专利名称：用于铸型的排气阀组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于铸型的排气阀组件，它包括一个排气阀，该排气阀具有一个阀壳、一个位于阀壳内部的阀通道以及一个位于阀壳内部并适于在开启位置和关闭位置之间运动的阀闭合构件。
背景技术：
为了可靠地避免在浇注作业期间产生最终铸件内的夹气，铸型内的模型和型腔在浇注作业期间必须分别排气，所以，不仅要允许铸型型腔内含有的空气排出，而且还必须保证从型腔中除去液体浇注材料逸出的气体。
可以知道，与通气的压铸型相关的问题之一是需要阀组件的排气阀尽可能晚地关闭，以便保证型腔排气直到用液体浇注材料完全充满为止，但同样要避免液体浇注材料进入排气阀。
为了重视这个问题，通常已经知道两种用于铸型的的阀组件，而在任何一种情况下所提供的排气阀都装备着一个可轴向前后运动的阀活塞来关闭排气通道。阀活塞借助于适当驱动装置在第一种阀组件内运动的同时，第二种阀组件的阀活塞可操纵地连接到一个动力采集构件上，该动力采集构件由从铸型型腔流入排气通道的液体浇注材料直接操纵，借此利用该液体浇注材料的固有的动能。
用于上文提及的第一种阀组件的适当驱动装置可包括用来运动阀活塞的气动或液压操纵的驱动装置。排气阀开始关闭的瞬间可借助于例如一个监测型腔液面的传感器来确定。然而，采用这种系统观察的一个难点在于关闭操作花费相当长的时间，这是因为启动关闭操作的信号，大多数为一个电信号，必须转换成一个机械运动，例如转换成一个伺服阀操作。而且，为了关闭排气阀或为了操纵一个可操作地连接在排气阀活塞上的致动构件，必须获得一个预定的系统压力，以便保证排气阀能在所需的时间间隔内气动或液压关闭。然而，由于伺服阀操作通常造成系统压力下降，必须在伺服阀能被关闭之前重建该系统压力。最后，在多数情况下，还必须操作一个将阀活塞保持在开启位置的锁定机构，从而导致附加的关闭操作延迟。可以理解，这种阀组件具有相当复杂的结构并需要高昂的费用；而且它们会受到某些操作参数的影响。然而，这种阀组件从探测出浇注材料进入到阀组件到达全闭合位置通常需要至少约10毫秒。
反之，采用第二种阀组件，能获得动作快捷可靠的排气装置。为了保证能形成一个高到足以操作排气阀活塞的冲击压力，从型腔引导到动力采集构件的排气通道形成一些偏移和颈缩。然而，该排气通道必须具有一定的最小距离，并且在动力采集构件和排气阀的实际阀体构件之间必须设计成有一定角度的结构，以便保证排气阀在液体浇注材料到达排气阀之前安全地关闭。为了增加这种阀组件的效率，通常将一台真空泵连接在该排气阀上。
文件EP 0 612 573披露一种与排气压铸型有关的阀组件，它包括一个排气通道、一个位于排气通道内的排气阀以及一个用来关闭排气阀的操作装置。该操作装置包括一个冲击传送器，它暴露在从型腔前进到排气通道的液体浇注材料之中。该冲击传送器可机械操纵地连接在排气阀的活动闭合构件上。因此，该冲击传送器设计成一个具有操作行程的推动构件，该操作行程限制为排气阀活动构件要通过的行程的一小部分。然而排气阀闭合构件可沿着超过冲击传送器操作行程的路径自由活动，而且该操作装置包括一个用来将冲击推动力从冲击传送器传送到排气阀闭合构件的动力传送构件。
即使这样一种排气阀组件实际上能很可靠地工作，它还需要使用在关闭排气阀所需能量不由运动浇注材料单独提供的一些应用中。从计算动能的基本公式(E＝m·v2/2)可清楚地看出，用来关闭该排气阀的能量取决于浇注材料的质量和速度。换句话说，这意味着在某些不利的工作条件下，尤其是在浇注材料质量小和/或液体浇注材料流速低的情况下，可获得能量可能不足以在所需的时间间隔内关闭该排气阀。反之，在浇注材料质量大和/或流速高的情况下，一个高能量冲击会作用在冲击传送器上，其结果是传送器和闭合构件以高速碰撞端部止挡和/或阀座；考虑到排气阀的良好可靠性和长的使用寿命，这是十分不希望的。
