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Die Erfindung betrifft eine Gussform umfassend mehrere zu öffnende und zu schließende Formteile, welche in einer geschlossenen Positionierung eine Kavität aus miteinander verbundenen Hohlräumen einschließen, und zumindest einen Einlass für die Gussschmelze, insbesondere heißes, flüssiges Metall, sowie wenigstens eine Öffnung zur Entlüftung der Hohlräume.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Ventilvorrichtung, die zur Entlüftung einer Gussform vorgesehen ist und die einen Innenraum zur Weiterleitung des Entlüftungsgases aus der Gussform sowie einen Ventilkörper und eine Aufnahme umfasst, wobei in der Aufnahme zumindest ein Abschnitt des Ventilkörpers beweglich gelagert ist.
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Bei allen Gussverfahren, wie Druckguss, Kokillenguss, Sandguss und Spritzguss, müssen die Gase im Formhohlraum aus der Form abgeführt werden. Diese Gase sind unter anderem Luft, Wasserdampf sowie Trennmittelrückstände. Nicht abgeführtes Gas wird im Gussteil, dem Werkstück, eingeschlossen und erzeugt Fehlstellen, die das Werkstück unbrauchbar machen können oder zusätzliche Nacharbeit erforderlich machen. Besonders im Druckguss ist aufgrund der schnellen Formfüllung eine wirksame Abfuhr der Gase von hoher Bedeutung. Dies bedeutet, dass eine große Gasmenge in kurzer Zeit abgeführt werden muss. Dazu ist ein möglichst großer Entlüftungsquerschnitt notwendig, durch den das Gas aus dem Formhohlraum austreten kann. Die Wirksamkeit dieses Entlüftungsquerschnittes ist abhängig von der Weite des Querschnittes und dem Abstand der Öffnung zum Werkstück. Je näher sich der Entlüftungsquerschnitt am Werkstück befindet und je dicker der Entlüftungsquerschnitt ist, desto größer ist der Volumenstrom des austretenden Gases.
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Ein großer Entlüftungsquerschnitt begünstigt das Austreten von Schmelze aus dem Formhohlraum. Bei manchen Gussverfahren, zum Beispiel im Sandguss, ist dies erwünscht. Im Druckgussverfahren ist das Austreten der Schmelze aus dem Formhohlraum hingegen nicht erwünscht, wird aber durch den hohen Druck, unter dem die Schmelze erstarrt, begünstigt.
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Aufgrund dieser gegenläufigen Notwendigkeiten wurden verschiedene technische Lösungen für das Druckgussverfahren entwickelt, um den Entlüftungsquerschnitt zu verschließen, bevor die Schmelze durch den Entlüftungsquerschnitt aus der Form austreten kann.
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Dabei wird zwischen zwei Systemen unterschieden. Bei dem einen System wird die Entlüftungsöffnung während der ersten Phase der Gießkolbenbewegung, insbesondere vor Beginn der Formfüllung, verschlossen. Das Verschließen der Entlüftungsöffnung erfolgt mechanisch. Durch einen Ventilverschluss der Entlüftungsöffnung wird das Austreten der Schmelze aus der Form, insbesondere aber das Eindringen der Schmelze in die Entlüftungsanlage verhindert. Bei dem anderen System bleibt die Entlüftungsöffnung während des gesamten Gießkolbenhubes unverändert, bis sie von der in der Entlüftungsöffnung erstarrenden Schmelze verschlossen wird.
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Aus dem Stand der Technik sind zu diesen beiden Systemen bereits unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen zur Entlüftung einer Gussform bekannt.
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Eine Absaugvorrichtung zum Entlüften der Gussform ist aus der Druckeschrift
DE 1 458 136 A1 bekannt. Bei dieser kann die Vakuumleitung durch einen Absperrkolben von dem Formhohlraum getrennt werden. Beim Vakuumdruckguss wird ein Vakuum in der Gussform und in der Füllkammer erzeugt, wodurch sich das geschmolzene Metall durch den herrschenden Unterdruck besser in der Form verteilen kann. Damit wird verhindert, dass die sonst vorhandene Luft vom geschmolzenen Metall in Form von Blasen eingeschlossen wird, was unter anderem zu einer unerwünschten Porosität des Gussteiles führen kann. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass das heiße Metall nicht durch den Vakuumanschluss nach außen gelangt und zu einer Beschädigung des Vakuumerzeugers führt. Hierzu ist der Absperrkolben vorgesehen, dessen Stirnfläche in Schließstellung einen Teil der Fläche des Formhohlraumes bildet. Hohlräume in der Gussform, insbesondere solche, die zur Aufnahme einer Schmelze geeignet sind, werden auch als Kavität bezeichnet.
