Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Presszylinders einer Druckgiessmaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Preßzylinders einer Druckgießmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Der dreiphasige Gießvorgang setzt sich bei dieser Art von Druckgießmaschinen folgendermaßen zusammen. In der Anfangsphase des Gießvorganges (Phase 1) wird nur eine kleine Geschwindigkeit des Preßkolbens vorgesehen, um ein Spritzen der Schmelze zu vermeiden. In der eigentlichen Füllphase (Phase 2) werden hohe Geschwindigkeiten des Preßkolbens gewählt, um den Füllvorgang rasch durchzuführen, während in der End- und Nachdruckphase (Phase 3) erheblich höhere Preßdrücke erforderlich sind und deshalb der Preßkolben mit hohem Druck beaufschlagt wird.

[0003] Gattungsmäßig vergleichbare Einrichtungen zur Druckbeaufschlagung von Druckgießmaschinen sind z. B. in der DE-OS-23 56 711 beschrieben. Danach besteht ein typischer Aufbau einer derartigen Einrichtung darin, daß der Preßkolben durch aus einem Druckspeicher hommende Hydraulikflüssigkeit angetrieben wird.

[0004] Der Druck in dem Druckspeicher wird durch über der Hydraulikflüssigkeit lagerndes komprimiertes Gas erzeugt. Der Gasdruck in dem Druckspeicher wird durch Einfüllen von Hydraulikflüssigkeit unter Druck von einer Pumpe direkt in dem Druckspeicher erzeugt. Als nachteilig wird es bei dieser Einrichtung angesehen, daß es nach Abschluß des Füllvorganges in der Füllphase 2 zu einem ein gutes Gußstück beeinträchtigenden Druckschlag kommt. Dies ist besonders dann der Fall, wenn das Druckniveau in dem Speicher hoch gewählt wird, um durch eine große Druckdifferenz zwischen Speicher und Preßkolben einen möglichst schnellen Formfüllvorgang realisieren zu können. Durch Einstellung eines niedrigeren Speicherdruckes kann dann der Druckstoß nach der 2. Arbeitsphase zwar gemindert werden, allerdings mit der zwangsläufigen Folge, daß durch die entsprechend geringere Druckdifferenz zwischen Preßkolben und Druckspeicher auch der eigentliche Füllvorgang verlangsmat wird. Gerade dies ist jedoch besonders bei der Verarbeitung von Leichtmetallen nur unter Inkaufnahme einer schlechteren Gußqualität möglich.

[0005] Zur Milderung des schädlichen Druckstoßes am Ende der 3. Arbeitsphase wird in der genannten DE-OS-2356711 vorgeschlagen, den Preßkolben nicht unter Zwischenschaltung einer Hydraulikflüssigkeit, sondern direkt durch aus dem Druckspeicher kommendes Gas anzutreiben. Dadurch soll durch geringere Masse des Hydraulikmediums und der Kompressionseigenschaft des Hydraulikmediums Gas der am Ende der 3. Arbeitsphase auftretende Druckstoß erheblich verminderbar sein. Abgesehen davon, daß bei dieser Lösung unerwünschte Gasfederungsvorgänge zu erwarten sind und daher das Druckstoßproblem nur unbefriedigend gelöst zu sein scheint, hat diese Einrichtung noch andere Nachteile. Insbesondere sind die drei Arbeitsphasen, nämlich Vorfüll-Formfüll- und Nachdruckvorgänge nicht unabhängig voneinander regelbar und durchführbar. Denn in allen drei Phasen muß praktisch mit der gleichen Druckdifferenz zwischen Preßkolben und Druckspeicher gearbeitet werden. Da in der eigentlichen Formfüllphase eine hohe Druckdifferenz - wie oben erläutert ist - erforderlich ist, besteht dieser Druck dann automatisch auch am Ende der 3. Arbeitsphase, in der sich der Druckstoß aufbaut, an. Darüberhinaus sind für den Rückzug des Preßkolbens hohe Kräfte erforderlich, da der Preßkolben gegen den vollen Arbeitsdruck im Druckspeicher verschoben werden muß. Überdies entstehen durch eine Gasdruckbeaufschlagung vieler Bauteile erhebliche Sicherheitsprobleme.