发明内容
因此，本发明的一个目标是提供一种用于铸型的排气阀组件，由于它的闭合构件能十分迅速地从开启位置运动到关闭位置，并且与浇注操作参数无关，也就是与浇注设备结构和/或浇注材料性质无关，它可以是多用途的。
为了满足这个和其他目标，本发明提供一种用于铸型的排气阀组件，它包括一个排气阀，该排气阀具有一个阀壳，一个位于阀壳内部的排气腔，一个位于阀壳内部并与排气腔连通的排气通道，以及一个位于阀壳内部并适于在一个开启位置和一个关闭位置之间活动的阀闭合构件，在该开启位置排气通道将排气腔与周围大气连通，而在该关闭位置排气通道密封排气腔而不与周围大链通。
另外，该排气阀组件包括用来将阀闭合构件摩擦锁定在开启位置的第一装置以及在阀闭合构件处于其摩擦锁定的开启位置时朝关闭位置偏置阀闭合构件的第二装置。
采用这样的排气阀组件，阀闭合构件能非常迅速地进入其关闭位置，这是因为松开该摩擦锁定所需的时间很短，还因为闭合构件已偏置以便快速运动到其闭合位置。
在该排气阀组件的一个优选实施例中提供一个具有一个腔的排气阀，该腔能液压或气动加压并结合一个壁部，该壁部能响应在腔内的过压而朝闭合构件隆起借此将闭合构件摩擦锁定在其开启位置。因此，壁部可在制造它的材料的弹性限度内弹性变形到这样一种程度，以致于一旦在该第一腔装置内的该液压或气动过压减小，它就恢复到其以前的未变形形状，借此松开该阀闭合构件。与现有技术披露的多种排气阀比较，它不需要形成一个压力和/或首先使得一个闭合构件从锁定状态到未锁定状态以便该闭合构件能从其开启位置运动到其关闭位置；而是，只将腔内压力减少到这样一种程度以致于腔的壁部弹性返回以便松开闭合构件，而后者突然从其开启位置运动到关闭位置。这种压力减少可用例如起动一个放泄阀的方法来执行。与原先已知的多种排气阀比较，从探测出排气通道内的浇注材料直到完成阀关闭的该阀组件整个闭合时间，能显著地减少。
下面参照附图，进一步描述一个根据本发明的排气阀组件实施例，其中图1显示一个排气阀的纵向剖视图；图2显示图1排气阀的一个细节图；
图3显示沿着图1的A-A线剖切的图1排气阀剖视图；图4显示沿着图1的B-B线剖切的图1排气阀剖视图；以及图5显示整个排气阀组件的示意说明图。
具体实施例方式
图1为一个排气阀1的纵向剖视图，该阀的总体结构将通过这个例图得到进一步的说明。从该图中可以看出，排气阀1包括一个圆形阀壳2，它具有一个适于容纳和引导闭合构件20的中心阀通道3。阀壳2的前端，即在图1中观察的右侧，设有一个与排气通道7连通的排气腔6。此外，排气腔6还通过一个阀座9与阀通道3连通。
排气腔6位于排气通道7的第一部分7a和第二部分7b之间，所述第一部分7a与要排气的铸型型腔(未显示)连通，而第二部分7b在阀壳2的上侧通到周围大气。上面提及的排气通道7的第二部分7b沿径向通到一个位于阀通道3上游并且邻接阀座9的阀腔4。阀壳2的后侧设有一个气动腔10，它由一个盖11闭合。而且，阀壳还包括一个围绕着阀通道3的液压腔13。
液压腔13具有一个面对阀通道3的相对较薄的壁部14。在液压腔13内部产生的过压影响下，薄壁部14朝阀通道3弹性变形，这在图2中可以看出。然而可以理解，图2的放大说明是为了清楚起见极度夸大的。然而应该指出，在某些应用排气阀1的领域，用一种气体介质代替液体介质以便在液压腔13内产生过压也是有道理的。由于这个原因，措词“液压腔”应该不具有限制含意。
