DEVICE FOR PRESSURE ADMISSION AT THE SQUEEZE CYLINDER IN A PRESSURE DIE CASTING MACHINE

Abstract: 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) valve lessly 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.

Description: Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Presszylinders einer Druckgiessmaschine Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Presszylinders einer Druckgiessmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der dreiphasige Giessvorgang setzt sich bei dieser Art von Druckgiessmaschinen folgendermassen zusammen. In der Anfangs- phase des Giessvorganges (Phase 1) wird nur eine kleine Ge schwindigkeit 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. Gattungsmässig vergleichbare Einrichtungen zur Druckbeaufschlab gung von Druckgiessmaschinen sind z.B. in der DE-OS 23 56 711 beschrieben. Danach besteht ein typiscI#er Aufbau einer derartigen Einrichtung darin, dass der Presskolhen durch aus einem Druckspeicher kommende Hydraulikfiüs 5 iCkeit angetrieben wird. Der Druck in dem Druckspeicher wird durch über der Hydraulikflüssigkeit lagerndes komprimiertes Gas erzeugt. Der Gasdruck in dem Druckspeicher wird durch Einfüllen von Hvdraulik- flüssigkeit unter Druck von einer Pumpe direkt in dem Druckspeicher erzeugt. Als nachteilig wird es bei dieser Einrich- tung angesehen, dass es nach Abschluss des Füllvorganges in der Füliphase 2 zu einem ein gutes Guss stück 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 nabh der 2. Arbeitsphase zwar gemindert werden, allerdings mit der zwangsläufigen Folge, dass durch die entsprechend geringere Druckdifferenz zwischen Press- kolben und Druckspeicher auch der eigentliche Füllvorgang verlangsamt wird. Gerade dies ist jedoch besonders bei der Verarbeitung von Leichtmetallen nur unter Inkaufnahme einer schlechteren Gussqualität möglich. Zur Milderung des schädlichen Druckstosses am Ende der 3. Arbeitsphase wird in der genannten DE-OS 23 56 711 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 Rydraulikmediums Gas der am Ende der 3. Arbeitsphase auftretende Druckstoss erheblich verminderbar sein. Abgesehen davon, dass bei dieser Lösung unerwünschte Gasfede rungsvorgänge 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. Uberdies entstehen durch eine Gasdruckbeaufschlagung vieler Bauteile erhebliche Sicherheitsprobleme. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine in allen Arbeitsphasen mitHydrau##ikflüssij 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 PreBkolben in der eigentlichen Füllphase. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ausgestaltung der Einrichtung zur Druckbeaufschlagung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Unteransprüche. Die Zeichnung zeigt ein Fliessschema eines Ausführungsbei- spiels der Erfindung. 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 Ausgleichs zylinders Bb).Led-glich 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 Press- kolbens 4 einmündende Leitung verschlossen ist. Für die Realisierung der Erfindung wesentliche Elemente sind der Hochdruckspeicher 7a, 7b sowie der Ausglelchspeicher 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, Sb bestehen jeweils aus einem Zylinder (Hochdruckzylinder 7b bzw. Aus gleichs Zylinder Sb) 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, Sa ist derart ausgelegt dass das Druckniveau des gespeicherten Gases über die gesamten Verschiebewege der Kolben 10 und 11 etlza konstant bleibt, bzw. sich im Ausgleichszylinder Sb gering progressiv ändert. Der Enddruck in dem Hochdruckspeicher 7ar 7b wird durch Rückschieben des Kolbens 10 unter dem Druck von in den Hochdruckzylinder 7b eingebrachter Hydraulikflüssigkeit aufgebaut. Der Druck in dem Ausgleichspeicher 8a, Sb wird abhängig vom gewünschten Nachdruck in der 3. Phase vorgegeben und liegt unter dem Enddruck in dem Hochdrucksepeicher 7ar 7b. Die Druckeinstellung in dem Ausgleichbehälter Sa erfolgt durch die Hydraulikflüssigkeitsmenge, die über das Druckeinstellventil 12 eingebracht wird. Die Arbeitsweise der Druckbeaufschlagungseinrichtung ist wie folgt. Die 1. Arbeitsphase erfolgt bei geschlossenem Ventil 9 unter Betätigung der Ventile 2 und 3 in an sich bekannter Weise. Der Ubergang 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. Arbeitsz phase 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 EinrichtuneT ist es, dass die Verschiebewege der Kolben 10 und 11 so ausgelegt sind, dass bei voll ausgefahrenem Kolben 10 ar Ende der 3. Arbcits- phase der Kolben 11 noch frei beweglich ist, d.h. noch nicht seinen Anschlag in Richtung auf den ihm nachgeschaltetun Ausgleichsbehälter 8a erreicht hat. Der Druck in dem Hoch druckbehälter 7a kann z.B. auf 300 bar eingestellt sein. In diesem Fall liegt der für den Ausgleichbehälter 8a zu wählen- dc Druck etwa in einem Bereich zwischen 80 und 270 bar Die tatsQchlich eingestellte Druckhöhe richtet sich nach der Höhe des gewünschten Nachdruckes am Ende der 3 Arbeitsphase. Ausserdem treten zwischen dem Ende der 2. Arbeitsphase und dem Beginn der 3. Arbeitsphase keine Schaltzeiten auf, da keine Ventile verwendet werden müssen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aus gleich- zylinder 8b im engsten Querschnitt eines in der Verbindungsleitung zwischen Presszyllnder 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. Nach durchgeführtem Einpresszyklus wird durch Schalten der Ventile 6, 2 und 3 der Ausgleichszylinder 8b entleert bis der Kolben 11 in Ausgangsposition steht.

