[0001] Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Entlüftung der Druckgiesskokillen von Druckgiessmaschinen,
dessen Ventilkörper in Form einer Kugel aus dem jeweiligen Giessmetall hergestellt,
in der Ventilkammer frei beweglich angeordnet und zum Abschliessen einer vom Ventilsitz
zur freien Atmosphäre oder zu einer Absaugeinrichtung führenden Entlüftungsleitung
durch das in die Ventilkammer eindringende Giessmetall gegen den Ventilsitz drückbar
ist, wobei die Kugel zusammen mit dem erstarrten eingedrungenen Giessmetall nach jedem
Formfüllvorgang ausstossbar und durch eine neue Kugel ersetzbar ist, die jeweils mittels
eines Ladekolbens aus einem Kugelmagazin nachgeführt wird.
[0002] Ein gattungsgemässes Kugelventil wurde bereits in der Zeitschrift Research Disclosure,
May 1977 (vgl. Seite 20, Aufsatz 15749) beschrieben. Bei diesem Ventil wird die Kugel
durch das Giessmetall, das aus dem Entlüftungskanal der Druckgiesskokille unter starker
Turbulenz in die Ventilkammer eindringt, statt gegen den Ventilsitz oft zur Seite
gedrückt. Das Giessmetall kann durch den unverschlossenen Ventilsitz und dem nachfolgenden
Abschnitt der Entlüftungsleitung aus dem Ventilgehäuse heraustreten und in die Vakuumeinrichtung
vordringen. Es tritt ferner nach einer vollständig dichten Schliessung des Ventils
schlagartig eine Druckspitze auf, die ein geringfügiges Oeffnen der Hälften des trennbaren
Ventilgehäuses und damit Bildung von Federn zwischen denselben zur Folge hat.
[0003] Nach einem ebenfalls bekannten Vorschlag für eine ventillose Entlüftungsvorrichtung
(DE-OS 26 36 681) wird ein teilbarer Block, der einen Kanalabschnitt mit in Strömungsrichtung
des Giessmetalls schlitzartig verengtem Querschnitt aufweist, zwischen dem Entlüftungskanal
der Druckgiesskokille und der Vakuum- oder Entlüftungsleitung vorgesehen. In dieser
Kühlstrecke, die eine Querschnittsfläche mindestens gleich derjenigen des Entlüftungskanals
aufzuweisen hat, soll die Strömung des Giessmetalls durch eine rasch herbeigeführte
Erstarrung des letzteren zum Stillstand gebracht werden. Es kann hierbei jedoch das
Giessmetall, das unter dem Einpressdruck mit grosser Wucht aus dem Entlüftungskanal
heraustritt, unmittelbar in die gleichgerichtet mit dem letzteren verlaufende Kühlstrecke
eindringen und diese durchschiessen, da der auftretende Druckstoss die Blockhälften
voneinander entfernt und damit die Wirkung der von denselben umgrenzten Kühlstrecke
abschwächt.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist eine derartige Verbesserung des durch den Metallstrom
betätigbaren Kugelventils eingangs beschriebener Art, dass nach einer technologisch
wünschbaren maximalen Entlüftungsdauer das Giessmetall aus dem Ventilinnern weder
in die Vakuum- oder Entlüftungsleitung npch zwischen die Hälften des trennbaren Ventilgehäuses
eindringen kann.
[0005] Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, dass die Ventilkammer, die sich
über einen Anströmkanal an den Entlüftungskanal der Druckgiesskokille anschliesst,
als ein Diffusor ausgebildet ist, dass zwischen dem Ventilsitz und der Entlüftungsleitung
eine sich senkrecht zur Formteilebene in die beiden Hälften des Ventilgehäuses erstreckende
und in der Formtrennebene teilbare Metallabscheidevorrichtung angeordnet ist, und
dass der Ladekolben als Stossdämpfer zum Auffangen des vom Giessmetall ausgeübten
Schlages ausgebildet ist.
[0006] Die diffusorartige Ausbildung der Ventilkammer ermöglicht die Beherrschung der Gas-
und der Metallströmung in derselben, wodurch eine symmetrische Druckbeaufschlagung
der Ventilkugel erreichbar wird, so dass diese lediglich durch das Giessmetall allein
mit voller Kraft in Richtung der gemeinsamen Symmetrieachse von Ventilkammer und Ventilsitz
gestossen und damit rasch und zuverlässig dichtend gegen den letzteren gedrückt wird.