[0006] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine in allen Arbeitsphasen mit Hydraulikflüssig keit arbeitende Druckbeaufschlagungseinrichtung mit ähnlich einrichtungsmäßig einfachem Aufbau, wie er bei solchen Einrichtungen in der DE-OS-23 56 711 beschrieben ist, zu schaffen, bei der eine sichere Dämpfung des Druckstoßes am Ende der 2.u.3. Arbeitsphase erreichbar ist bei gleichzeitiger Einhaltung einer möglichst hohen Druckdifferenz zwischen Druckspeicher und Preßkolben in der eigentlichen Füllphase.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausgestaltung der Einrichtung zur Druckbeaufschlagung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

[0008] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Unteransprüche.

[0009] Die Zeichnung zeigt ein Fließschema eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

[0010] Preßzylinder und Preßkolben der im übrigen nicht dargestellten Gießmaschine sind mit 1 und 4 bezeichnet. Die Ventile 2,3,5 und 6 sowie die damit in Verbindung stehenden zu dem Preßzylinder 1 führenden leitungen dienen im wesentlichen nur zur Durchführung der ersten Arbeitsphase sowie der Rückführung des Preßkolbens 4 und dem Entleeren des Ausgleichszylinders 8b). Lediglich das Ventil 5 übt auch in der 2. und 3. Arbeitsphase eine Funktion dahingehend aus, daß es für einen schnellen Abfluß der Hydraulikflüssigkeit aus dem Preßzylinder sorgt. Das Ventil 3 sorgt dagegen bei Ablauf der 2. und 3. Arbeitsphase lediglich dafür, daß die von der Druckseite des Preßkolbens 4 einmündende Leitung verschlossen ist. Für die Realisierung der Erfindung wesentliche Elemente sind der Hochdruckspeicher 7a, 7b sowie der Ausgleichspeicher 8b, 8b. Beide Speicher münden in eine gemeinsame Zuleitung zu dem Preßzylinder 1 und sind in dieser Leitung durch ein Ventil 9 voneinander trennbar. Der Hochdruckspeicher 7a, 7b sowie der Ausgleichspeicher 8a, 8b bestehen jeweils aus einem Zylinder (Hochdruckzylinder 7b bzw. Ausgleichszylinder 8b) mit jeweils einem darin verschiebbaren Kolben 10 bzw. 11 und nachgeschalteten Druckgefäßen (Hochdruckbehälter 7a bzw. Ausgleichbehälter 8a). Anstelle der Kolben 10, 11 können andere Trennorgane wie z. B. Speicherblasen eingesetzt werden. Das Volumen der Druckbehälter 7a, 8a ist derart ausgelegt, daß das Druckniveau des gespeicherten Gases über die gesamten Verschiebewege der Kolben 10 und 11 etwa konstant bleibt, bzw. sich im Ausgleichszylinder 8b gering progressiv ändert. Der Enddruck in dem Hochdruckspeicher 7a, 7b wird durch Rückschieben des Kolbens 10 unter dem Druck von in den Hochdruckzylinder 7b eingebrachter Hydraulikflüssigkeit aufgebaut. Der Druck in dem Ausgleichspeicher 8a, 8b wird abhängig vom gewünschten Nachdruck in der 3. Phase vorgegeben und liegt unter dem Enddruck in dem Hochdrucksepeicher 7a, 7b. Die Druckeinstellung in dem Ausgleichbehälter 8a erfolgt durch die hydraulikflüssigkeitsmenge, die über das Druckeinstellventil 12 eingebracht wird.

[0011] Die Arbeitsweise der Druckbeaufschlagungseinrichtung ist wie folgt.