Claims: Ansprüche 1. Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Presszylinders einer Druckgiessmaschine, insbesondere Kaltkammer-Druck giessmaschine 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, 7b3 aufgebracht wird, während der Druck für die 1. Phase durch ein von dem Hochdruckspeicher (7a, 7b) gesondertes System aufgebracht werden kann, ge kennzeichnet durch folgende Merkmale: (a) in eine Verbindungsleitung zwischen Hochdruckspeicher (7a,7b) und Presszylinder (1) mündet ein Ausgleich-- speicher (8a,8b) ventillos, (b) der gasbeaufschlagte Hochdruckspeicher (7a,7b) be steht aus einem mit Gas gefüllten Hochdruckbehälter (7a3 und einem in Richtung zum Presszylinder (1) nach geschalteten Hochdruckzylinder (7b) mit darin ver schieblichem Kolben (10) zur Trennung der Hydraulik flüssigkeit von dem den Hochdruckzylinder (7b) be aufschlagenden Gas des Hochdruckbehälters (7a), (c) der Ausgleichspeicher (8abs besteht aus einem mit Gas gefüllten Ausgleichbehälter l8a} mit in Richtung zum Presszylinder (1) nachgeschaltetem Ausgleichzylin der (8b) mit darin verschieblichem Kolben (11) zur Trennung der Hydraulikflüssigkeit von dem den Aus gleichzylinder (8b) beaufschlagenden Gas des Aus- gleichsbehälters (8a), (d) der Druck im Ausgleichspeicher (8a, 8b) ist niedriger als der Druck im Hochdruckspeicher (7a,7b) 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i ch n e t , dass in die von Hochdruckspeicher (7a, 7b) zum Presszylinder (1) führende Verbindungsleitung zwischen in diese Verbindungsleitung einmündendem Ausgleichs speicher (8a,8b) und Hochdruckspeicher (7a,7b) ein Ventil (9) ange ordnet ist, das nur während des Ablaufs der 2. und 3, Arbeitsphase geöffnet ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , 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 4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Höhe des Gas drucks in dem Ausgleichbehälter (8a) durch einen Anschluss des Ausgleichsbehälters (8a) an die Hydraulikflüssigkeit über ein Druckbegrenzungsventil (12) beliebig einstellbar ist. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verbin dungsleitung zwischen Presszylinder (1) und Hochdruck- zylinder (7b) an der Stelle, an der der Ausgleichszy linder (8b) einmündet, als Venturirohr (13) ausgebildet ist ist und die Einmündungsstelle im Bereich des engsten Strömungsquerschnittes des Venturirohres liegt. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rückführung des Kolbens (11) in die Ausgangsposition durch Betätigung der Ventile (6,2,3) erfolgt. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben (11) in der Ausgangsposition am oberen Anschlag des Ausgleichs zylinders (8b) in Richtung Venturirohr (13) anliegt.

Inventors: FREY, ROLF, STUMMER, FRIEDRICH, DIPL.ING.
Applicants: MAHLE GMBH
Application year: 1982
Main classification: B22D17
IPC codes: B22D18, B22D17