[0007] Mit Hilfe der Metallabscheidevorrichtung kann die geringe Giessmetallmenge aufgefangen
werden, die, gegebenenfalls der Kugel vorauseilend, noch durch den Ventilsitz dringt,
infolge von dessen unmittelbar nachfolgendem Verschliessen durch die Kugel jedoch
sofort vom treibenden Einpressdruck entlastet wird und wegen ihres kleinen Volumens
sowie ihrer hohen Eintrittsgeschwindigkeit sehr schnell erstarrt. Das Eindringen des
Giessmetalls in die Entlüftungsleitung oder die Absaugeinrichtung lässt sich mittels
der geschilderten Massnahmen verhindern.
[0008] Der als ein Stossdämpfer wirkende Ladekolben soll vom Zeitpunkt an in Funktion treten,
in dem das Abdichten des Ventilsitzes durch die Kugel erfolgt. Dadurch wird ein Abbau
der Druckspitze möglich, die ein geringfügiges Oeffnen des in zwei Hälften trennbaren
Ventilgehäuses und damit des Entstehen von Metallfedern zwischen den Gehäusehälften
zur Folge hätte.
[0009] Die Ventilkammer kann besonders vorteilhaft als ein Hohlraum ausgebildet sein, der
bei geschlossenem Ventilgehäuse im wesentlichen die Gestalt eines sich zwischen Anströmkanal
und Ventilsitz erstreckenden Tropfens mit zwei parallel zur Formtrennebene verlaufenden
ebenen Seitenflächen aufweist und, ausgehend vom Anströmkanal, einen gegen den Ventilsitz
gerichteten Diffusor bildet. Die Auslegung der Ventilkammer wird zweckmässig so getroffen,
dass deren Höhe h von der Mündung des Anströmkanals bis zum Ventilsitz das Vier- bis
Zwölffache des Anströmkanaldurchmessers d und der halbe Oeffnungswinkel
QC des Diffusorkegels 4 bis 10° betragen. Im Hinblick auf einen möglichst geringen
Strömungswiderstand sind die Hohlraumgeometrie der Druckgiesskokille und die Verdrängungsleistung
des Giesskolbens der Druckgiessmaschine bei der Bemessung des Anströmkanals zu berücksichtigen.
Es empfiehlt sich, den Durchmesser d des Anströmkanals derart zu wählen, dass dessen
Querschnittsfläche mindestens gleich derjenigen des Entlüftungskanals der Druckgusskokille
ist. Der Ventilsitz lässt sich zweckmässigerweise in einem sphärischen Kopfbereich
am oberen Ventilkammerende anordnen und er soll den gleichen Durchmesser d wie der
Anströmkanal aufweisen, während der Durchmesser d
s des sphärischen Kopfbereiches in der Formtrennebene zwei- bis sechsmal grösser als
derjenige d des Anströmkanals ist.
[0010] Um die Kugel vor dem Eintreffen des Giessmetalls in der Ventilkammer in einem mit
Blick auf ein raschmögliches und sicheres Ventilschliessen kurzen Abstand in der Nähe
des Ventilsitzes bereit zu halten, empfiehlt es sich ferner, unter dem Ventilsitz
in der Ventilkammer eine Kugelhaltevorrichtung aus zwei horizontal und zueinander
parallel verlaufenden Haltestiften vorzusehen, deren längere zylindrische Abschnitte
in einer der Hälften des Ventilgehäuses befestigt sind, während ihre konisch verjüngten
Endabschnitte die entsprechende ebene Seitenfläche der Ventilkammer rechtwinklig durchdringen
und freitragend in die Ventilkammer hineinragen.
[0011] Als besonders geeignet erweisen sich ein Durchmesser d
ST für die zylindrischen Haltestiftabschnitte, der gleich 1/3 bis 2/3 des Durchmessers
d
K der Kugel ist, und ein halber Oeffnungswinkel α ST für die konischen Endabschnitte
der Haltestifte, der bis 4 bis 6° beträgt.
[0012] Zur Gewährleistung einer zuverlässigen Arbeitsweise des Kugelventils kann sich ein
Kugeldurchmesser d
K, der 1,1 bis 1,6 mal grösser als der Anströmkanaldurchmesser d ist, als besonders
geeignet erweisen.
[0013] Die Anordnung der Kugelhaltevorrichtung kann dann zweckdienlich in einem Abstand
unter dem Ventilsitz erfolgen, der einem Kugelschliesshub h
K gleich dem 0,5 bis 3 fachen Kugeldurchmesser d
K entspricht. Gleichzeitig soll die Achse des Ladekolbens in einem Abstand h
L über denjenigen der Haltestifte liegen, der wenig kleiner als der Halbmesser d
K/2 der Kugel ist.