[0012] Die 1. Arbeitsphase erfolgt bei geschlossenem Ventil 9 unter Betätigung der Ventile 2 und 3 in an sich bekannter Weise. Der Übergang in die 2. Arbeitsphase wird durch Öffnen des mit einer verstellbaren Drossel versehenen Ventiles 9 eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Kolben 11 des Ausgleichzylinders 8b in der in der Zeichnung dargestellten Lage. Der Kolben 10 des Hochdruckzylinders 7b drückt nun zu Beginn der 2. Arbeitsphase die Hydraulikflüssigkeit unter dem vollen Druck des Hochdruckbehälters 7a in den Preßzylinder 1 auf den Preßkolben 4. Durch das Verschieben des Preßkolbens 4 in der 2. Arbeitsphase herrscht in der Leitung zwischen Preßzylinder 1 und Hochdruckspeicher 7a, 7b ein niedrigerer Druck als der in dem Ausgleichbehälter 8a eingestellte. Dadurch verändert der Kolben 11 während der 2. Arbeitsphase seine Lage nicht. Bei einem Druckstoß am Ende der 2. Arbeitsphase und während der 3. Arbeitsphase, d. h. der End- und Nachdruckphase, weicht der Kolben 11 dann unter dem sich verstärkt in dem Preßzylinder aufbauenden Druck aus und wirkt dadurch druckdämpfend bzw. abbauend. Auf diese Weise ist es möglich, Druckstöße am Ende der 2. Phase sowie den End- und Nachdruck sowie Druckstöße in der 3. Arbeitsphase auf einfachste Weise auf einen vorgegebenen Wert zu beschränken. Wichtig ist dabei, daß diese Beschränkung den Ablauf der 2. Arbeitsphase, in der mit einer möglichst hohen Druckdifferenz zwischen Preßkolben und Hochdruckspeicher 7a, 7b gearbeitet werden soll, in keiner Weise beeinträchtigt. Die Arbeitsdrücke für beide Phasen sind vielmehr unabhängig voneinander wählbar. Hierin liegt einer der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung. Eine Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit der Einrichtung ist es, daß die Verschiebewege der Kolben 10 und 11 so ausgelegt sind, daß bei voll ausgefahrenem Kolben 10 am Ende der 3. Arbeitsphase der Kolben 11 noch frei beweglich ist, d. h. noch nicht seinen Anschlag in Richtung auf den ihm nachgeschalteten Ausgleichsbehälter 8a erreicht hat. Der Druck in dem Hochdruckbehälter 7a kann z. B. auf 300 bar eingestellt sein. In diesem Fall liegt der für den Ausgleichbehälter 8a zu wählende Druck etwa in einem Bereich zwischen 80 und 270 bar. Die tatsächlich eingestellte Druckhöhe richtet sich nach der Höhe des gewünschten Nachdruckes am Ende der 3. Arbeitsphase.

[0013] Außerdem treten zwischen dem Ende der 2. Arbeitsphase und dem Beginn der 3. Arbeitsphase keine Schaltzeiten auf, da keine Ventile verwendet werden müssen.

[0014] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ausgleichzylinder 8b im engsten Querschnitt eines in der Verbindungsleitung zwischen Preßzylinder 1 und Ventil 9 angeordneten Venturirohres 13 angeschlossen. Dadurch ist sichergestellt, daß die Hydraulikflüssigkeit bei den hohen Strömungsgeschwindigkeiten in dem Venturirohr stets zunächst in Richtung Preßzylinder 1 strömt, da der statische Druck auf dem Kolben 11 kleiner ist als derjenige, der auf den preßkolben 4 wirkt.

[0015] Nach durchgeführtem Einpreßzyklus wird durch Schalten der Ventile 6, 2 und 3 der Ausgleichszylinder 8b entleert bis der Kolben 11 in Ausgangsposition steht.

Ansprüche

1. Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Preßzylinders einer Druckgießmaschine, insbesondere Kaltkammer-Druckgießmaschine mit Drei-Phasen-Arbeitssystem, bei der das Einpreßteil aus einem Preßzylinder (1) mit einstufigem Preßkolben (4) besteht und zumindest der für die 2. und 3. Phase erforderliche Füll-, End- und Nachdruck aus einem mit Flüssigkeit gefüllten unter Gasdruck stehenden Hochdruckspeicher (7a, 7b) aufgebracht wird, während der Druck für die 1. Phase durch ein von dem Hochdruckspeicher (7a, 7b) gesondertes System aufgebracht werden kann, gekennzeichnet durch folgende Merkmale :

(a) in eine Verbindungsleitung zwischen Hochdruckspeicher (7a, 7b) und preßzylinder (1) mündet ein Ausgleichspeicher (8a, 8b) ventillos,

(b) der gasbeaufschlagte Hochdruckspeicher (7a, 7b) besteht aus einem mit Gas gefüllten Hochdruckbehälter (7a) und einem in Richtung zum preßzylinder (1) nachgeschlateten Hochdruckzylinder (7b) mit darin verschieblichem Kolben (10) zur Trennung der Hydraulikflüssigkeit von dem den Hochdruckzylinder (7b) beaufschlagenden Gas des Hochdruckbehälters (7a),

