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Verfahren und Maschine zur Wasserkühlung umlaufender Metallforinen zur Herstellung hohler Gegenstände, z. B. von Rohren, durch Schleuderguss.
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren und eine Maschine zum Giessen von Metallgegenständen durch Schleuderguss. Insbesondere betrifft die Erfindung die umlaufende Giessform und deren Lagerung, Antrieb und Flüssigkeitskühlung.
Seit Jahren bereits sind Versuche gemacht worden, metallische Gussstücke mittels umlaufender Giessformen herzustellen, wobei die Fliehkraft dazu benützt wird, das auf die verschiedensten Arten in die
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Diese Gussstücke haben regelmässig Ringform, sei es, dass sie röhrenförmig sind oder sonstigen bogenförmigen Querschnitt besitzen. Da die metallene Giessform bisher aus einem einzigen Stück oder doch aus starr vereinigten Teilen bestand, so wurden brauchbare Gussstücke nicht immer erzielt.
Bekannt ist es auch, die umlaufende Giessform von einem Ende bis zum anderen mittels eines Kühlmantels gleichmässig zu kühlen, der so lang wie die Giessform ist und sie auf volle Länge umgibt, wobei dieser Kühlmantel einen Auslass von grösserem Querschnitt,-als der des Einlass e ist-hat, und vom Wasser unter grösserem Druck stetig durchflossen wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass nichtsdestoweniger der eine Teil der Giessform heisser als der andere Teil war. Dieser heisseste Teil der Giessform war die Linie parallel zur Achse der Giessform, längs deren das Metall zuerst eingegossen wurde. In dem Augenblick, in welchem das Metall eingegossen wird, bildet sich bei der älteren Einrichtung Dampf an der Aussenseite der Form gegenüber der Linie, längs deren das flüssige Metall zuerst die Innenseite der Form trifft.
Der Erfinder hat festgestellt, dass die Ursache hiefür darin liegt, dass, sobald die erwähnte Linie der Form derart plötzlich erhitzt wird, sich eine bestimmte Dampfmenge zwischen der Aussenseite der Form und dem Wasser bildet, welche eine allseitige gleichmässige Umhüllung der Form durch das Kühlwasser verhindert, so dass die Form sich an verschiedenen Punkten verschieden zusammenzieht, oder sich verschieden ausdehnt, woraus sich verhängnisvolle Verziehungen ergeben. Diese Verziehung der Giessform und das entsprechende Zittern und Rütteln der Form auf den Tragrollen wirkt derartig ungünstig, dass in allen Fällen die Form durch Bersten in der Mitte schon nach dem Gusse von nicht mehr als hundert Röhren zerstört wurde.
Die Erfindung vermeidet die bisher erwähnten Nachteile sowohl wie die Notwendigkeit, eine Wasserkühlung unter Überdruck sowie Kugellager für die Form zu verwenden. Die Erfindung betriffr besonders ein neues Verfahren zur Kühlung der Form während des Giessens sowie die Schaffung einer besonderen Form aus Lamellen. Die Flüssigkeitskühlung wird gemäss der Erfindung nur gegen eine jeweils unten befindliche Zone der Form bewirkt, so dass also die Flüssigkeit nacheinander auf verschiedene Umfangzonen der Form einwirkt, während gleichzeitig andere Umfangzonen der Aussenluft ausgesetzt sind. Die Kühlflüssigkeit kann gemäss der Erfindung in einem Behälter untergebracht sein, in welchem die Flüssigkeit in solchem Masse eingeführt wird, dass ein bestimmter Flüssigkeitsspiegel im Behälter aufrecht erhalten wird.
Die Form taucht in die Flüssigkeit nur teilweise ein. Auch die Tragwalzen tauchen
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solcher Weise beeinflusst, dass Flüssigkeitsströme gegen jede Umfangzone der Form unter kräftigem Aufprall gerichtet werden, wenn diese Zone in die Kühlflüssigkeit zwischen den Walzen eintaucht. Die neuartige Kühlung kann in Verbindung mit der beschriebenen Lagerung auch in der Weise durchgeführt werden, dass Spritzvorrichtungen Ströme von Kühlflüssigkeit gegen die unteren Teile der Giessform während der Drehung schleudern.