阀闭合构件20位于阀通道3的内部，它可在一个开启位置和一个关闭位置之间活动，图1中显示其开启位置。闭合构件20包括一根阀杆21，在阀杆21的端部具有一个作为圆锥形阀门的阀头22。如果需要，排气通道7能借助于阀头22在阀座9处闭合，其结果是没有浇注材料能从排气通道7的第一部分7a穿过进入阀通道3并进入排气通道7的第二部分7b。与阀头构件22相对的阀杆构件21另一端装有一个阀盘构件23，它用一个螺钉27连接到阀杆构件21上。阀盘构件23设有一个用作止挡构件的周围凸缘25以及一个可弹性变形的中间部分24。阀盘23位于气动腔10内部，借此阀盘23因而还有闭合构件20能在气动介质作用下运动，不但向右进入如图1所示的开启位置，而且向左进入关闭位置。为此，设置两个通道28、29，它们分别通往阀盘23的前方和后方。
图3显示沿图1的A-A线剖切的排气阀1横截面图。从此图可以看出，阀通道3和阀杆构件21两者均具有基本上为多边形的横截面形状。尤其是，这具有下述优点由于阀杆构件23因其横截面形状基本上呈多边形而不能在阀通道3中旋转，能在不需要保持住阀杆构件21的情况下，通过卸下将阀盘23安装在阀杆构件21上的螺钉27从阀杆构件21上容易地取下阀盘23。而且，基本上为多边形的阀通道3横截面形状有助于闭合构件20的夹紧摩擦锁定。
图4显示沿图1的B-B线剖切的排气阀1横截面图，它说明排气通道7第二部分7b的位置；尤其是可以看出，排气通道7的部分7b在壳2的两个相对侧面上从阀壳2引导出。
下面参照图5和图1进一步描述该排气阀组件的主要结构和工作情况，其中图5为该组件的示意说明图。
除了实际的排气阀1之外，该排气阀组件包括一个传感器30，它最好位于排气通道7的第一部分7a内。借助于传感器30，能探测出进入排气通道7的液体浇注材料。而且还设置一个控制装置，它包括一个液压压力源33和一个气动压力源34。液压压力源33借助于一根前行导管36和一根返回导管37连接到液压腔13。此外，还设置一个放泄阀组件38，它尤其包括一个插入返回导管37的放泄阀39，借助于该放泄阀能实现液压腔13内过压的快速去除。放泄阀39的工作，即其开启，由来自传感器30的一个信号启动，该信号在此图中用一个从传感器30通到放泄阀39的连接件40来表示。
为了能气动驱动阀盘23，提供两根从气动压力源34通到气动腔10的导管41、42。排气通道7内的负压能借助于一根第三导管43进行测量。通常使用车间现场提供的压力源作为气动压力源；然而也可提供一个单独压力源。而且还提供一个连接到排气通道7的第二部分7b的负压源，以便使铸型的型腔强迫排气。
为了使一个铸型型腔(未显示)通过排气阀1排气，后者必须置于其如图1所示的开启位置。为此，通过导管41和通道29在气动腔10的左部10a内形成一个过压，导致阀盘23与闭合构件20一起向图1右方运动到图1所示开启位置。然后，通过导管36在液压腔13内产生一个数值达到大约100巴的过压，导致腔13的壁部14朝阀杆21隆起，借此将闭合构件20夹紧固定在其开启位置。现在阀盘另一侧，即图1所示的右侧受到一个经过导管42和通道28产生的过压，从而导致阀盘23因而还有闭合构件20的朝闭合构件20闭合位置方向的气动偏置。可以理解，排气阀1的所有构件相互调整成使得即使阀盘23受到朝着闭合构件20关闭方向的完全气动偏置，闭合构件20也在变形壁部14的影响下借助摩擦可靠地保持在其开启位置。