[0014] Die beschriebenen Massnahmen gestatten eine Beeinflussung der Gasströmung, die während
des Formfüllvorganges aus dem Hohlraum der Druckgiesskokille durch die Ventilkammer
und die übrigen Abschnitte des Entlüftungssystems nach aussen dringt, dahingehend,
dass diese die Kugel nicht von deren Halterung heben und dadurch einen vorzeitigen
Abbruch der Entlüftung erwirken kann, welchem letzteren Umstand zufolge in der Ventilkammer
und dem Kokillenhohlraum Gas eingeschlossen bleiben würde. Es wird ferner auch möglich,
das Volumen des in der Ventilkammer eindringenden Giessmetalls, das als ein sog. Ventilformling
erstarrt, klein zu halten. Der letztere kann beim Oeffnen der Druckgiesskokille mit
Sicherheit durch die bewegliche Hälfte des trennbaren Ventilgehäuses mitgenommen und
anschliessend daraus ausgestossen werden. Die Metallabscheidevorrichtung lässt sich
besonders zweckmässig als ein Zyklonabscheider ausbilden, an dessen Mantel sich tangential
ein vom Ventilsitz heranführender, konischer Verbindungskanal anschliesst und in dem
ein mit der Entlüftungsleitung verbundenes Tauchrohr koaxial angeordnet ist.
[0015] Zum Zwecke einer leichten Entformbarkeit eines allfällig im Zyklonabscheider erstarrten,
rotationssymmetrischen Giessrestes kann der Abscheidermantel am besten die Gestalt
eines rechtwinklig zur Formtrennebene gerichteten Doppelkegelstumpfes aufweisen. Es
sollen dabei die gemeinsame Grundfläche der beiden Kegelstümpfe in der Formtrennebene
und der Tangentialanschluss des konischen Verbindungskanals an die Kegelmäntel symmetrisch
zur Formtrennebene vorgesehen sein. den halben Oeffnungswinkel α
K der Kegelstümpfe und denjenigen
dV des Verbindungskanals wählt man mit Vorteil zwischen 3° und 6°. Das Giessmetall,
das allenfalls mit hoher Eintrittsgeschwindigkeit jedoch in kleiner Menge und praktisch
drucklos in den Zyklonabscheider gelant, wird gezwungen, sich in Anpassung an dessen
Gestalt dünnschichtig an der grossen Mantelinnenfläche desselben auszubreiten und
dadurch augenblicklich zu erstarren. Infolge dieser Zwangsbewegung und auch der zentralen
Anordnung des Tauchrohres ist ein Eindringen des in den Abscheiderhohlraum eingelaufenen
Giessmetalls in die Entlüftungsleitung nicht möglich.
[0016] Sicherheitshalber kann das Volumen des Zyklonabscheiders im wesentlichen gleich dem
Volumen des Giessrestes gewählt werden, der jeweils nach einem Formfüllvorgang in
der Giesskammer zwischen dem Anschnitt und dem Giesskolben übrigbleibt. Dies gestattet
im Falle, dass in die Ventilkammer versehentlich keine oder eine defekte Kugel eingesetzt
worden ist, trotzdem ein Auffangen der maximal möglichen Giessmetallmenge. Es erweist
sich in diesem Zusammenhang empfehlenswert, das Innere des Tauchrohres derart auszubilden,
dass es sich konisch gegen einen Anschlussblock der Entlüftungsleitung verjüngt und
mit dessen Bohrung gleicher Konizität in Fluchtung liegt. Der dadurch gegebene Hohlraum
soll den gleichen halben Oeffnungswinkel dK wie die Kegelstümpfe des Zyklonabscheiders
aufweisen und die Entlüftungsleitung ebenfalls tangential in den Anschlussblock einmünden.
[0017] Zur Beherrschung des Druckanstieges in der Drucksteuerung des Ladekolbens im Verlaufe
der Stossdämpfung kann ein an den Druckmittelbehälter angeschlossenes Druckbegrenzungsventil
mit der Druckleitung parallelgeschaltet werden, die von einem zur Steuerung des Ladekolbens
dienenden Wegeventil zu dem der grossen Druckfläche des Betätigungskolbens zugeordneten
Druckraum des Betätigungszylinders für den Ladekolben führt.
[0018] Zum jeweiligen Nachführen einer neuen Kugel in die Ventilkammer und zum Festhalten
derselben in Bereitschaftsstellung auf der Kugelhaltevorrichtung empfiehlt es sich,
den Ladekolben mit einem axial aus seiner Stirnfläche hervorstehenden Stift zu versehen.
Mit Vorteil sieht man gleichzeitig den Ladekolben auch für das Ausstossen des Ventilformlings
vor, der ja jeweils auch die Kugel enthält.
