, ausgebildet ist.
08. Druckgießkolben nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die lösbare Verbindung des Druckgießkolbens (10) / des zweiten Kolbenformteils (34) mit der anschließbaren Kolbenstangenanschlusseinheit (14) als Schraubverbindung ausgebildet ist.
09. Druckgießkolben nach Anspruch 8,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schraubverbindung durch ein am zweiten Kolbenformteil (34) vorhandenes Innengwinde (40) und ein an der Kolbenstangenanschlusseinheit (14) vorhandenen Außengewinde gebildet wird, wobei im angeschlossenem Zustand das Außengewinde (18) und das Innengewinde (14) ineinander kämmen.
0. Druckgießkolben nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- das zweite Kolbenformteil (34) oberseitig einen nach außen überstehenden umlaufenden zweiten Flansch (28) aufweist, dessen Unterseite mit der oberen Stirnseite des ersten Kolbenformteils (30) verbunden /verschweißt ist.
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