排气阀1借此而处于其排气位置，于是在实际浇注作业之前和期间空气和气体各自通过排气通道7从铸型中被连续地抽吸出。浇注材料刚到达传感器30，后者就产生一个用来直接或间接地开启放泄阀38的电信号。随着放泄阀38开启，液压腔13内的过压突然消除，其原因是，为了使弹性变形的壁部14能弹性地回到其初始位置只需从液压腔13放出很少数量的液压流体。一旦壁部14返回，在闭合构件20上的夹紧作用就被解除，于是受到气动偏置的闭合构件20从其开启位置迅速地运动到其关闭位置。
阀盘23通过在一个弹性止挡构件上吸收闭合构件20的动能来协助这一运动。换句话说，首先，阀盘23的凸缘25紧靠盖11，然后动能由阀盘23的弹性变形中间部分24吸收。为此，阀盘23由一种具有高度自缓冲的弹性材料制造，由此弹性中间部分24设计成使其只是在该材料的弹性限度内变形。作为一种阀盘23制造材料，多种合成的纤维材料是特别有用的，这是因为它们重量轻，还因为它们的特性，例如就它们的内部自缓冲性能而言易于受到影响。
阀盘/闭合构件组件设计成并尺寸构造成当阀盘23的凸缘25静置在气动腔10的盖11上时阀头22还未密封地接触阀座9。因此，在关闭运动期间传送到闭合构件20的动能以一种受控方式被吸收。一旦阀盘23的凸缘25静置在气动腔10的盖11上，阀盘23在闭合构件20仍然固有的动能的影响下进一步弹性变形到这样一种程度，以致于阀头22密封地静置在阀座9上。只要在气压腔10内出现一个最小过压即5巴，阀盘23的这种变形状态即阀座9由阀头22密封闭合就得以保持。
可以用多个弹簧代替用来偏置闭合构件20的气压装置。另外可以使用例如压电晶体代替可液压变形的腔壁部14以便在电压的影响下夹紧摩擦地固定闭合构件20。应该理解，可以提供包括一个以上排气阀1的排气阀组件。此外，可以使用一个圆柱形活门或一个平活门来代替盘形活门。
根据本发明的排气阀组件特别是排气阀的根本优点可概述如下-该排气阀可在多方面使用，这是因为执行其关闭与所应用的过程无关，也就是说与浇注设备和浇注材料的操作参数无关。
-闭合构件从其开启位置可靠和非常迅速地也就是说在1至2毫秒范围内运动到其关闭位置。因此，只是当浇注型腔完全充满时该排气阀才必须关闭。
-该排气阀结构简单并且只包括少许活动零件。而且不必设置密封垫、弹簧等等。因此它十分紧凑、几乎无需维护、可靠而且制造成本低廉。此外，它提供大的排气截面。
-闭合构件以一种受控方式减速，导致该排气阀使用寿命增加。
-圆形构造为安装提供许多优越性。
权利要求
1.一种用于铸型的排气阀组件，它包括一排气阀装置，所述排气阀装置具有一阀壳装置，一位于所述阀壳装置内部的排气腔装置，一位于所述阀壳装置内部并与所述排气腔装置连通的排气通道装置，以及一位于所述阀壳装置内部并适于在一开启位置和一关闭位置之间活动的阀闭合装置，在所述开启位置所述排气通道装置将所述排气腔装置与周围大气连通，而在所述关闭位置所述排气通道装置克服周围大气压力密封所述排气腔装置不与大气连通，其特征在于，它还包括用来将所述阀闭合装置摩擦锁定在所述开启位置的第一装置以及在所述阀闭合装置处于所述摩擦锁定的开启位置时朝所述关闭位置偏置所述阀闭合装置的第二装置。
2.如权利要求1所述的排气阀组件，其特征在于，用来将所述阀闭合装置摩擦锁定在所述开启位置的所述第一装置包括一位于所述阀壳装置内部并邻近所述阀闭合装置的第一腔装置，以及一可连接在所述第一腔装置上以便在所述第一腔装置内产生一液压或气动过压的第一液压或气动压力源装置，所述第一腔装置具有一可响应在所述第一腔装置内产生的所述液压或气动过压而朝所述阀闭合装置弹性变形的壁部装置，借此摩擦锁定所述阀闭合装置。
3.如权利要求2所述的排气阀组件，其特征在于，所述壁部装置可在制造它的材料的弹性限度内弹性变形到这样一种程度，以致于一旦在所述第一腔装置内的所述液压或气动过压减小，它就恢复到其以前的未变形形状，借此松开所述阀闭合装置。