[0019] Um eine Kugel vor deren Einführen in die Ventilkammer festhalten zu können, kann
unter der Mündung des zylindrischen Kugelmagazins in der Wand der den Ladekolben aufnehmenden
Zylinderbohrung eine mit dem Kugelmagazin koaxiale Kalotte als Kugelfänger ausgebildet
sein.
[0020] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels gemäss der Zeichnung näher erläutert.
[0021] Es zeigen:
Fig.l ein auf einer Druckgiesskokille befestigtes Kugelventil gemäss der Erfindung
in geöffnetem Zustand des Ventilgehäuses,
Fig.2 das Ventil nach der Fig.l mit geschlossenem Ventilgehäuse und vor dem Einführen
der Ventilkugel in die Ventilkammer,
Fig.3a das Ventil nach der Fig.2 nach dem Einführen der Ventilkugel und vor dem Formfüllvorgang,
Fig.3b die Draufsicht auf die Trennfläche der ortsfesten Ventilhälfte von rechts in
Fig.3a, wenn die bewegbare Ventilhälfte von der Formtrennebene zurückgezogen ist,
Fig.4- das Auswerfen des sog. Ventilformlings nach vollzogenem Formfüllvorgang und
Fig.5 schematische Darstellung der Steuerung des Ladekolbens.
[0022] In den Figuren 1 bis 4 ist ein erfindungsgemäss ausgebildetes Ventil zur Entlüftung
einer Druckgiesskokille D mit einer ortsfesten Kokillenhälfte Kl und einer relativ
zu dieser verschiebbaren Kokillenhälfte K2 dargestellt. Das Ventil weist ein Ventilgehäuse
1 auf, das ähnlich wie die Druckgiesskokille D in der Formtrennebene F in zwei Hälften
2 und 3 teilbar ist. Dementsprechend sind die Gehäusehälften 2 und 3 mittels je einer
Zwischenplatte 4 und 5 jeweils an einer der beiden Kokillenhälften Kl, K2 fest angeordnet.
Es kann daher nachfolgend die an der ortsfesten Kokillenhälfte K 1 befestigte Gehäusehälfte
2 als feststehend und die andere Gehäusehälfte 3 als beweglich bezeichnet werden.
[0023] In dem der Formtrennebene benachbarten Bereich einer jeden Gehäushälfte 2,3 sind
offene Hohlräume ausgebildet, die in geschlossenem Zustand der Druckgiesskokille D
und damit auch des Ventilgehäuses 1, wie weiter unten näher beschrieben wird, eine
Ventilkammer 6 mit einem von unten anschliessenden Anströmkanal 7 und einem in ihrem
Kopfbereich angeordneten Ventilsitz 8, einen Zyklonabscheider 9 und einen Verbindungskanal
10 zwischen diesem und der Ventilkammer 6 bilden (vgl. Fig.3a und 3b). Die Stirnflächen
der Zwischenplatten 4,5, die beim Schliessen von Druckgiesskokille D und Ventilgehäuse
1 ebenfalls gegeneinander anliegen, weisen auch Ausnehmungen 11 auf, die sich zu einer
Fortsetzung des Entlüftungskanals E der Druckgiesskokille D ergänzen, wobei die Fortsetzung
mit dem Anströmkanal 7 in Verbindung steht. Es sind ferner in den beiden Gehäusehälften
2,3 noch weitere Bohrungen ausgebildet. Die feststehende Gehäusehälfte 2 weist eine
Bohrung für ein Tauchrohr 12 auf, wobei diese Bohrung koaxial in einen den einen Teil
des Zyklonabscheiders 9 bildenden hohlen Kegelstumpf 13 mündet, und eine Vertikalbohrung
als die Entlüftungsleitung 14, die sich tangential an das Tauchrohr 12 anschliesst
(vgl. Fig.l und 3b).
[0024] In der beweglichen Gehäusehälfte 3 sind zwei Bohrungen vorgesehen, nämlich eine horizontale
Zylinderbohrung 15 für einen Ladekolben 16, die.im Abstand unter dem Ventilsitz 8
in die Ventilkammer 6 mündet, sowie eine lotrechte Zylinderbohrung gleichen Durchmessers,
die, sich an die Zylinderbohrung 15 für den Ladekolben 16 etwa in deren Längsmitte
anschliessend, als ein Kugelmagazin 17 für eine Anzahl von Kugeln 18 dient. Ein kalottenförmiger
Kugelfänger 19 ist koaxial mit dem Kugelmagazin 17 unter dessen Einmündung in die
Zylinderbohrung 15 für den Ladekolben 16 vorgesehen. An der der Formtrennebene F abgewandten,
zu derselben parallelen Seitenfläche der beweglichen Gehäusehälfte 3 ist ein Betätigungszylinder
20 für den Ladekolben 16 mit Hilfe geeigneter Distanzhalteelemente 21 angeordnet.