(c) der Ausgleichspeicher (8a, 8b) besteht aus einem mit Gas gefüllten Ausgleichbehälter (8a) mit in Richtung zum Preßzylinder (1) nachgeschaltetem Ausgleichzylinder (8b) mit darin verschieblichem Kolben (11) zur Trennung der Hydraulikflüssigkeit von dem den Ausgleichzylinder (8b) beaufschlagenden Gas des Ausgleichsbehälters (8a),

(d) der Druck im Ausgleichspeicher (8a, 8b) ist niedriger als der Druck im Hochdruckspeicher (7a, 7b)

(e) in die von Hochdruckspeicher (7a, 7b) zum Preßzylinder (1) führende Verbindungsleitung ist zwischen in diese Verbindungsleitung einmündendem Ausgleichsspeicher (8a, 8b) und Hochdruckspeicher (7a, 7b) ein Ventil (9) angeordnet, das nur während des Ablaufs der 2. und 3. Arbeitsphase geöffnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückführung des Kolbens (10) im Hochdruckzylinder (7b) in dessen Arbeits-Ausgangslage in dem zwischen dem Ventil (9) und dem Hochdruckzylinder (7b) liegenden Teil der Hydraulikleitung ein Anschluß zum Einbringen von Hydraulikflüssigkeit vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Gasdrucks in dem Ausgleichbehälter (8a) durch einen Anschluß des Ausgleichsbehälters (8a) an die Hydraulikflüssigkeit über ein Druckbegrenzungsventil (12) beliebig einstellbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung zwischen Preßzylinder (1) und Hochdruckzylinder (7b) an der Stelle, an der der Ausgleichszylinder (8b) einmündet, als Venturirohr (13) ausgebildet ist und die Einmündungsstelle im Bereich des engsten Strömungsquerschnittes des venturirohres liegt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung des Kolbens (11) in die Ausgangsposition durch Betätigung der Ventile (6, 2, 3) erfolgt.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11) in der Ausgangsposition am oberen Anschlag des Ausgleichszylinders (8b) in Richtung Venturirohr (13) anliegt.

Claims

1. Apparatus for the pressure-charging of the press cylinder of a die-casting machine, especially a cold-chamber die-casting machine with three- phase working system, in which the press-in part consists of a press cylinder (1) with single-stage press piston (4) and at least the filling-, final- and after-pressure necessary for the second and third phases is supplied from a fluid-filled high- pressure reservoir (7a, 7b) under gas pressure, while the pressure for the first phase can be supplied by a system separated from the high- pressure reservoir (7a, 7b), characterised by the following features :

(a) a compensating reservoir (8a, 8b) valvel- essly opens into a connecting conduit between high-pressure reservoir (7a, 7b) and press cylinder (1),

(b) the gas-charged high-pressure reservoir (7a, 7b) consists of a gas-filled high-pressure vessel (7a) and a high-pressure cylinder (7b) placed thereafter in the direction towards the press cylinder (1) with piston (10) displaceable therein to separate the hydraulic fluid from the gas of the high-pressure vessel (7a) loading the high-pressure cylinder (7b),

(c) the compensating reservoir (8a, 8b) consists of a gas-filled compensating vessel (8a) with compensating cylinder (8b) placed thereafter in the direction towards the press cylinder (1), with piston (11) displaceable therein to separate the hydraulic fluid from the gas of the compensating vessel (8a) loading the compensating cylinder (8b),

(d) the pressure in the compensating reservoir (8a, 8b) is lower than the pressure in the high- pressure reservoir (7a, 7b),

(e) into the connecting conduit leading from the high-pressure reservoir (7a, 7b) to the press cylinder (1), between the compensating reservoir (8a, 8b) opening into this connecting conduit and the high-pressure reservoir (7a, 7b) there is arranged a valve (9) which is opened only during the course of the second and third working phases.

2. Apparatus according to Claim 1, characterised in that for the return of the piston (10) in the highpressure cylinder (7b) into its working-initial position a connection for the introduction of hydraulic fluid is provided in the part of the hydraulic conduit lying between the valve (9) and the high-pressure cylinder (7b).