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Aus dem Stand der Technik sind auch Gießvorrichtungen bekannt, bei denen ein Kontakt von Schmelze und Vakuumventil vermieden wird. Derartige Vorrichtungen weisen in der Regel breite, gekühlte Kanäle auf, deren sich gegenüberstehende Wände mit waschbrettartigen Profilen ausgestaltet sind, sodass diese einen mäanderförmigen Weg bilden, auf dem das aus der Gussform austretende heiße, flüssige Metall gebremst und vor Erreichen des Vakuumerzeugers durch Erstarren gestoppt wird. In der Praxis haben sich diese Vorrichtungen jedoch oft als unzureichend erwiesen, weil der Bremsweg insbesondere aufgrund des hohen Druckes des Metalls zu kurz ist, sodass flüssiges Metall austreten sowie in den Vakuumanschluss und eventuell sogar bis zum Vakuumerzeuger gelangen kann. Eine lineare Verlängerung des Bremsweges liefert keine befriedigende Lösung, insbesondere in Anbetracht dessen, dass aus Platzgründen häufig eine kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung erforderlich ist.
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Als eine Lösung zeigt beispielsweise die Druckeschrift
DE 102 52 183 B4 eine Vorrichtung zur Entlüftung einer Druckgussform. Die Druckgussform besteht aus zwei zu öffnenden und zu schließenden Hälften in Form von Platten, welche zwischen sich miteinander verbundene Hohlräume einschließen. Die Hohlräume haben einen Einlass für aus der Druckgussform austretendes heißes, flüssiges Metall und eine Entlüftungsöffnung und/oder einen Vakuumanschluss. Dabei ist vorgesehen, dass die miteinander verbundenen Hohlräume ein Labyrinth für das flüssige Metall, die Gussschmelze, bilden. Dabei kann das Labyrinth dreidimensional sein, wodurch auch in einem kleinen Volumen ausreichend lange Bremswege für die Schmelze untergebracht werden können.
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Dennoch werden auch Ventilvorrichtungen eingesetzt, bei denen die Stirnfläche des Absperrkolbens in Schließstellung einen Teil der Fläche des Formhohlraumes bildet. Eine solche Ventilvorrichtung zeigt beispielsweise die Druckeschrift
EP 1 190 790 A1 . Bei dieser als Entlüftungsventil vorgesehenen Ventilvorrichtung soll eine hohe Standzeit erreicht werden. Hierzu ist vorgesehen, dass das Steuerelement, ein Kolben, nicht mehr mit heißem Metall in Berührung kommt. Jedoch ist es auch bei dieser Ausführung wie bei den konventionellen Ventilen nötig, von Zeit zu Zeit den Ventilzylinder beziehungsweise auch den Zylinder des Steuerkolbens zu überholen. Dazu muss der gesamte Ventilblock ausgebaut und an den Hersteller zurückgegeben werden. Das Überholen bewirkt eine vergrößerte Bohrung und verlangt eine neue Oberflächenbehandlung und Übermaßkolben. Der Anwender muss daher nach einer solchen Maßnahme Ersatzkolben mit Übermaß auf Lager legen. Um die Standzeit solcher Ventile zu erhöhen und das Überholen zu vereinfachen, schlägt dieser Stand der Technik weiter vor, dass der Kolben in einer Büchse läuft, die in den Ventilblock eingesetzt ist. Die Büchse besteht aus einem verschleißfesteren Material als der umgebende Ventilkörper und/oder ist an der Lauffläche zumindest teilweise, vorzugsweise im besonders beanspruchten Bereich, mit einer besonders widerstandsfähigen Oberfläche versehen. Eine solche Oberfläche kann nach verschiedenen, dem Fachmann an sich bekannten Verfahren erhalten werden, zum Beispiel durch Nitrieren.
