本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1中所闡述的壓鑄模具抽空閥組件。

背景技術(shù)：

為了允許可靠地防止已完成的鑄造中的空氣或氣窩，在鑄造期間自動對模具或其腔體進行抽空。為此，不僅存在于鑄造質(zhì)量和模具腔體中的空氣必須能夠逸出，此外還必須確保鑄造質(zhì)量體中出現(xiàn)的氣體也能逸出。

對壓鑄模具進行抽空的問題涉及在所有情況下防止熔融的鑄造質(zhì)量體會逃逸進入環(huán)境中。為了防止這種情況發(fā)生，采用了閥組件，該閥組件設(shè)置有連接到壓鑄模具的模具腔體的抽空管道，布置在抽空管道中的抽空閥和用于關(guān)閉抽空閥的致動器。已知閥組件設(shè)計用于先導(dǎo)控制，以及由鑄造材料制成。后者具有致動器，該致動器包括由鑄造材料致動的力傳感器和用于從力傳感器將閉合構(gòu)件的力傳送至抽空閥的構(gòu)件。從EP 0 612 573 A2可知一種此類的閥組件。雖然此類的閥組件在操作上很可靠，因而實現(xiàn)很快速的閉合響應(yīng)，但是仍然期望使閥組件能夠更特定地適應(yīng)于經(jīng)受高應(yīng)力和應(yīng)變的位置的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供用于抽空壓鑄模具的閥組件，如在權(quán)利要求1的前序部分中所述的，雖然該閥組件耐磨，但是在生產(chǎn)中相對仍然是成本有效的。

此目的通過權(quán)利要求1的特征部分中所述的閥組件來實現(xiàn)。

現(xiàn)在，因為殼體前部設(shè)置有包圍閥活塞的頭部部分的第一套筒和/或至少包圍力傳感器的頭部部分的另一套筒，在此處每個套筒都比殼體前部更硬，閥殼在經(jīng)受高應(yīng)力和應(yīng)變的位置被特別地加固。

閥組件的另外的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求2-16中進行了描述。

因此，在一個另外的優(yōu)選實施例中，設(shè)置有每個套筒均插入鉆在殼體前部的孔中，每個孔具有沿殼體后部的方向減小的直徑，從較大直徑到較小直徑的過渡處形成與每個套筒形成接觸的臺階，且每個套筒帶有與臺階相對應(yīng)的跟部。借助于此類構(gòu)型，一方面，每個套筒在軸向方向上準(zhǔn)確定位。此外，這確保了在受到壓鑄過程中所產(chǎn)生的非常大的力時每個套筒不移位。

在另一個進一步的優(yōu)選實施例中，力傳感器的頭部部分被構(gòu)造成圓柱狀，該頭部部分的端面將銳利邊緣轉(zhuǎn)變成殼面區(qū)。此構(gòu)型旨在確保在力傳感器的頭部部分與每個套筒的內(nèi)表面之間沒有金屬碎屑變得封堵。

優(yōu)選地，抽空閥的閥活塞也在前端具有圓柱狀頭部部分，該頭部部分的端面使銳利邊緣轉(zhuǎn)變成其殼面區(qū)。這也旨在確保在閥活塞的頭部部分與對應(yīng)套筒的內(nèi)表面之間沒有金屬碎片變得封堵。

在又一個另外的優(yōu)選實施例中，一個或多個套筒以及抽空管道布置在殼體前部中。此構(gòu)型具有允許生產(chǎn)成本有效合理的優(yōu)勢。

在又一個另外的優(yōu)選實施例中，致動器具有設(shè)置在層疊式彈簧組件與力傳感器的卡箍之間的從動件。將從動件設(shè)置為致動器的一部分被證實是成功的，特別是在涉及高應(yīng)力和應(yīng)變的地方。

通過使致動器設(shè)置有移動的壓力板，其安裝有層疊式彈簧組件來使致動器返回和/或排出冒口，同樣還使這個部件能尤其適應(yīng)對于磨損和撕裂的高需求。

在又一個另外的優(yōu)選實施例中，致動器具有氣動閉合構(gòu)件，該氣動閉合構(gòu)件包括容納在鉆于閥殼內(nèi)的孔中的工作活塞，入口噴嘴通過其端面與在閉合位置的工作活塞形成接觸，入口噴嘴包括中心空氣出口和包圍所述中心空氣出口的密封構(gòu)件。這種布置確保即使例如在鉆孔中略微傾斜地被容納時，在前部的閉合位置中工作活塞也能與在前部閉合位置的入口噴嘴形成接觸。