Dem hohlen Kegelstumpf 13 der feststehenden Gehäusehälfte 2 gegenüberliegend weist
die bewegliche Gehäusehälfte 3 ebenfalls einen hohlen Kegelstumpf 22 mit der gleichen
imaginären Grundfläche wie der Kegelstumpf 13 auf.
[0025] In den beiden Gehäusehälften 2,3 ist jeweils zwischen der eine Hälfte des Anströmkanals
7 bildenden Ausnehmung und der Ausnehmung, die jeweils eine zum nachgeordneten Kegelstumpf
13 oder 22 führende Hälfte des Verbindungskanals 10 ergibt, je eine Hälfte der Ventilkammer
6 eingearbeitet. In der Formtrennebene F betrachtet, weisen die Hälften der Ventilkammer
6 einen birnen- oder tropfenartigen Umriss auf und gehen in ihrem dem Verbindungskanal
10 zugewandten halbkreisförmigen Kopfbereich 23 je in eine Hälfte des Ventilsitzes
8 über (vgl. Fig.3b). Die vollständige Ventilkammer 6, die ebenso wie der Zyklonabscheider
9, der zwischen diesen liegenden Verbindungskanal 10 und der Anströmkanal 7 durch
Zusammenfahren der Gehäusehälften 2,3 mitsamt den Kokillenhälften Kl, K2 entsteht,
hat im wesentlichen die Gestalt eines tropfenförmigen Hohlraumes. Ausgehend vom Anströmkanal
7 weitet sich die Wandung der Ventilkammer 6 konisch aus und bildet einen gegen den
Ventilsitz 8 gerichteten Diffusor. Im Bereich der horizontalen Zylinderbohrung 15
für den Ladekolben 16 übergeht die Wandung der Ventilkammer 6 jedoch in den beiden
Gehäusehälften 2,3 je in eine parallel zur Formtrennebene F verlaufende ebene Seitenfläche
24. In Draufsicht von der Formtrennebene F her weisen diese Seitenflächen 24 der Ventilkammer
6 eine ebenfalls birnen- oder tropfenartige Kontur innerhalb der Umrisse der Ventilkammerhälften
auf.
[0026] Bei der Auslegung der Ventilkammer 6 wird besonders zweckmässig vom Anströmkanal
7 ausgegangen. Der Durchmesser d des letzteren ist im Hinblick auf einen möglichst
geringen Widerstand gegen die aus der Druckgiesskokille D strömenden Gase so festzulegen,
dass die Querschnittsfläche des Anströmkanals wenigstens gleich gross wie diejenige
des Entlüftungskanals E wird. Für die Höhe h der Ventilkammer 6 von der Mündung des
Anströmkanals 7 bis zum Ventilsitz 8 eignet sich dann ein Betrag, der vorzugsweise
gleich dem 4- bis 12fachen Anströmkanaldurchmesser d ist. Die angestrebten Strömungsverhältnisse
und damit eine zuverlässige und rasche Wirkungsweise des Ventils lassen sich dabei
erreichen, wenn gleichzeitig der halbe Oeffnungswinkel α des Diffusorkegels zwischen
4 und 10°, der Ventilsitzdurchmesser gleich dem Anströmkanaldurchmesser d, der Durchmesser
d
s des Kopfbereiches 23 der Ventilkammer 6 2 bis 6-mal grösser als derjenige d des Anströmkanals
7 und schliesslich Kugeln 18 mit einem Durchmesser d
K gleich dem 1,1 bis 1,6-fachen Anströmkanaldurchmesser d gewählt werden. Es ist ferner
in der feststehenden Gehäusehälfte 2 auch eine Kugelhaltevorrichtung 25 angeordnet.