3. Apparatus according to one of the preceding Claims, characterised in that the level of the gas pressure in the compensating vessel (8a) is adjustable as desired by a connection of the compensating vessel (8a) to the hydraulic fluid through a pressure-limiting valve (12).

4. Apparatus according to one of the preceding Claims, characterised in that the connecting conduit between press cylinder (1) and high-pressure cylinder (7b) is made as a Venturi pipe (13) at the point where the compensating cylinder (8b) enters, and the entry point lies in the region of the narrowest flow cross-section of the Venturi pipe.

5. Apparatus according to one of the preceding Claims, characterised in that the return of the piston (11) into the initial position is effected by actuation of the valves (6, 2, 3).

6. Apparatus according to one of the preceding Claims, characterised in that in the initial position the piston (11) abuts on the upper stop of the compensating cylinder (8b) in the direction of the Venturi pipe (13).

Revendications

1. Dispositif pour alimenter en pression le cylindre de compression d'une machine de coulée sous pression, en particulier une machine de coulée sous pression du type à chambre froide fonctionnant selon un système en trois phases, et dans laquelle l'organe de compression consiste en un cylindre de compression (1) équipé d'un piston de compression (4) à un seul étage et dans laquelle la pression de remplissage, la pression finale et le maintien sous pression nécessaires pour les deuxième et troisième phases sont développés à partir d'un accumulateur de haute pression (7a, 7b) empli d'un fluide et soumis à une pression gazeuse, tandis que la pression destinée à la première phase de travail peut être développée par un système indépendant dudit accumulateur de haute pression (7a, 7b), dispositif caractérisé par les points suivants :

(a) un accumulateur de compensation (8a, 8b) débouche sans le concours d'aucune valve dans un conduit de jonction reliant l'accumulateur de haute pression (7a, 7b) au cylindre de compression (1),

(b) l'accumulateur de haute pression (7a, 7b) alimenté en gaz se compose d'un réservoir de haute pression (7) empli de gaz et d'un cylindre de haute pression (7b), monté en aval en direction du cylindre de compression (1) et dans lequel est mobile un piston (10) permettant la séparation du fluide hydraulique d'avec le gaz du réservoir de haute pression (7a) alimentant le cylindre de haute pression (7b),

(c) l'accumulateur de compensation (8a, 8b) se compose d'un réservoir de compensation (8a) empli de gaz et d'un cylindre de compensation (8b), branché en aval en direction du cylindre de compression (1) et dans lequel est mobile un piston (11) destiné à séparer le fluide hydraulique du gaz du réservoir de compensation (8a) alimentant le cylindre de compensation (8b),

(d) la pression régnant dans l'accumulateur de compensation (8a, 8b) est plus basse que la pression régnant dans l'accumulateur de haute pression (7a, 7b)

(e) une valve (9), ouverte seulement pendant le déroulement des deuxième et troisième phases de travail, est disposée dans le conduit de jonction allant de l'accumulateur de haute pression (7a, 7b) au cylindre de compression (1), entre l'accumulateur de haute pression (7a, 7b) et l'accumulateur de compensation (8a, 8b) débouchant dans ledit conduit de jonction.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est prévu un raccord d'admission de fluide hydraulique dans la partie du conduit hydraulique comprise entre la valve (9) et le cylindre de haute pression (7b), en vue de rappeler à sa position initiale de travail le piston (10) situé dans ledit cylindre de haute pression (7b).

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la grandeur de la pression du gaz régnant dans le réservoir de compensation (8a) peut être ajustée à volonté par l'intermédiaire d'une valve (12) de limitation de pression, grâce à un raccordement du réservoir de compensation (8a) au fluide hydraulique.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le conduit de jonction entre le cylindre de compression (1) et le cylindre de haute pression (7b) est réalisé, dans la zone dans laquelle le cylindre de compensation (8b) débouche, sous la forme d'un tube de Venturi (13), la zone d'embouchure se trouvant au voisinage de la section d'écoulement la plus étroite de ce tube de Venturi.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rappel du piston (11) à sa position initiale est assuré par un actionnement des distributeurs et valves (6, 2, 3).

6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, dans sa position initiale, le piston (11) est appliqué contre la butée supérieure du cylindre de compensation (8b) en direction du tube de Venturi (13).

Zeichnung