在一個另外的優(yōu)選實施例中，除了圓柱狀頭部部分，力傳感器還具有另外至少兩個圓柱狀部段，其均在套筒中被引導(dǎo)。此類構(gòu)型的優(yōu)點在于力傳感器通過其頭部部分在套筒中非常準(zhǔn)確地被引導(dǎo)。而且，這些經(jīng)受高應(yīng)力和應(yīng)變的引導(dǎo)部段能完全適合于套筒。

優(yōu)選地，閥活塞和/或力傳感器的端面在縮回時從相對應(yīng)的套筒的面對閥殼的前面的端面突出0.01-1mm。此類構(gòu)型已證實是成功的，尤其在分別由力傳感器或閥活塞排出冒口的方面，尤其是在此類構(gòu)型中由于鑄造材料不能進入分別指定給力傳感器或閥活塞的套筒中。

在另一個進一步優(yōu)選的閥組件實施例中，用來引導(dǎo)閥活塞的套筒設(shè)置有徑向鉆孔，套筒的內(nèi)部通過該徑向鉆孔連接到出口管道，且閥活塞包括兩個引導(dǎo)部段，其中一個布置在徑向鉆孔的上游，另一個布置在徑向鉆孔的下游，且其中布置在徑向鉆孔上游的引導(dǎo)部段具有軸向端口。此類構(gòu)型能使任何氣體都通過閥活塞排出。

優(yōu)選地，力傳感器的工作沖程限制在小于2mm，使得通過熔融的鑄造材料向力傳感器或致動器傳遞的動能整體上保持在可接受的范圍。

在又一個進一步優(yōu)選的閥組件實施例中，設(shè)置有閥活塞的工作沖程對應(yīng)于所述力傳感器工作沖程的至少三倍，閥元件的空閑運動（idle movement）超過力傳感器的工作沖程。此類構(gòu)型使得閥元件的工作沖程能更大且獨立于力傳感器的工作沖程。

在替代的另外的實施例中，致動器具有作為力傳遞構(gòu)件的從動件，該從動件構(gòu)造成與力傳感器成一體。這是閥組件的尤其成本有效的替代，當(dāng)鑄造材料以小動能沖擊力傳感器時尤其適合。

在另一進一步優(yōu)選的實施例中，閥活塞以及工作活塞兩者均沿前進的開啟位置方向被彈簧偏壓，這使沿前進的開啟位置的方向作用在從動件上的力能更均勻。

總而言之，在一個閥組件的尤其優(yōu)選的另外的實施例中，設(shè)置有至少一個先導(dǎo)致動的閉合活塞，力傳遞構(gòu)件和聯(lián)結(jié)到力傳遞構(gòu)件的至少閥活塞可借助于閉合活塞移位到閉合位置。諸如此類的構(gòu)造具有的優(yōu)點在于，閉合抽空閥還能夠通過先導(dǎo)致動而在任意時間點自由定時。通過先導(dǎo)致動來閉合抽空閥用于例如測試目的，尤其在鑄造過程開始時，即直至閥組件內(nèi)各個部分的溫度均勻時。

附圖說明

本發(fā)明現(xiàn)在將參照附圖作詳細說明，其中：

圖1是穿過根據(jù)本發(fā)明的第一示例版本的閥組件的截面；

圖2是穿過根據(jù)本發(fā)明的第二示例版本的閥組件的截面；

圖3是穿過根據(jù)本發(fā)明第三示例版本的閥組件的截面。

具體實施方式

現(xiàn)在參照圖1，示出了穿過用于抽空壓鑄模具的閥組件1的截面。由于此類閥組件的基本原理已從EP 0 612 573 A1中已知，下文僅特別集中在根據(jù)本發(fā)明所設(shè)計的顯著突出的元件或部件上。