Die Erfindung umfasst ferner die Schaffung einer vielteiligen Giessform, deren Teile derart aneinander befestigt sind, dass die ganze Form sich als feste Einheit dreht, während anderseits die einzelnen Teile der Form nicht völlig starr miteinander verbunden sind. Die Verbindung ist also nicht so fest, dass jede gleichförmige oder ungleichförmige Ausdehnung der Form oder einzelner Teile verhindert wird. Die Verbindung der Teile ist aber doch fest genug, um eine geschlossene glatte Innenfläche der Form zu gewährleisten und zu verhindern, dass das eingefüllte geschmolzene Metall in die Fugen zwischen den Formteilen eindringt. Die beschriebene Anordnung wirkt dadurch weiterhin auch vorteilhaft, dass die Fugen zwischen den Lamellen die der Aussenluft dargebotene Kühlfläche stark vergrössern.
Gleichzeitig können auch die beim Erstarren des Metalls freiwerdenden Gase durch die Fugen entweichen.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch
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Fig. 6 ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform, Fig. 7 eine Endansicht der Vorrichtung nach Fig. 6, Fig. 8 ein Querschnitt nach Linie 8-8 der Fig. 6, Fig. 9 ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform, wobei die Giessform in Ansicht dargestellt ist, Fig. 10 ist eine Ansieht der Giessform nach Fig. 9, Fig. 11 ein Querschnitt durch die Giessform längs der Fuge zwischen zwei Formteilen, Fig. 12 ein Längsschnitt durch die Giessform nach Fig. 11, Fig. 13 ein Schnitt nach Linie 18-13 der Fig. 10.
Zunächst sei die Vorrichtung nach Fig. 1-5 beschrieben.
Die massive Metallform 4 ruht auf zwei parallelen Walzen, 5, die an den Enden in. den Stirnwänden eines Behälters 6 gelagert sind.'Die Form besitzt einen Anschlagring 8, der mit entsprechenden Nuten 10 (Fig. 1) in den Walzen 5 zusammenwirkt und dadurch eine unerwünschte Längsverschiebung der Form verhindert. An einem Ende kann der Innenraum der Form mit Ausdrehungen 9 versehen sein, um das Giessen von Rohren mit glockenförmigem Ende (Muffen) zu ermöglichen. Das linke Ende der Form wird durch einen profilierten Ring 11 gebildet. Am anderen Ende der Form kann ein beliebiger Abschluss verwendet werden.
Der Behälter selbst enthält eine vorzugsweise umlaufende Menge 13 von Kühlwasser. Dieses wird durch einen am Behälter befestigten Einlassstutzen 14 (Fig. 3) zugeführt, der an einem anderen Rohr-
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gehalten, das an eine Auslassleitung 17 angeschlossen ist. Wenn beim Giessen die teilweise in das Kühlwasser 18 eintauchende Giessform gedreht wird, so wird die Kühlung durch die Drehung der Tragwalzen-3 unter Wasser wirksam untelstützt. Gleichviel in welcher Richtung die Form sich dreht, ruft immer mindestens eine der Tragwalzen in dem Kühlwasser M eine Strömung hervor, welche das Wasser gegen den äusseren Umfang der Form mit ziemlicher Gewalt treibt.
Dadurch wird die Dampfbildung an dem eintauchenden Teile der Giessform sehr wirksam verhindert. Fig. 3 zeigt, die Richtung dieser Wasserströme durch Pfeile an.
Die Form 4 wird dadurch gedreht, dass eine der Walzen 5 als Antriebswalze benutzt wird. Zu diesem Zweck ist auf einer Stütze an einer Seite des Behälters 6 ein Elektromotor 18 vorgesehen, welcher mittels der Scheiben oder Räder 19 und 20 und Riemens oder Kette 21 die betreffende Walze 5 dreht.
Die teleskopartige Einrichtung der Einlass-und Auslassrohre und die Lagerung des Antriebes an dem Behälter gestatten die Verwendung der Vorrichtung für ein Verfahren mit verschiebbarer Giessform, nachdem die Form gegenüber der ihr das flüssige Metall liefernden Vorrichtung bewegt wird, statt umgekehrt. Zu diesem Zwecke trägt der Behälter 6 mehrere Räder 22, die auf Schienen 23 auf einem entsprechenden Fundament 24 laufen.
Eine Packung 25 kann verwendet werden, um einen anderen Ablauf des Kühlwassers als durch den Überlauf 16 zu verhindern.