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Vielen Entlüftungssystemen gemeinsam ist der große Platzbedarf. Die Einrichtungen zur Entlüftung der Kavität benötigen große Freimachungen in den Formrahmen und zum Teil auch in den Formteilen, um deren Bauteile in der Form unterbringen zu können. Dadurch werden die Formen geschwächt und müssen an anderer Stelle verstärkt werden. Dies führt zu hohen Formgewichten, möglicherweise auch zum frühzeitigen Versagen der Formen, beispielsweise dem Bruch eines Formteiles oder Formrahmens.
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Alle aus dem Stand der Technik bekannten Ventilvorrichtungen für die Entlüftung eines Hohlraumes einer Gussform haben jedoch den Nachteil, dass in der Gussform, insbesondere in der Nähe zu dem Hohlraum, viel Platz benötigt wird. Dieser Raumbedarf erfordert einen erhöhten Anspruch an die Konstruktion und Auslegung der Gusswerkzeuge, da jedes, insbesondere bewegliche Einbauteil die Struktur des Werkzeuges schwächt. Um diesem zu begegnen, wird die Gussform entsprechend massiv ausgeführt. Da die Werkzeuge jedoch von einem Gussapparat bewegt werden müssen, ist ein entsprechend groß dimensionierter Gussapparat und ein ebenso hoher Energiebedarf erforderlich.
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Darüber hinaus sind die bekannten Ventile, insbesondere aufgrund ihrer bauteilespezifischen Notwendigkeiten, schlecht zugänglich und erfordern dementsprechend einen hohen Reparaturaufwand. Stufen- und Labyrinth-Entlüftungen sind aufgrund der geringen Weite des Entlüftungsquerschnittes von ungefähr 0,3 mm nicht ausreichend groß und können bestenfalls unterstützend wirken.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ventilvorrichtung zu schaffen, deren Platzbedarf in dem Werkzeug, insbesondere in der unmittelbaren Nähe von Hohlräumen in der Gussform, gering ist. Die Ventilvorrichtung soll darüber hinaus auch einen möglichst großen Entlüftungsquerschnitt bereitstellen. Des Weiteren soll ein möglichst flexibler Einsatz einer universalen Ventilvorrichtung die Konstruktion und Auslegung der Gusswerkzeuge erleichtern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist also eine Ventilvorrichtung vorgesehen, bei der die Aufnahme in ihrer Mantelfläche eine Öffnung und der Ventilkörper in seiner Mantelfläche eine Ausnehmung umfasst, wobei durch eine Bewegung des Ventilkörpers relativ zu der Aufnahme die Öffnung zur Verbindung einer Kavität der Gussform mit dem Innenraum von der Ausnehmung zumindest teilweise überdeckt ist oder die Öffnung zur Trennung der Kavität von dem Innenraum von der Mantelfläche des Ventilkörpers abgedeckt ist. Hierdurch ist eine Gasableitung aus der Gussform heraus platzsparend möglich. Das Gas wird in der Offenstellung der Ventilvorrichtung durch deren Innenraum aus der Gussform geführt. Der vorzugsweise lang gestreckte Ventilkörper beansprucht dabei wenig Platz in dem Gusswerkzeug. Beispielsweise kann die Aufnahme durch eine einfache Bohrung erzeugt werden. In der Schließstellung kann die Schmelze nicht in den Innenraum eindringen.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilvorrichtungen ist es, dass mit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung größere Entlüftungsquerschnitte realisiert werden können, insbesondere im Verhältnis zu dem Raumbedarf in dem Werkzeugteil. Dieser Vorteil wird vor allem durch die Anordnung der Ausnehmung und der Öffnung in der jeweiligen Mantelfläche von Aufnahme und Ventilkörper erreicht. Die Ausnehmung kann dabei eine Weite haben, die bis zur Hälfte des Umfanges des Ventilkörpers einnimmt. Darüber hinaus kann die axiale Erstreckung der Ausnehmung nahezu beliebig lang gewählt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine in sich geschlossene Baugruppe. Sie besteht vorzugsweise aus zwei Rohren, dem Außenrohr und dem Innenrohr. Beide Rohre haben in ihrer Mantelfläche eine Öffnung mit etwa gleichen Abmessungen. Durch Verschieben oder Drehen des Innenrohres wird die Öffnung im Außenrohr zur Umgebung hin verschlossen oder geöffnet. In geöffneter Stellung können die Gase durch das Innenrohr aus dem Formhohlraum entweichen. Die Gase werden von der Schmelze verdrängt. Dieser Vorgang kann durch ein Vakuumsystem unterstützt werden. Bevor die Schmelze im Laufe des Gießvorganges die Öffnung erreicht, wird diese durch das Verschieben oder Verdrehen des Innenrohres verschlossen.