閥組件1具有閥殼2，該閥殼2包括殼體前部2a和殼體后部2b。兩個殼體部2a、2b通過緊固件（未圖示）例如螺栓連接在一起。閥殼2設(shè)置有抽空管道，該抽空管道由位于殼體前部2a底部的入口管道3和通向上從殼體前部2a出來的出口管道5。入口管道3連接到待抽空的壓鑄模具的模具腔體，而出口管道5通常連接到排氣裝置。在閥殼2中布置抽空閥7，借助于該抽空閥7能夠從入口管道3將出口管道5關(guān)閉。入口管道3沿閥殼2的前面4的方向是開放的，所謂的補償器應(yīng)用至前面4。未圖示補償器如何將閥殼2密封至前部。

抽空閥7包括閥活塞8，其能夠通過致動器14在前部的開啟位置與后部的閉合位置之間移位。致動器14大致包括力傳感器15、以從動件20形式的力傳遞構(gòu)件、固定的壓力板22、移動的壓力板24、設(shè)置在兩個壓力板22、24之間的層疊式彈簧組件23以及氣動閉合構(gòu)件36。用來拉緊層疊式彈簧組件23的兩個挺桿（未圖示出）穿入從動件20。首先，挺桿從閥殼2的前面4突出，然后其縮回應(yīng)用在補償器上，由此偏壓層疊式彈簧組件23。

此外，致動器14還可以包括一個或更多個氣動操作的先導(dǎo)致動的閉合活塞21（術(shù)語稱作Vacustops），其將在下文進一步詳細說明。如圖1中所示的單個閉合活塞21顯然僅僅是建議的。所述閉合活塞21是先導(dǎo)致動的，優(yōu)選氣動地先導(dǎo)致動，它用于在鑄造循環(huán)開始時以在適當(dāng)時間時閉合閥活塞8。使用外部信號來觸發(fā)閉合動作。

兩個殼體部2a、2b由高溫材料制成，優(yōu)選鋼，尤其優(yōu)選由熱加工的鋼，例如1.2343 ESU來制造殼體部2a、2b。為了使閥殼2適應(yīng)暴露于高應(yīng)力和應(yīng)變的位置（即在抽空閥7的閥活塞8以及致動器14的力傳感器15的區(qū)域），針對特定需求，兩個套筒26、31插入在殼體前部2a中，每個套筒26、31分別封閉閥活塞8的頭部部分9和力傳感器15的部段16。第一套筒26和另一套筒31兩者均優(yōu)選由耐磨工具鋼例如冷加工的鋼K340制成。在任何情況下，兩個套筒26、31都由比兩個殼體部2a、2b大致更硬且更好地抵抗磨損、應(yīng)力和應(yīng)變的材料制成。

每個套筒26、31插入分別的鉆孔28、33中，該鉆孔28、33在殼體前部2a中被加工。為了使套筒26、31能精確地軸向定位，兩個鉆孔28、33以及兩個套筒26、31均分別設(shè)置有跟部（heel）27、32或者臺階29、34。由于每個鉆孔28、33的臺階29、34，相對應(yīng)的鉆孔28、33的直徑朝向前面4變得更大。換言之，每個鉆孔28、33的直徑沿殼體后部2b的方向變得更小，所述臺階29、34形成在從較大直徑到較小直徑的過渡處，在此處每個套筒26、套筒31接觸與臺階29、34相對應(yīng)的跟部27、32。利用此類構(gòu)型，每個套筒26、套筒31必須從前面4被按壓進入到相對應(yīng)的鉆孔28、33中。當(dāng)如上所述被按壓時，每個套筒26、套筒31的跟部27、32分別接觸與相對應(yīng)的鉆孔28、33的臺階29、34，因此每個套筒26、31準(zhǔn)確地軸向定位。與此同時，這確保即使指向前面4的前端受力，每個套筒26、31也不能在閥殼2中沿殼體后部2b方向被推動進一步向內(nèi)。對此很重要的原因是，當(dāng)進行壓鑄時，鑄造材料（金屬）從入口管道3以高動能沖擊各個套筒26、31的前端。