Gemäss Fig. 4 und 5 ist die Form 4 wiederum auf einem Paare von Walzen J gelagert, ebenso wie dies nach Fig. 3 der Fall ist. Statt eines Behälters 6 ist ein Behälter 125 von etwas anderem Querschnitt vorgesehen. Längs des Behälters erstrecken sich in geeigneten Ausbuchtungen 26 befestigte Spritzröhren 27 zur Erzeugung von Kühlstrahlen 28, die statt oder neben der bisher beschriebenen Kühlung Verwendung finden können. Jedes Rohr 27 ist, wie dies Fig. 5 zeigt, mit einer geraden Reihe von Spritzdüsen 29 versehen. Bei der Drehung der Form prallen die FlÜssigkeitsstrahlen 28 unter Druck nacheinander gegen die verschiedenen Umfangszonen der Form an, während diese sieh an den Spritzdüsen vorbeidreht.
Die überschüssige Feuchtigkeit, welche am äusseren Umfang der Form nicht haften bleibt, fällt in dem unteren Teil des Behälters 125 zurück, von wo die überschüssige Kühlflüssigkeit durch ein geeignetes Überlaufrohr 30 abläuft.
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Die Giessform nach Fig. 6 bis 8 besteht aus vielen Lamellen. Eine dieser Lamellen ist in Fig. 8 mit 34 bezeichnet. Die Giessform 31 besitzt ausser den zu beiden Seiten des Anschlagringes 35 verteilten
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Röhren mit Glockenende.
Der Anschlagring 25 verhindert durch sein Zusammenwirken mit entsprechenden Nuten 3'7 in den Tragwalzen 32 eine unerwünschte Längsverschiebung der Form.
Der nicht dargestellte Trog für das flüssige Metall und die Giessfoimen werden miteinander zur Überlappung gebracht, so dass das Ende des Troges in das linke Ende der Form nach Fig. 6 eingreift, das durch einen profilierten Ring gebildet wird, um das Metall in der Form zu halten, während es durch die Fliehkraft verteilt und an die Formwand angepresst wird. Am anderen Ende der Form können beliebige Anschlussmittel, beispielsweise die bekannten Endplatten beim Gusse gerader Rohre oder Glockenrohre Verwendung finden.
Die verschiedenen Teile der Form werden erfindungsgemäss durch Zugstangen zusammengehalten, welche durch Öffnungen in den einzelnen Teilen hindurch geführt und an den Enden mit Köpfen versehen sind.
Die beschriebene Form 31 ruht auf ihrer ganzen Länge auf den Walzen 32. Da die Form aus Lamellen besteht, deren maschinelle Bearbeitung sich weit genauer durchführen lässt, als diejenige eines einstückigen Rohres, so besitzt diese Form eine völlig genau zylindrische und ununterbrochene Innenfläche, deren Seitenlinie und Achse parallel mit der Achse der Tragwalzen 32 ist. Dementsprechend ist die Erzielung eines Rohres von gleichförmiger Wandstärke und das leichte Herausziehen dieses Rohres nach seinem Erstarren aus der Form gewährleistet, was bisher vielfach sehr grosse Schwierigkeiten bot.
Die einzelnen Lamellen werden zweckmässig aus Blech, beispielsweise aus dünnem Bessemerstahlbleeh ausgestanzt. Auf diese Weise tritt so gut wie gar kein Aletallverlust ein, da die beim Ausstanzen eines Ringes abfallende Scheibe zum Ausstanzen eines Ringes für die nächst kleinere Rohrgrösse verwendet werden kann usw.
Der Behälter 160 (Fig. 8) nimmt ebenfalls eine vorzugsweise umlaufende Menge 40 von Kühlwasser auf. Dieses wird durch eine Einlassleitung 4 zugeführt, die am Behälter befestigt ist und an einem Rohre 42 verschiebbar geführt ist, das an eine Wasserleitung angeschlossen ist. Die Wassermenge 40 wird auf der gewünschten Standhöhe gemäss Fig. 8 mittels eines senkrechten Überlaufrohres 43 gehalten, das in eine entsprechend teleskopartig ausgestaltete Auslassleitung 44 mündet. Bei der Drehung der Foin-31, die teilweise in die Kühlflüssigkeit 40 eintaucht, wird die Kühlwirkung dadurch begünstigt, dass das Wasser zwischen die Lamellen eindringt, anderseits entweichen die aus dem Metall sich entwickelnden Gase durch die Zwischenräume zwischen den Lamellen oberhalb des Wasserspiegels.