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist deren geringer Platzbedarf. Abhängig vom benötigten Entlüftungsquerschnitt genügt eine Öffnung in der Form mit einem Durchmesser zwischen ungefähr 40 und 70 Millimeter. Weitere Dichtelemente sind nicht erforderlich. Die Abdichtung zwischen Innenrohr, auch Ventilkörper genannt, und dem Außenrohr, auch Aufnahme genannt, erfolgt über eine Passung. Sofern die Aufnahme nicht Bestandteil der Gussform, sondern ein in die Gussform eingebrachtes separates Element ist, erfolgt die Abdichtung zwischen der Aufnahme und der Gussform auch über deren Passung. Die Abdichtung über Passungen genügt auch bei einem Betrieb mit Vakuumunterstützung.
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Bei Verwendung der Erfindung in einer Sandform oder ähnlichen Formwerkstoffen kann das Außenrohr direkt in den Formwerkstoff eingebaut werden.
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Das Verschieben oder Verdrehen des Innenrohres geschieht über einen Antrieb, der fest mit der Vorrichtung verbunden ist. Innenrohr, Außenrohr und Antrieb bilden eine Einheit, die in wenigen Minuten ausgetauscht werden kann. Ein größerer Reparaturaufwand, wie es beim Stand der Technik erforderlich ist, entfällt bei der Erfindung. Ein Wechsel der Ventilvorrichtung führt somit nicht weiter zu einer über Stunden bis hin zu mehreren Tagen andauernden Produktionsunterbrechung.
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Aufgrund der Bauform kann mit der geschaffenen Ventilvorrichtung eine große Weite des Entlüftungsquerschnittes realisiert werden, bis in den Bereich von 30 Millimetern. Die Weite des Entlüftungsquerschnittes bestimmt im Wesentlichen die Wirksamkeit des Entlüftungssystems. Demgegenüber ist aus dem Stand der Technik ein Entlüftungsquerschnitt bekannt, der bei Waschbrettern oder Labyrinthen ein Schlitz von kleiner als 1 Millimeter ist und bei herkömmlichen, stirnseitig verschließenden Ventileinrichtungen entlang des Ventilsitzes ein Ringspalt mit einer Breite bis 5 Millimeter. Bei der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung kann bereits mit einer Zugangsbohrung mit einem Durchmesser von 20 Millimetern eine Öffnung mit einer Weite von über 8 Millimetern geschaffen werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 8 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist also auch eine Gussform vorgesehen, bei der an zumindest einer deren Öffnungen eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Ventilvorrichtung dabei derart an der Gussform beziehungsweise an der Kavität positioniert, dass eine Mittellängsachse der Ventilvorrichtung parallel zu einer Tangente der Kavität orientiert ist. Diese Konfiguration erlaubt die vorstehend genannten Vorteile der Ventilvorrichtung in besonders günstiger Weise auszunutzen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Kavität aus mehreren Hohlräumen besteht, welche zur seriellen Durchströmung, insbesondere von der Gussschmelze, hintereinander angeordnet sind und bei denen die Öffnung zur Entlüftung der Kavität in einem in Strömungsrichtung letzten Hohlraum angeordnet ist. Dieser seriell angeordnete letzte Hohlraum ist nicht für das herzustellende Werkstück erforderlich, sondern wirkt wie ein Puffer für den Fluss der Schmelze. Dabei wird die Ventilvorrichtung geschlossen, bevor die Front der Schmelze den letzten Hohlraum erreicht. Sollte sich hiernach der letzte Hohlraum noch mit Schmelze anfüllen, so kann diese nicht mehr in den Innenraum der Ventilvorrichtung eindringen.