Sie besteht aus zwei parallelen Haltestiften 26,27. Diese sind mit ihren längeren,
zylindrischen Abschnitten 28,29 je in einer waagrecht verlaufenden Bohrung der feststehenden
Gehäusehälfte 2 fest aufgenommen. Die Anordnung ist so getroffen, dass in geschlossenem
Zustand des Ventilgehäuses 1 sich konisch zuspitzende Endabschnitte 30,31 der Haltestifte
26,27, die ebene Seitenfläche 24 der Ventilkammer 6 durchdringend, unter dem Ventilsitz
8 in die Ventilkammer 6 hineinragen. Es empfiehlt sich, den Durchmesser d
St der zylindrischen Haltestiftabschnitte 26,27 zu 1/3 bis 2/3 des Kugeldurchmessers
d
K und den halben OeffnungswinkeloC
St der konischen Endabschnitte 30, 31 zwischen 4 und 6° zu wählen, um ein schnelles
Ansprechen und sicheres Schliessen des Ventils sicherzustellen, soll die Kugelhaltevorrichtung
25 in einem Abstand unter dem Ventilsitz 8 angeordnet sein, der einen Kugelschliesshub
h
K gleich dem 0,5 bis 3-fachen Kugeldurchmesser d
K ergibt. Die Achse des Ladekolbens 16 soll dabei in einem Abstand h
L über den Achsen der Haltestifte 26, 27 liegen, der wenig kleiner als der Halbmesser
d
K/2 der Kugel 18 ist.
[0027] Der Ladekolben 16 weist zum Nachführen jeweils einer neuen Kugel 18 aus dem Kugelmagazin
17 und zum Festhalten derselben in der Bereitschaftsstellung auf der Kugelhaltevorrichtung
25 einen axial aus seiner Stirnfläche hervorragenden Stift 32 auf. Vorteilhaft wird
der Ladekolben 16 ferner auch zum Ausstossen des Ventilformlings 33 verwendet, der
auch die jeweils eingesetzte Kugel 18 enthält (vgl. Fig. 4).
[0028] Der Zyklonabscheider 9 hat in geschlossenem Zustand des Ventilgehäuses 1 die Form
eines hohlen Doppelkegels, bei dem die gemeinsame Grundfläche der beiden Kegelstümpfe
13, 22 in der Formtrennebene F liegt. Der halbe OeffnungswinkeldK der beiden Kegelstümpfe
13,22 und derjenige α
V des ebenfalls konischen Verbindungskanal 10 werden zweckmässigerweise zwischen 3
und 6° gewählt. Die gleiche Konizität ist auch für den sich gegen die Entlüftungsleitung
14 verjüngenden Hohlraum zu wählen, der sich aus dem Innern des koaxial in den Zyklonabscheider
9 mündenden Tauchrohres 12 in die Bohrung eines Anschlussblockes 34 der Entlüftungsleitung
14 erstreckt.
[0029] Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist an die Druckleitung 35, die von dem zur Steuerung
des Ladekolbens 16 vorgesehenen Wegeventil 36 zu dem der grossen Druckfläche des Betätigungskolbens
37 zugeordneten Druckraum 38 des Betätigungszylinders 20 für den Ladekolben 16 führt,
eine Bypassleitung 39 zum Druckmittelbehälter 40 mit einem darin angeordneten Druckbegrenzungsventil
41 angeschlossen. Das Druckbegrenzungsventil 41 dient zum Abbau der bei der Stossdämpfung
am Ende des Formfüllvorganges auftretenden Druckspitze in der Steuerung des Ladekolbens
16.
[0030] In der Ausgangsstellung gemäss der Fig.l befindet sich der Ladekolben 16 bei geöffneter
Druckgiesskokille D in seiner vorderen Endstellung, in der sich der Kolbenstift 32
bis in die Nähe der Formtrennebene F erstreckt. Nach dem Schliessen der Kokillenhälften
Kl, K2 wird der Ladekolben 16, wie aus Fig.2 ersichtlich, zurückgezogen und erneut
in die Ausgangsstellung gebracht, wobei er aus dem Kugelmagazin 17 jeweils eine neue
Kugel 18 auf die Kugelhaltevorrichtung 25 schiebt.
[0031] Der Ladekolben 16 verharrt sodann in der Ausgangsstellung bis zum Ende des Formfüllvorganges
(vgl. Fig.3a). Während des letzteren wird die Entlüftung der Druckgiesskokille D voll
aufrechterhalten. Dabei bildet sich eine Gasströmung aus dem Formhohlraum der Druckgiesskokille
D durch den Anströmkanal 7, die Ventilkammer 6, den Ventilsitz 8 und den Zyklonabscheider
9 zur Entlüftungsleitung 14 derart aus, dass die Kugel 18 nicht von deren Haltevorrichtung
25 gehoben wird. Dies erfolgt erst, wenn das Giessmetall die Kugel 18 erreicht und
diese mit voller Wucht zentrisch gegen den Ventilsitz 8 schleudert.
