专利名称：模铸活塞与环的组件的制作方法
模铸活塞与环的组件
发明内容
本发明涉及模铸活塞与环的组件，具体涉及但不限于冷室模铸处理。应当事先指出的是，尽管为简单起见，在以下说明中仅以冷室模铸作为参考，然而这不应理解为限制因素，因为除非特别地不相容，本发明还可适用于金属或非金属材料的其他类型的模铸处理(例如热室模铸)。冷室模铸处理在很早以前就已公知，因此，在下文中，除了为便于理解本发明而确实需要说明的情况以外，将不再对其进行详细说明。对于更多信息，可以参考关于该问题的众多技术和科技出版物。在该处理中，将熔融金属倒入具有圆筒形内腔的容器中，在容器中通过活动活塞将金属推向轴向出口，从而将金属注入包括待铸造部件的模具的模子中。为了增加活塞施加在熔融金属上的压力，已知的解决方法采用密封环，该密封环很像应用在内燃机活塞上的密封环，尽管如此，不同的应用需要特定的技术方法。为了这个目的，现在已经可以获得几种类型的密封活塞，可以将这些密封活塞简单地分为两个不同的类别。第一类型基于这样的原理利用熔融金属在环与活塞之间的渗透，使环径向膨胀并获得对容器的圆筒形内壁的期望的密封；这种类型的环的一个实例已经在2001年授权的欧洲专利EP 1 197 279中进行了描述。第二类型基于在环的内表面与活塞之间形成迷宫式(labyrinth)密封，这归因于这两个部件的耦合构造环的内表面具有环形凹槽和环形肋，这与设置在活塞上的相应的环形凹槽和环形肋相匹配。由于使环获得弹性的切口的特定的台阶状形状，该迷宫式密封允许活塞径向膨胀，而不存在熔融金属在活塞和密封环之间泄漏的危险。该技术的一个实例已经在1997年授权的欧洲专利EP 423 413中进行了描述。尽管前述现有解决方案就活塞与容器的圆筒形壁之间的密封而言给出了满意的结果，但它们仍存在性能和可靠性的限制。事实上，就这些技术中的第一个技术而言，必需注意，由于在一个工作周期与下一个工作周期之间不可避免地发生冷却，因此金属在环与活塞之间变硬，这导致环失去弹性， 从而环与容器的圆筒形壁之间的摩擦可以变大到将其损坏或至少带来活塞卡住的危险。很可能出于这个原因，在EP 1 197 279中描述的密封环由铜制成，S卩比供活塞滑动的容器的金属软的材料制成的。与上述情况不同，根据上述第二个技术的密封环由于如上所述地在环本身与活塞之间具有阻止熔融金属渗入的迷宫式密封，因而不存在这些问题。然而，在该解决方案中，由于缺乏能够通过模铸处理期间产生的力的作用来防止环相对于活塞转动的系统，因此环存在角位置稳定性的问题。因此，基于本发明的技术问题是提供具有这些结构特征和功能特征的活塞与环的组件来克服现有技术的上述缺点。通过具有所附权利要求所述特征的活塞与环的组件解决所述问题。
从附图所示出的非限制性优选实施例的下述说明中，将更清楚本发明获得的所述特征和有益效果，其中-
图1和图2分别是根据本发明的密封环的轴测视图；-图3和图4分别是根据本发明的活塞的轴测视图和侧视图，前面附图中的环将应用到该活塞上。-图5示出处于装配状态的前面附图中的环和活塞；-图6是根据本发明的密封环的变型的轴测视图；-图7是根据本发明的活塞的变型的视图，图6中的环将应用到该活塞上；-图8示出处于装配状态的图6和图7中的环和活塞；-图9和图10是与图7和图8中的活塞和环对应的根据本发明的活塞的另一种变型的视图。现在参考附图，附图标记1表示根据本发明的用于模铸活塞2的密封环。活塞2优选由铜制成，尽管也可以选择由钢或者其他适合的金属材料制成；在任何情况下，希望将其固定在公知的活塞载体或活塞杆上，在图中未示出该活塞载体或活塞杆，因为这对于理解本发明的目的来说是不重要的。图1和图2所示的密封环是打开的，S卩，其具有切口 10，切口 10优选为台阶状的类型并且其水平表面彼此接触。在环内的后环边缘(即，在模铸处理期间沿着活塞2的向前运动方向的下游边缘) 附近，围绕圆周以均勻的间隔设置有齿11 ；优选地，齿11的一个边缘与环边缘对齐。根据优选实施例，在切口 10处设置有比其他齿小的两个齿lla、llb，然而齿11a、 lib的组合长度与齿11的长度大致相等。