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Als besonders zweckmäßig erwiesen hat es sich, dass der Ventilkörper und/oder die Aufnahme ein Rohr ist. Ein Rohr ist ein länglicher Hohlkörper, dessen Länge wesentlich größer als sein Durchmesser ist. Mittels einer als Rohr gestalteten Aufnahme oder einem als Rohr ausgeführten Ventilkörper kann das Gas aus der Kavität über einen langen Weg aus der Gussform geleitet werden.
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Für die erfindungsgemäße Verwendung kann die Querschnittsform des Rohres beliebig sein. Vorzugsweise ist jedoch eine Querschnittsform vorgesehen, die zumindest zu einer Querachse symmetrisch gestaltet ist. Die Ventilvorrichtung beansprucht durch die gestreckte Form von Ventilkörper und/oder Aufnahme in der Gussform wenig Raum. Zugleich kann die Öffnung sehr tief in der Gussform platziert sein. Das Gas wird durch den Innenraum aus der Gussform herausgeführt. Dabei ist der Innenraum durch einen Hohlraum des Ventilkörpers und/oder der Aufnahme definiert.
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Eine Ausführungsform der Ventilvorrichtung sieht einen Ventilkörper vor, der als ein in der Aufnahme beweglicher Kolben ausgeführt ist. Bei dieser Ausführungsform wird der Innenraum von der Ausnehmung des Ventilkörpers und durch die Aufnahme begrenzt. Entlang der Ausnehmung kann das Gas durch den Innenraum entweichen. Vorzugsweise ist bei dieser Ausführungsform die Aufnahme ein über die Gussform hinaus erstrecktes Rohr. Alternativ kann die Ausnehmung auch nur aus einer Bohrung in der Gussform bestehen, in welcher der Ventilkörper beweglich gelagert ist.
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Eine weitere Ausführungsform der Ventilvorrichtung sieht einen Ventilkörper vor, der als ein in der Aufnahme bewegliches Rohr ausgeführt ist. Hierbei ist der Innenraum durch den Ventilkörper begrenzt. Die Ausnehmung ist eine Durchbrechung der Mantelfläche des Ventilkörpers. Das Gas aus der Kavität kann so über den Innenraum im Ventilkörper aus der Gussform heraus geleitet werden. Auch bei dieser Ausführungsform kann die Aufnahme eine einfache Bohrung in dem Gusskörper oder als zweites, den Ventilkörper umgebendes Rohr gestaltet sein.
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Es hat sich in diesem Zusammenhang als besonders günstig erwiesen, dass die Bewegung des Ventilkörpers in der Aufnahme eine Translation und/oder eine Rotation ist. Eine rotatorische Bewegung des Ventilkörpers in der Aufnahme setzt eine zumindest abschnittsweise rotationssymmetrische Querschnittsform des Ventilkörpers und eine entsprechende Aufnahme voraus. Durch eine Rotation kann sehr schnell zwischen den beiden Funktionszuständen gewechselt werden. Eine translatorische Bewegung erlaubt es, den Entlüftungsquerschnitt sehr groß zu wählen, was eine schnelle Gasabführung, insbesondere bei hohen Strömungsraten ermöglicht.
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Praktisch ist es, dass die Erfindung es auf einfache Weise ermöglicht, dass der Antrieb zur Bewegung des Ventilkörpers außerhalb der Gussform angeordnet ist. Hierdurch wird die Festigkeit des Gusswerkzeuges wenig beeinflusst, was deren Gestaltung erleichtert. Die Aufnahme ist unbeweglich zu der Gussform angeordnet. Über die als Lanze oder Rohr ausgeführte Aufnahme ist der Antrieb unbeweglich an der Gussform beziehungsweise zu der Öffnung gehalten. Dabei ist die Aufnahme beispielsweise über einen Großteil der Länge des Ventilkörpers erstreckt. Bei einer geschlossenen Ausführung der Aufnahme als Rohr ist es möglich, die Ventilvorrichtung in unterschiedlichen Gussformen, insbesondere bei verlorenen Gussformen wie beim Sandguss, zu verwenden.