[0032] Das Wegeventil 36 ist während des Formfüllvorganges in seiner mittleren Schaltstellung,
in der es den Druckmitteldurchfluss sperrt (vgl. Fig.5). Die hohe Druckspitze, die
beim Verschliessen des Ventilsitzes 8 durch die Kugel 18 auftritt, wirkt auch auf
den Ladekolben 16 und führt zu einer Druckerhöhung in der Druckleitung 35 vom Wegeventil
36 zum kolbenseitigen Druckraum 38 des Betätigungszylinders 20. Wenn die Druckerhöhung
den am Druckbegrenzungsventil 41 eingestellten Grenzwert übersteigt, wird die Druckspitze
abgebaut, wobei der Ladekolben 16 durch das Giessmetall geringfügig rückwärts gedrängt
wird. Somit wird der vom Giessmetall ausgeübte Schlag am Ende des Formfüllvorganges
gedämpft. Während des Oeffnens der Druckgiesskokille D nach dem Erstarren des Gusswerkstückes
wird der Ladekolben 16 soweit zurückgezogen, dass sich die Spitze des Kolbenstiftes
32 gerade aus dem Ventilformling 33 entfernt, jedoch keine neue Kugel 18 aus dem Kugelmagazin
17 herunterfallen kann. Diese Bewegung lässt sich mit Hilfe einer Weg- oder Zeitbegrenzungsschaltung
über das Wegeventil 36 steuern. Aus dieser Stellung wird der Ladekolben 16 anschliessend
gleichzeitig mit den Auswerfern der Druckgiesskokille D in die Ausgangsstellung bewegt
und damit der Ventilformling 33 zusammen mit dem Gusswerkstück ausgestossen (vgl.
Fig.4). Nach dem Ausstossen steht das Ventil zu einem neuen Formfüllvorgang bereit.
1. Ventil zur Entlüftung der Druckgiesskokillen (D) von Druckgiessmaschinen, dessen
Ventilkörper in Form einer Kugel (18) aus dem jeweiligen Giessmetall hergestellt,
in der Ventilkammer (6) frei beweglich angeordnet und zum Abschliessen einer vom Ventilsitz
(8) zur freien Atmosphäre oder zu einer Absaugeinrichtung führenden Entlüftungsleitung
(14) durch das in die Ventilkammer (6) eindringende Giessmetall gegen den Ventilsitz
(8) drückbar ist, wobei die Kugel (18) zusammen mit dem erstarrten eingedrungenen
Giessmetall nach jedem Formfüllgang ausstossbar und durch eine neue Kugel ersetzbar
ist, die jeweils mittels eines Ladekolbens (16) aus einem Kugelmagazin (17) nachgeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkammer (6), die sich über einen Anströmkanal
(7) an den Entlüftungskanal (E) der Druckgiesskokille (D) anschliesst, als ein Diffusor
ausgebildet ist, dass zwischen dem Ventilsitz (8) und der Entlüftungsleitung (14)
eine sich senkrecht zur Formteilebene (F) in die beiden Hälften (2,3) des Ventilgehäuses
(1) erstreckende und in der Formtrennebene (F) teilbare Metallabscheidevorrichtung
(9) angeordnet ist, und dass der Ladekolben (16) als Stossdämpfer zum Auffangen des
vom Giessmetall ausgeübten Schlages ausgebildet ist.
2. Ventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkammer (6)
als ein Hohlraum ausgebildet ist, der bei geschlossenem Ventilgehäuse (1) im wesentlichen
die Gestalt eines sich zwischen Anströmkanal (7) und Ventilsitz (8) erstreckenden
Tropfens mit zwei parallel zuf Formtrennebene (F) verlaufenden ebenen Seitenflächen
(24) aufweist und, ausgehend vom Anströmkanal (7), einen gegen den Ventilsitz (8)
gerichteten Diffusor bildet.
3. Ventil nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe h der
Ventilkammer (6) von der Mündung des Anströmkanals (7) bis zum Ventilsitz (8) das
Vier- bis Zwölffache des Durchmessers d des Anströmkanals (7) und der halbe OeffnungswinkeloC
des Diffusorkegels 4 bis 10° betragen, wobei der Durchmesser d des Anströmkanals (7)
derart gewählt ist, dass die Querschnittsfläche des Anströmkanals (7) mindestens gleich
gross wie diejenige des Entlüftungskanals (E) der Druckgiesskokille (D) ist.
4. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz
(8) in einem sphärischen Kopfbereich (23) der Ventilkammer (6) angeordnet ist und
den gleichen Durchmesser d wie der Anströmkanal (7) aufweist, wobei der Durchmesser
ds des sphärischen Kopfbereiches (23), in der Formtrennebene (F) betrachtet, zwei- bis
sechsmal grösser als derjenige d des Anströmkanals (7) ist.
5. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Ventilsitz
(8) in der Ventilkammer (6) eine Kugelhaltevorrichtung (25) aus zwei horizontal und
zueinander parallel verlaufenden Haltestiften (26, 27) vorgesehen ist, deren längere
zylindrische Abschnitte(28, 29) in einer der Hälften (2, 3) des Ventilgehäuses (1)
befestigt sind, während ihre konisch verjüngten Endabschnitte (30, 31) die entsprechende
ebene Seitenfläche (24) der Ventilkammer (6) rechtwinklich durchdringen und freitragend
in die Ventilkammer (6) hineinragen.
6. Ventil nach Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser
dST der zylindrischen Haltestiftabschnitte (28, 29) 1/3 bis 2/3 des Durchmessers dK der Kugel (18) und der halbe Oeffnungswinkel αST der konischen Endabschnitte (30, 31) der Haltestifte (26, 27) 4 bis 6° betragen.
7. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugeldurchmesser
dK 1,1 bis 1,6 mal grösser als der Durchmesser d des Anströmkanals (7) ist.
8. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelhaltevorrichtung
(25) in einem Abstand unter dem Ventilsitz (8) angeordnet ist, der einem Kugelschliesshub
hK gleich dem 0,5 bis 3-fachen Kugeldurchmesser dK entspricht, und die Achse des Ladekolbens (16) in einem Abstand hL über denjenigen der Haltestifte (26, 27) liegt, der wenig kleiner als der Halbmesser
dK/2 der Kugel (18) ist.
9. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallabscheidevorrichtung
nach Art eines Zyklonabscheiders (9) ausgebildet ist, an dessen Mantel ein vom Ventilsitz
(8) ankommender, konischer Verbindungskanal (10) tangential anschliesst und in dem
ein mit der Entlüftungsleitung (14) verbundenes Tauchrohr (12) koaxial angeordnet
ist.
10. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklonabscheider
(9) die Gestalt eines rechtwinklig zur Formtrennebene (F) gerichteten Doppelkegelstumpfes
aufweist, bei dem die gemeinsame Grundfläche der beiden Kegelstümpfe (13, 22) in der
Formtrennebene (F) liegt und der Tangentialanschluss des konischen Verbindungskanals
(10) an die Mäntel der Kegelstümpfe (13, 22) symmetrisch zur Formtrennebene (F) vorgesehen
ist.
11. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der halbe
Oeffnungswinkelo(K der Kegelstümpfe (13, 22) und derjenige αv des konischen Verbindungskanals (10) 3 bis 6° betragen.
12. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen
des Zyklonabscheiders (9) im wesentlichen gleich dem Volumen des Giessrestes ist,
der jeweils nach einem Formfüllvorgang in der Giesskammer zwischen dem Anschnitt und
dem Giesskolben übrigbleibt.
13. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere
des Tauchrohres (12) sich konisch gegen einen Anschlussblock (34) der Entlüftungsleitung
(14) verjüngend ausgebildet ist und mit dessen Bohrung gleicher Konizität in Fluchtung
liegt, wobei der dadurch gegebene Hohlraum den gleichen halben Oeffnungswinkel dK
wie die Kegelstümpfe (13, 22) des Zyklonabscheiders (9) aufweist und ferner die Entlüftungsleitung
(14) ebenfalls tangential in den Anschlussblock (34) mündet.
14. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an die Druckleitung
(35) von einem zur Steuerung des Ladekolbens (16) vorgesehenen Wegeventil (36) zu
dem der grossen Druckfläche des Betätigungskolbens (37) zugeordneten Druckraum (38)
des Betätigungszylinders (20) für den Ladekolben (16) eine zum Druckmittelbehälter
(40) führende Bypassleitung (39) mit einem darin angeordneten Druckbegrenzungsventil
(41) angeschlossen ist.
15. Ventil nach Patentansprüchen l bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum jeweiligen
Nachführen einer neuen Kugel (18) in die Ventilkammer (6) und zum Festhalten derselben
in Bereitschaftstellung auf der Kugelhaltevorrichtung (25) der Ladekolben (16) einen
axial aus seiner Stirnfläche hervorragenden Stift (32) aufweist und gleichzeitig auch
als Ausstosser des jeweils in der Ventilkammer (6) erstarrten Giessmetalls, des sog.
Ventilformlings (33) zusammen mit der Kugel (18) vorgesehen ist.
16. Ventil nach Patentansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand
der Zylinderbohrung (15) für den Ladekolben (16) unter der Mündung des zylindrischen
Kugelmagazins (17) eine mit dessen Achse koaxiale Kalotte (19) als Kugelfänger ausgebildet
ist.