用于引導(dǎo)閥活塞8的套筒26設(shè)置有徑向鉆孔30，套筒26的內(nèi)部通過該徑向鉆孔30連接到出口管道5。力傳感器15設(shè)置有卡箍（collar）19，從動件20在向前指向的運動中與該卡箍19達到積極接觸（positive contact）。在殼體前部2a的后側(cè)中加工有環(huán)形凹部來在如所示的向前移位的位置中接收力傳感器15的卡箍19。套筒31的后側(cè)沿軸向向上延伸至殼體前部2a中的所述凹部。

閥活塞8的前部設(shè)置有前部引導(dǎo)部段11和后部引導(dǎo)部段12，用于在套筒26中進行引導(dǎo)。前部引導(dǎo)部段11設(shè)置有軸向端口11a。當(dāng)抽空閥7開啟時，任何涉及到的氣體就是通過這些端口11a從入口管道3自由流向出口管道5。

呈現(xiàn)在開啟狀態(tài)中的抽空閥7的閥活塞8具有頭部部分9，該頭部部分9有圓柱狀構(gòu)造的殼面10。頭部部分9的外徑恰好適合于相對應(yīng)的套筒26的內(nèi)徑。如下文將進一步詳細說明的，此頭部部分9的前面將銳利邊緣轉(zhuǎn)變成其殼面10。

致動器14的力傳感器15由三個圓柱狀部段16、18構(gòu)成，力傳感器15借助于這三個圓柱狀部段在套筒31中被引導(dǎo)。指向入口管道3的前部段16形成力傳感器15的頭部，該頭部設(shè)置有圓柱狀構(gòu)造的殼面17。前部段16的外徑依次恰好適合于相對應(yīng)的套筒31的內(nèi)徑。同樣地，此頭部的前面將銳利邊緣轉(zhuǎn)變成前部段16的殼面17。

此示例背景下的術(shù)語“銳利邊緣”應(yīng)該理解為，在閥活塞8的前面與閥活塞8前部段的殼面10之間，以及力傳感器15的前面與力傳感器15前部的殼面17之間分別沒有設(shè)置可見的倒角或倒圓邊，顯然的是，“銳利邊緣”不意味著邊緣是完全銳利的，而是在一定程度上可能是小幅度或小半徑，例如十分之幾毫米。在銳利邊緣過渡與倒角之間的區(qū)別由下列事實構(gòu)成：在閥活塞8和力傳感器15分別閉合的狀態(tài)中，熔融的鑄造材料不能分別圍繞頭部部分9或力傳感器15的前端以及各個套筒26、31的內(nèi)側(cè)形成環(huán)錐形殼。此類環(huán)形殼由于體積小而具有快速凝固的趨勢。除此之外，由于倒角而有因其產(chǎn)生的環(huán)形殼、其部件或顆粒，（尤其是在閥活塞8或力傳感器15分別向前的位移移動過程中）在每個頭部部分9、16和每個套筒26、31的內(nèi)表面之間會發(fā)生阻塞的危險，這當(dāng)然是將導(dǎo)致磨損和撕裂增加的缺點。這能夠通過上述銳利邊緣的構(gòu)型來避免。特別是與封閉頭部部分9、16的硬化的套筒26、31相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)每個頭部部分9、16的銳利邊緣構(gòu)型，尤其由于涉及的部分9、26；16、31的尺寸非常準(zhǔn)確且能夠彼此適合。

致動器14的氣動閉合構(gòu)件36具有容納在閥殼2的鉆孔35中的工作活塞37，且借助于壓力彈簧38沿殼體前部2a的方向偏壓該工作活塞37。借助于壓力彈簧38，由此致動器14保持在向前開啟位置中。此外，閉合構(gòu)件36包括設(shè)置有中心空氣出口（未圖示）的入口噴嘴39。在入口噴嘴39的端面處布置有在空氣出口周圍的密封構(gòu)件40，在閉合位置中工作活塞37通過其端面與該密封構(gòu)件40形成接觸。密封構(gòu)件40的任務(wù)是來確保在向前位置中的工作活塞37與入口噴嘴39形成密封接觸，而且更確切地是在例如當(dāng)鉆孔35由于磨損和撕裂而不再對稱，導(dǎo)致工作活塞37的端面變得略微歪斜時。