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Eine Ausführungsform mit einem sehr geringen Raumbedarf ist gekennzeichnet von einer rohrförmigen Aufnahme, in der drehbeweglich der Ventilkörper und weiterhin der Antrieb des Ventilkörpers angeordnet ist. Die Aufnahme hat in ihrer Mantelfläche neben der einem Hohlraum der Gussform zugeordneten Öffnung außerhalb der Gussform, insbesondere zwischen Antrieb und Gussform, eine Durchbrechung in der Mantelfläche.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass ein rohrförmiger Ventilkörper außerhalb der Gussform eine Durchbrechung der Mantelfläche oder der Stirnfläche aufweist.
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Durch diese Durchbrechungen kann das Gas aus der Ventilvorrichtung entweichen. Die Durchbrechung in der Aufnahme und/oder dem Ventilkörper verbindet den Innenraum mit der Umgebung oder ist als ein Anschluss für eine Leitungseinrichtung, insbesondere eine Vakuumleitung, ausgeführt.
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Zusammenfassend ist festzustellen, dass die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung ein in sich geschlossenes System liefert. Diese Ventilvorrichtung kann in unterschiedlichen Gussformen verwendet werden, was auch einen schnellen Wechsel der Ventilvorrichtungen bei einer Gussform erlaubt. Der geringe Platzbedarf ermöglicht einerseits eine nahezu beliebige Positionierung der Ventilvorrichtung in der Gussform und andererseits weniger Einschränkungen hinsichtlich Temperier- und Auswerfereinrichtungen. Der geringe Raumbedarf der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ermöglicht wiederum eine sehr gezielte Entlüftung, dort wo sie benötigt wird. Die Verbindungskanäle zwischen Werkstück und Entlüftungssystem entfallen oder können deutlich kürzer ausgeführt werden. Dies erleichtert die Konstruktion der Gussform und reduziert den wieder einzuschmelzenden Kreislaufanteil am Werkstück. Darüber hinaus können mit der Erfindung bei zugleich geringerem Raumbedarf in der Gussform größere Entlüftungsquerschnitte realisiert werden als beim Stand der Technik.
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Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Gussform mit einer ersten Ausführungsform der Ventilvorrichtung in Offenstellung;
- 2 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Gussform mit der in 1 gezeigten Ventilvorrichtung in Geschlossenstellung;
- 3 eine schematische Darstellung einer zweiten und dritten Ausführungsform einer Ventilvorrichtung in Offenstellung;
- 4 eine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform der Ventilvorrichtung in Geschlossenstellung;
- 5 eine schematische Darstellung der dritten Ausführungsform der Ventilvorrichtung in Geschlossenstellung;
- 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Gussform mit einer Ventilvorrichtung in Offenstellung;
- 7 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Gussform mit einer Ventilvorrichtung in Geschlossenstellung;
- 8 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Ventilvorrichtung in Offenstellung in einer dritten Ausführungsform einer Gussform;
- 9 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Ventilvorrichtung in Geschlossenstellung in einer dritten Ausführungsform einer Gussform;
- 10 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Ventilvorrichtung;
- 11 eine schematische Darstellung der in 10 gezeigten Ventilvorrichtung angeordnet in einer Gussform;