4.如权利要求1所述的排气阀组件，其特征在于，用来偏置所述阀闭合装置的所述第二装置包括一位于所述阀壳装置内部的第二腔装置，一可连接在所述第二腔装置上以便在所述第二腔装置内产生气动过压的第二气动压力源装置，以及一位于所述第二腔装置内部的阀盘装置，所述阀盘装置直接或可操作地连接到所述阀闭合装置上并适于由所述第二腔装置内产生的所述气动过压沿着所述阀闭合装置的关闭方向气动偏置。
5.如权利要求2所述的排气阀组件，其特征在于，用来偏置所述阀闭合装置的所述第二装置包括一沿着闭合方向偏置所述阀闭合装置的弹簧装置。
6.如权利要求2和3所述的排气阀组件，其特征为，所述阀壳装置包括一阀通道装置，所述阀闭合装置可运动地容纳在所述阀通道装置内，而且所述第一腔装置至少部分地围绕所述阀通道装置。
7.如权利要求2所述的排气阀组件，其还包括一压力放泄阀装置，它适于减少在所述第一腔装置内的过压并借此在一预定的时间间隔内松开所述阀闭合装置的摩擦锁定。
8.如权利要求2和7所述的排气阀组件，其还包括一传感器装置，它适于探测出在所述阀闭合装置上游的所述排气通道装置内出现的浇注材料并可操作地连接到所述压力放泄阀装置上。
9.如权利要求1所述的排气阀组件，其特征在于，所述阀闭合装置包括一阀杆装置以及一连接在所述阀杆装置一端的阀头装置。所述阀头装置用作一闭合构件。
10.如权利要求6和9所述的排气阀组件，其特征在于，在所述阀壳装置内设置的所述阀通道装置具有一非圆形横截面形状，所述阀闭合装置的所述阀杆装置具有一与所述阀通道装置横截面形状相应的横截面形状，而所述阀头装置具有一圆形横截面形状。
11.如权利要求10所述的排气阀组件，其特征在于，在所述阀壳装置内设置的所述阀通道装置具有一多边形横截面形状。
12.如权利要求1和9所述的排气阀组件，其特征在于，位于所述阀壳装置内部的所述排气通道装置包括一第一和一第二排气通道部分，而且所述阀壳装置包括一位于所述第一和所述第二排气通道部分之间并与所述阀头装置协作的阀座装置。
13.如权利要求4和9所述的排气阀组件，其特征在于，所述阀盘装置在其相对于所述阀头装置的端部处连接到所述阀杆装置上，因而所述阀装置适于沿着所述阀闭合装置的开启和关闭的两个方向上气动操作。
14.如权利要求13所述的排气阀组件，其特征在于，所述阀盘装置包括一用作止挡装置的凸缘装置以及一适于吸收所述阀闭合装置在其关闭运动终点处的动能的可弹性变形中间部分装置。
15.如权利要求14所述的排气阀组件，其特征在于，所述阀盘装置由一种具有高内部缓冲特性的材料，最好是一种合成的纤维材料构成。
16.如权利要求13所述的排气阀组件，其特征在于，所述阀盘装置可松开地连接在所述阀闭合装置上。
全文摘要
用于铸型的排气阀组件包括一用来关闭排气通道的排气阀。该排气阀包括一阀壳，在其中容纳一可在开启位置和关闭位置之间运动的闭合构件。该闭合构件能摩擦锁定在其开启位置而且在此同时沿关闭方向受到偏置。为了摩擦锁定该闭合构件，提供一个能置于液压过压作用下的腔。该腔具有一壁部，它能响应该过压而朝闭合构件隆起。该壁部具有弹性，以致于一旦在该腔内的过压减少它就返回到一松开闭合构件的位置。为了减少该腔内压力，设置一放泄阀，它由探测出渗入排气通道内的任何浇注材料的传感器控制。闭合构件沿着关闭方向的偏置由气动完成。
文档编号B22D17/00GK1409036SQ0214380
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月23日 优先权日2001年9月21日
发明者A·维斯里希 申请人:方达雷克斯公司