如通過力傳感器15的動量所實現(xiàn)的，特別地，氣動閉合構(gòu)件36用于將閥活塞8保持在閉合位置。

如開始所述的，由于閥組件的功能從專利EP 0 612 573 A1中已知，下文中對其工作的方式僅簡要論述。隨著抽空閥7打開，壓鑄模具腔體中的任何氣體都能通過閥組件的出口管道5被抽出，氣流通過入口管道3和開啟的抽空閥7進入套筒26，在此處它通過徑向鉆孔30而進入連接到排氣裝置（未圖示）的出口管道5。只要壓鑄模具的腔體充滿鑄造材料，熔融的鑄造材料即通過抽空管道逸出經(jīng)由入口管道3得以進入閥組件，向上到達力傳感器15。此時鑄造材料由于其動能以高速前進，力傳感器15突然沿殼體后部2b的方向被縮回。由于力傳感器15的卡箍19與從動件20形成接觸，同樣地，從動件20也被縮回。這樣做時，從動件20同時帶動抽空閥7的閥活塞8以及氣動閥36的工作活塞37，由此關(guān)閉抽空閥7，使得沒有鑄造材料能進入出口管道5或從閥組件1逸出。

力傳感器15的工作行程限制在抽空閥7的閥活塞8和致動器14各自工作行程的一部分。優(yōu)選地，力傳感器15的工作行程至多限制在閥活塞8的工作行程的三分之一，這反過來意味著閥活塞8的工作行程與力傳感器15的工作行程的至少三倍相對應(yīng)。一旦力傳感器15通過其后側(cè)與殼體后部2b形成接觸，致動器14自由地被縮回直至相應(yīng)元件與各擋塊形成接觸。從力傳感器15傳遞到致動器14的多個元件的動能在任何情況下都足以將它們的元件（即從動件20與閥活塞8和工作活塞37一起）縮回至其后部的擋塊處，由此傳遞能量，當(dāng)然，足以克服壓力彈簧38的力。然而，致動器14的縮回是由從入口噴嘴39已經(jīng)提升的工作活塞37和從入口噴嘴39進入到鉆孔41的壓縮氣流來支撐，使工作活塞37縮回。但是閉合構(gòu)件36的主要任務(wù)是將致動器14保持在后部的閉合位置。為此目的，調(diào)整閉合構(gòu)件36的大小使得作用在工作活塞37的端部上的壓力足夠來克服壓力彈簧38的力而將工作活塞37保持，且由此使整個致動器14保持在后部閉合位置。

在鑄造過程完成時，從前面4移除補償器（未圖示），釋放挺桿（未圖示），因此層疊式彈簧組件23自由地松弛。然后層疊式彈簧組件23抵靠從動件20推動可移動的壓力板24，從動件20反過來沿前面4的方向向前推動閥活塞8、力傳感器15和工作活塞37。在此過程中，閥活塞8和力傳感器15在閥殼2內(nèi)在入口管道3中推動凝固的鑄造質(zhì)量體（冒口，riser），并且使其向前排出閥殼2。在此過程中，層疊式彈簧組件23用于使致動器14縮回以及排出凝固的鑄造質(zhì)量體。

由于閥活塞8或者力傳感器15各自向前的閉合構(gòu)件中，凝固且可能位于相應(yīng)套筒中的鑄造質(zhì)量體被完全移除，通過閥活塞8和力傳感器15的銳利邊緣構(gòu)型促進排出凝固的鑄造質(zhì)量體。由于閥活塞8以及套筒26兩者都由很硬的材料制成，以及閥活塞8的外徑和閥活塞8的頭部部分9的外徑與相應(yīng)套筒26的內(nèi)徑完全匹配（即只小百分之幾毫米），同時頭部部分9的端面也將銳利邊緣轉(zhuǎn)變成殼面10，特別地，即使是小的以及最小的金屬碎屑都能從套筒26移除。這同樣適用于帶有相關(guān)聯(lián)的套筒31的力傳感器15。

可替代地或者額外地，能夠調(diào)整力傳感器15的大小且使其適合于套筒31，使得處于縮回的狀態(tài)中的力傳感器15的端面突出超過指向閥殼2的前面4的相對應(yīng)套筒31的力傳感器0.01-1mm，使能有效防止任何鑄造質(zhì)量體進入套筒31。這同樣適用于閥活塞8，通過調(diào)整閥活塞8的大小且使其適合于套筒26，使得處于縮回的狀態(tài)中的其的頭部部分9突出超過指向閥殼2的前面4的相對應(yīng)套筒26的端面大約0.01-1mm。