- 12 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Ventilvorrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform einer Gussform 1 in einer geschlossenen Funktionsstellung mit einer ersten Ausführungsform einer Ventilvorrichtung 7. Die Gussform 1 umfasst mehrere zu öffnende und zu schließende Formteile 2. Die Formteile 2 schließen eine Kavität 3 aus miteinander verbundenen Hohlräumen 4, 5 ein. Die Gussform 1 hat weiterhin eine Öffnung 6 zur Entlüftung der Kavität 3. In der Gussform 1 ist an der Öffnung 6 eine Ventilvorrichtung 7 angeordnet. Die Ventilvorrichtung 7 hat einen Innenraum 8, der zur Weiterleitung des Entlüftungsgases aus der Gussform 1 dient. Die Ventilvorrichtung 7 umfasst weiterhin einen Ventilkörper 9 und eine Aufnahme 10. In der Aufnahme 10 ist zumindest ein Abschnitt 11 des Ventilkörpers 9 beweglich gelagert. Die Aufnahme 10 ist eine in die Gussform 1 eingebrachte Bohrung, welche in ihrer Mantelfläche 12 die Öffnung 6 aufweist. Der Ventilkörper 9 weist in seiner Mantelfläche 13 eine Ausnehmung 14 auf. Durch eine translatorische Bewegung 15 des Ventilkörpers 9 relativ zu der Aufnahme 10 wird die Öffnung 6 zur Verbindung der Kavität 3 mit dem Innenraum 8 von der Ausnehmung 14 zumindest teilweise überdeckt. Diese Offenstellung des Ventilkörpers 9 ist in 1 gezeigt. Die Schließstellung des Ventilkörpers 9 ist in 2 dargestellt. Zum Verschließen der Öffnung 6, also zur Trennung der Kavität 3 von dem Innenraum 8, wird der Ventilkörper 9 so bewegt 15, dass dessen Mantelfläche 13 die Öffnung 6 abdeckt.
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Die 3 bis 5 zeigen eine zweite und eine dritte Ausführungsform der Ventilvorrichtung 7. Die Ventilvorrichtung 7 besteht aus zwei ineinander angeordneten Rohren, von denen das innere Rohr der Ventilkörper 9 und das äußere Rohr die Aufnahme 10 ist. Der Innenhohlraum des rohrförmigen Ventilkörpers 9 ist der in den 1 und 2 gezeigte Innenraum 8 der Ventilvorrichtung 7. Die Aufnahme 10 weist eine Öffnung 6 auf. Der Ventilkörper 9 hat eine Ausnehmung 14. Die Öffnung 6 ist größer als die Ausnehmung 14, wobei die Ausnehmung 14 eine Weite 16 und eine Erstreckung 17 hat. Der Ventilkörper 9 ist in der Aufnahme 10 translatorisch beweglich 15 und/oder rotatorisch beweglich 18. 3 zeigt die Ventilvorrichtung 7 in der Offenstellung. Dabei sind die Öffnung 6 und die Ausnehmung 14 in Überdeckung positioniert, sodass Gase aus der in den 1 und 2 gezeigten Kavität 3 über die Öffnung 6 und die Ausnehmung 14 in den Innenraum 8 strömen und so die Gussform 1 verlassen können. Um die Schließstellung zu erreichen, muss der Ventilkörper 9 relativ zu der Aufnahme 10 bewegt 15, 18 werden. Die Schließstellung bei einer zweiten Ausführungsform der Ventilvorrichtung 7 mit einem translatorisch beweglichen 15 Ventilkörper 9 ist exemplarisch in 4 dargestellt. Bei einem translatorisch beweglichen 15 Ventilkörper 9 können die beiden Rohre prinzipiell beliebige Querschnittsflächen aufweisen. 5 zeigt beispielhaft die dritte Ausführungsform der Ventilvorrichtung 7 mit einem rotatorisch beweglichen 18 Ventilkörper 9 in der Schließstellung. Bei einem rotatorisch beweglichen 18 Ventilkörper 9 sind die beiden Rohre zylinderförmig ausgeführt.
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Die 6 und 7 zeigen zwei Formteile 2 einer zweiten Ausführungsform einer Gussform 1. Bei dieser hat die Kavität 3 mehrere miteinander verbundene und seriell hintereinander von einer Schmelze 19 durchströmbare Hohlräume 4, 5. In einem ersten Hohlraum 4 entsteht das Werkstück 20. Der erste Hohlraum 4 ist mit dem zweiten Hohlraum 5 über einen Überlauf 21 verbunden. In dem zweiten Hohlraum 5 der Kavität 3 ist die Öffnung 6 mit einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung 7 angeordnet. Der Durchmesser der Ventilvorrichtung 7 beträgt vorzugsweise 30 bis 60 Millimeter, wobei der Ventilkörper 9 in der Schließstellung mit 10 bis 40 Prozent seines Durchmessers in den zweiten Hohlraum 5 hineinragt. Zum Schließen wird der Ventilkörper 9 gegenüber der Aufnahme 10 bewegt 18, insbesondere gedreht. Optional kann der zweite Hohlraum 5 flankierend noch einen Auslauf 23 für die Schmelze 19 aufweisen. Der Auslauf 23 hat eine, vorzugsweise waschbrettartig strukturierte Oberfläche. Der Weg der Schmelze 19 ist durch mehrere verbundene Pfeile angedeutet.