后者从环的内壁13径向突出，并且它们的尺寸(S卩，从环的内壁13起的径向高度、周长和轴向宽度)可以根据诸如环直径、环宽度、环相对于活塞的位置、齿的数量等几个因素而变化。尽管如此，可以规定，齿的数量优选为大于2个，更优选为4个到10个之间。活塞2制成为单个部件，其优选地由铜或铜的合金制成，尽管其他适合的金属材料可以作为选择，此外，活塞2具有圆筒形的裙部20，裙部20的内部至少部分中空，从而活塞2可以固定在支撑杆(未示出)上。活塞1在前侧上具有渐缩形头21，在渐缩形头21的基部处设置有固定座22，固定座22具有与环1的齿11接合的形状且比齿11略大以这种方式，在为模铸处理而进行组装(如图5所示)时，随着齿11接合在固定座22内，在环和活塞之间将存在略微(但并非是可忽略的)的间隙，该间隙允许环相对于活塞弹性膨胀。此外，在固定座22与头21的端部之间具有抵接面23，在模铸处理期间，环1被液态金属产生的压力推压在该抵接面23上结果，环的所述表面将沿轴向与活塞保持接触， 以防止熔融金属渗入环。然而，由于齿与固定座之间的上述间隙，活塞可以径向膨胀，从而对容器的圆筒形内壁提供期望的密封。就此而言，必须指出，齿11将保持接合在各个固定座22内，从而环1在其装配状态中保持稳定而不会相对于活塞2转动。
另外，应当注意，齿11的位置位于环1的后边缘(即，距离前边缘足够远)，这可以防止熔融金属到达固定座22并在凝固后阻塞固定座22。显然，如果固定座被堵塞，由于环不再能够返回到初始的缩回状态，则环将失去弹性。此外，密封环1保护固定座22抵御来自外侧的液态金属，即，防止金属从供活塞滑动的圆筒形腔室的壁上向下流。换句话说，由于环本身保护配合区域而抵御熔融金属的渗入，这意味着由环1和活塞2所组成的组件本身是可靠的。因而，鉴于上述说明，可以理解在本发明的基础上环1和活塞2如何能够解决技术问题。事实上，该组件利用环1的弹性以确保必要的密封；因而，从这个方面来讲，可以说本发明落入了前述第二类型的技术的范围，并具有该技术的全部优点。然而，与所引用的在先技术不同，齿11与固定座22之间的接合将防止环相对于活塞转动，因而可以保证整个系统正确操作。系统的正确操作通过保持环的弹性状态而获得，因为在环与活塞之间提供的密封防止了熔融金属的任何积聚，当熔融金属固化时，参照一些在先技术，这种积聚可能导致上述问题。除了上面所述的优点之外，本发明还获得了其他有益效果。事实上，由于在环1和活塞2上分别具有多个齿11和固定座22，这允许环根据所选择的耦合方式在任意构造中相对于活塞成角度地定位。换句话说，通过在由齿和固定座所提供的各种可能的组合中选择一个组合，例如通过选择性将切口 10设置在顶部、底部、水平直径处或者中间角的位置，能够精确地定位环1。环1的这种选择性的定位可以补偿供活塞2在其中滑动的圆筒形腔室的任何不规则(非圆)，并且可以补偿施加在熔融金属上的压力的任何不均衡以及在模铸处理期间可能产生的其他情况。在该框架下，重要的是，位于切口处的半齿IlaUlb具有较小的尺寸，从而它们能够如同其他齿那样与任何固定座22接合。本发明的另一个重要的优点是环内的齿还可以用于将环以卡口方式安装到活塞上。 每当环是如图6、图7、图8和图9所示的没有开口的闭合环时，这种情况是特别有利的，图中与前述部件的结构或功能相同的部件以增加单引号的相同附图标记来表示。如图所示，在这种情况下，根据典型的卡口型组件，环1’从前侧滑到活塞2’上，然后通过转动环1’以使环的齿11’位于从活塞2径向突出的固定座22’下方来将环1’的位
置锁定。为了防止环10’的任何的向后运动并保持环的位置，活塞1’包括由薄的弹性环组成的轴环对’，其防止环10’向下移动及沿着与齿11’和固定座22’接合的方向相反的方向转动。如图9所示，对于闭合环和卡口型安装，还可以存在一些变型。