現(xiàn)在參考圖2，示出穿過第二示例版本的閥組件的截面，特別地其中下文僅對與上述示例版本相比的不同之處進行詳細的說明。因此，與上述示例版本相比明顯不同的是力傳感器15a和從動件20a不形成單獨的部件，而是制成一體。而且，從動件20a不包括向后的突起部，而是壓力彈簧43支撐在從動件20a的后側(cè)上，其作為復(fù)位彈簧用于使致動器14回到向前的開啟位置。此外，可見閉合活塞21a，從動件20a能借助于閉合活塞21a來被縮回。使從動件20a縮回還引起聯(lián)結(jié)到從動件20a的抽空閥7被關(guān)閉。優(yōu)選地，設(shè)置例如在一條水平線上或者彼此對角布置的兩個閉合活塞21a，此處在圖中僅可見一個閉合活塞21a。閉合活塞21a是先導(dǎo)致動的，優(yōu)選地，用于在鑄造循環(huán)開始時在合適時間氣動致動來閉合閥活塞8，使得沒有鑄造質(zhì)量體能夠進入出口管道5。能夠氣動致動閉合活塞21a的面對前面4的端面的氣動通道或管道未在本圖中示出。如上所已經(jīng)提及的，一個或多個閉合活塞21a用來在鑄造循環(huán)開始時在合適時間閉合閥活塞8。但是在任何情況下，在鑄造材料進入入口管道3之前，閥活塞8需要來被關(guān)閉。一旦幾次鑄造過程之后，閥組件內(nèi)的溫度穩(wěn)定下來，則能夠發(fā)生通過鑄造質(zhì)量體沖擊力傳感器15a來閉合抽空閥7的閥活塞8。經(jīng)驗證明，在接近10-50次鑄造過程之后，抽空閥7的閉合能夠借助鑄造質(zhì)量體的致動來完成。在結(jié)論中提到借助于螺栓42將兩個殼體部2a、2b緊固在一起，明顯的是可以使用多個此類的螺栓42。

現(xiàn)在參考圖3，示出了第三示例版本的閥組件的剖面，其中此處同樣特別關(guān)注與第一示例版本相比的不同之處。與圖1所示的示例版本的一個明顯不同是，閥活塞8b和工作活塞37b兩者均沿前進的開啟位置方向分別被壓力彈簧44、45偏壓。此外，在此情況下還設(shè)置至少一個閉合活塞21b，借助該閉合活塞21b從動件20b能被縮回。從動件20a的后部由錐形突起形成。靜止的壓力板22a設(shè)置有環(huán)形凹部，力傳感器15a被此環(huán)形凹部的后端引導(dǎo)。由于閥活塞8b和工作活塞37b沿相同方向分別被壓力彈簧44、45施偏壓，使得從動件20的向前的沖擊更均勻。

應(yīng)當(dāng)理解到，圖1至3所示的不同示例變型的某些特征在必要時能夠組合。關(guān)于這一點，需要提及的是，例如，同樣在圖1所示的示例版本中，閥活塞8b和工作活塞37b均能夠被壓力彈簧沿前進的開啟位置方向偏壓。

所示出的閥組件的明顯優(yōu)勢能夠歸納如下：

-硬化套筒的使用使得閥組件能被配置成在經(jīng)受高應(yīng)力和應(yīng)變的位置特別耐磨，而且在生產(chǎn)中是成本有效的。

-閥組件允許進行安全可靠的抽空，直至模具腔體完全被充滿。

-閥組件具有簡單的構(gòu)型且設(shè)計成具有長的使用壽命。

-暴露在磨損中的部件，例如，兩個套筒、兩個壓力板以及閥活塞和力傳感器在需要時能快速簡單地更換成新的。

-通過設(shè)置一個或更多個先導(dǎo)致動的閉合活塞，現(xiàn)在能夠確保閥活塞在鑄造循環(huán)開始時以及在合適時間被關(guān)閉，使得沒有鑄造材料能夠進入出口管道。