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Die 8 und 9 zeigen eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Ventilvorrichtung 7 in einer dritten Ausführungsform einer nicht dargestellten Gussform 1. Aufgrund der Bauart der Ventilvorrichtung 7 ist es möglich, die Öffnung 6 unmittelbar am Werkstück 20 zu positionieren. Hierdurch wird die Wirkung der Ventilvorrichtung 7, also eine schnelle Entlüftung der Kavität 3, am besten erreicht. Je größer der Abstand 25 der Öffnung 6 von dem Werkstück 20, desto geringer fällt der Wirkungsvorteil der Erfindung aus. Die Ventilvorrichtung 7 besteht aus zwei konzentrisch zu einer Mittellängsachse 24 angeordneten, zylinderförmigen Rohren als Ventilkörper 9 und Aufnahme 10.
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Die 10 und 11 zeigen eine vierte Ausführungsform einer Ventilvorrichtung 7 und deren Anordnung in einer Gussform 1 in einer Ansicht und in einer Schnittdarstellung. Hierbei handelt es sich um eine insbesondere zum Einsatz bei Sandformen vorgesehene Ventilvorrichtung 7. Die Gussform 1 besteht aus einem Formteil 2 als Träger der nicht dargestellten Sandform. Die Sandform wird von dem Träger in einer Mulde 26 aufgenommen. In dieser Mulde 26 ist die Aufnahme 10 der Ventilvorrichtung 7 angeordnet und mit dem Formteil 2 verbunden. Der Ventilkörper 9 ist in der Aufnahme 10 und in einer Bohrung in dem Formteil 2 beweglich zu beiden angeordnet. Außerhalb der Gussform 1 ist der Ventilkörper 9 mit einem Antrieb 27 verbunden. Der Antrieb 27 ist unbeweglich an dem Formteil 2 befestigt. Die Mittellängsachse 25 der Ventilvorrichtung 7 ist parallel zu einer Tangente 28 des hier nicht dargestellten Werkstückes 20 und somit der Kavität 3 orientiert. Diese Ausführungsform der Ventilvorrichtung 7 ist ein in sich geschlossenes System.
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12 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Ventilvorrichtung 7 in Anlehnung an die in 10 gezeigte Ventilvorrichtung 7. Bei dieser ist die Aufnahme 10 als eine abschnittsweise offene Lanze 29 ausgeführt. Die die Aufnahme 10 weist dabei einen rohrförmigen Abschnitt 22 mit kreisrundem Querschnitt auf, der konzentrisch die ebenfalls rohrförmige Ventilvorrichtung 7 umschließt und dieser als Lager dient.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gussform
- 2
- Formteil
- 3
- Kavität
- 4
- Hohlraum (Gussform)
- 5
- Hohlraum (Gussform)
- 6
- Öffnung
- 7
- Ventilvorrichtung
- 8
- Innenraum
- 9
- Ventilkörper
- 10
- Aufnahme
- 11
- Abschnitt (Ventilkörper)
- 12
- Mantelfläche (Aufnahme)
- 13
- Mantelfläche (Ventilkörper)
- 14
- Ausnehmung
- 15
- translatorische Bewegung
- 16
- Weite
- 17
- Erstreckung
- 18
- rotatorische Bewegung
- 19
- Schmelze
- 20
- Werkstück
- 21
- Überlauf
- 22
-
- 23
- Auslauf
- 24
- Mittellängsachse
- 25
- Abstand
- 26
- Mulde
- 27
- Antrieb
- 28
- Tangente
- 29
- Lanze
- 30
- Abschnitt (Aufnahme)