在这种情况下，固定座22”的一侧敞开，以便于环1”的卡口安装；由杆25”阻止环 1”的反向旋转，杆25”在活塞的裙部20”延伸并且具有螺纹保持柄沈”，螺纹保持柄26”拧入设置在活塞裙部20”上的孔(图中未示出)内。杆25”的端部与位于固定座22”中的一者处的空腔27”接合，以防止环1”转动。当然，作为轴环24’或杆25”的选择形式，也可以采用其他系统来防止环相对于活塞转动；根据上述教导，这些解决方案的共同特征是具有内齿的环。就此而言，必须指出，闭合环用于特定的模铸应用，其中容器端部不具有供活塞滑动的圆筒形腔室。由于在环1’、1”与活塞2’、2”之间依然提供有密封，本发明的闭合环的变型获得与前述其他解决方案相同的结果事实上，卡口型安装在各个相对的表面之间保证了略微受力的轴向接触，从而防止了液态金属渗入环。此外，由于多个齿11，、11”和径向固定座22，、22”可以形成多种组合，因此该卡口型安装还允许环以选择性的、精确的方式相对于活塞成角度地定位；即使在这种情况下不具有开口，有利的是，依然能够使环1’、1”根据预定角度构造来定位。作为已描述和示出的另一种可能的变型，应当指出，如公知的技术那样，一个活塞可以与两个或多个密封环相配合。因此，活塞可以具有一个开口环1和一个闭合环1，，或者具有相同类型(开放或闭合)的两个环。最后，回到说明书的开头，必须指出，上述对用于冷室模铸处理的活塞和环的说明也适用于其他类型的处理而不一定涉及金属(例如可适用于塑料材料)。当然，齿11、11’以及固定座22、22’的形状可以与图中所示形状不同，图中二者均呈四边形的形状。因此，例如可以预想到采用类似销的齿和类似细长孔的固定座，或者不同的几何形状；然而，在使用开口环(即，具有切口)时，必需在齿与固定座的耦合处设置一定的间隙，以允许环的上述弹性膨胀。所有这些变型仍然落入所附权利要求的范围以内。
权利要求
1.一种用于模铸活塞(1 ；1')的密封环，其特征在于，所述密封环包括多个向内突出的齿(11 ；11，)。
2.根据权利要求1所述的环，其中，所述齿(11；11’)相对于已经装了所述环的所述活塞的向前运动方向位于所述环的后边缘附近。
3.根据权利要求1或2所述的环，其中，所述齿(11；11’ )均勻地间隔开。
4.根据前述任一项权利要求所述的环，包括切口(10)，两个半齿(IlaUlb)设置在所述切口 (10)的相对两侧。
5.如权利要求1至3中任一项所述的环，其特征在于，所述环是闭合环。
6.根据前述任一项权利要求所述的环，其中，所述齿的数量在4到10的范围内。
7.一种模铸活塞O)，包括相对于所述模铸活塞( 的向前运动方向的侧裙部00)和前部头(21)，其特征在于，还包括多个横向设置的固定座02 ；22’)，其适合于与从密封环 (1)突出的齿(11 ；11，)接合。
8.根据权利要求7所述的活塞，其中，所述固定座02；22’ )设置在所述头Ol ；21’ ) 的基体附近。
9.根据权利要求7或8所述的活塞，其中，所述固定座02；22’ )均勻地间隔开。
10.根据如权利要求7至9中任一项所述的活塞，包括抵接面03;23’)，所述抵接面位于所述固定座02 ；22’ )与所述头Ol ；21’ )的端部之间。
11.根据如权利要求7至10中任一项所述的活塞，包括保持装置05’；26’)，所述保持装置05’ ；26’ )适合于防止所述环(1’ )相对于所述活塞(2’ )转动。
12.根据权利要求10所述的活塞，其中，所述保持装置包括杆05’)，所述杆05’)穿过所述活塞(2’ )的裙部00’)。
13.根据权利要求12所述的活塞，其中，所述保持装置包括杆05’)，所述杆05’)穿过所述活塞(2’ )的裙部00’)。
14.根据权利要求12所述的活塞，其中，所述保持装置包括弹性轴环04’)，所述弹性轴环04’ )设置在所述环(1’ )与抵接面03’ )之间并位于所述头01’ )的基体上。
全文摘要
本发明涉及配备有内部径向齿(11)的模铸环(1)，径向齿(11)与设置在活塞(2)上的匹配固定座(22)相接合。该活塞-环组件除了在模铸处理期间保证抵御液态金属渗入的最佳密封以外，还可防止相对于彼此旋转或轴线平移。当环具有切口(10)时，由于齿(11)允许切口相对于活塞定位在任何位置，因此环可以精确地安装到活塞上。
文档编号B22D17/20GK102325613SQ201080008967
公开日2012年1月18日 申请日期2010年1月18日 优先权日2009年1月21日
发明者达维德·布龙多林 申请人:布龙多林股份有限公司