Gleichzeitig wird die Kühlung, wie oben beschrieben, durch die Drehung der Tragwalzen 32 unterstützt. Die Kühlung ist hiebei derartig wirksam, dass während man bisher zum Giessen sechszölliger Rohre selbst bei Eisenguss die Form mit 2200 Umdrehungen pro Minute umlaufen lassen musste, nunmehr etwa 600 Umdrehungen genügen.
Die Form wird hier wieder dadurch gedreht, dass eine der Walzen 32 als Triebwalze wirkt, indem sie von einem an der Seite des Behälters 6 gelagerten Elektromotor 45 mittels des Rades 46, des Rades 47 und des Riemens oder der Kette 48 gedreht wird.
Auch hier sind ferner die Einlass-und Auslassleitungen für den Behälter 160 teleskopartig ausgebildet. Da anderseits auch der gesamte Antrieb vom Behälter getragen wird, kann beim Giessen die Form in der Längsrichtung bewegt werden, um sie mit der das flüssige Metall liefernden Vorrichtung in Verbindung zu bringen. Zu diesem Zwecke trägt der Behälter mehrere Räder 49, die auf Schienen 50 auf einem Fundament 51 laufen.
Eine Packung 52 kann vorgesehen sein, um den Austritt der Flüssigkeit 40 an anderen Stellen als durch den Überlauf 43 zu verhindern.
Gemäss Fig. 9 bis 13 besteht jeder Formteil 55 aus mehreren ringförmigen Lamellen 56. Die : e werden, so wie gezeichnet, aufeinander gestappelt und dann mit Nuten oder Schlitzen 57 versehen. Die Lamellen werden dann in den Nuten oder Schlitzen miteinander verschweisst. Die Nuten werden mit dem Schweissmetall überfüllt, wie bei 58 in Fig. 11 angedeutet. Dadurch sind jetzt die Lamellen an mehreren um ihren Umfang herum verteilten Punkten miteinander verschweisst.
Nach diesem Zusammenschweissen wird der dadurch gebildete Formteil innen und aussen durch Drehen, Ausbohren u. dgl. auf genaues Mass gebracht, so dass im vorliegenden Beispielsfalle ein genaues zylindrisches Rohr entsteht. Bei dieser Bearbeitung wird das aus den Nuten 57 überständige Schweissmetall 68 wieder beseitigt.
Jeder Formteil 55 (Fig. 11 und 12) wird vorzugsweise im Anschluss an das Verschweissen mit Bohrungen 59 versehen, welche die Zugstangen 60 aufnehmen, die durch die ganze Form der Länge nach durchlaufen.
Die Rohrformabschnitte werden auch mit Vertiefungen 61 versehen, in die metallene Dübelstiften 62 od. dgl. eingelassen werden. Die Stifte können an den Rohrschüssen durch beliebige Mittel, beispielsweise durch Verschweissen oder Verstemmen dauernd befestigt werden. Die vorragenden Enden greifen in die
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ihnen zugekehrten Öffnungen des benachbarten Rohrschusses ein, so dass die Rohr & chübse leicht voneinander getrennt werden können.
Gemäss Fig. 9 und 10 werden mehrere Rohrschüsse gleiehachsig aneinander gereiht, um eine entsprechend lange Form 53 zu bilden. Deutlichkeitshalber sind in Fig. 9 und 10 die Trennlinien zur Bezeichnung der Fugen zwischen den einzelnen Lamellen weggelassen. Hierauf werden die Zugstangen 60 durch die Bohrungen 59 hindurch geführt und Muttern 64 werden auf die vorstehenden Enden der Zugstangen soweit aufgeschraubt, dass die Form ein festes Ganzes bildet, da, in irgendeiner Art gedreht werden kann, wobei aber nichtsdestoweniger geringe seitliche Ausgleiehsbewegungen unter dem Einfluss ungleichförmiger Wärmedrehungen beim Giessen möglich bleiben.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Kühlen umlaufender Metallformen zur Herstellung hohler Gegenstände z. B. von Rohren durch Schleuderguss mittels Wasserkühlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit in bezug auf Umfangs zonen der Gussform derart begrenzt und geführt ist, dass sie in jedem Zeitpunkt auf eine vorbestimmte Stelle die am meisten erhitzt zist, während des Umlaufes der Gussform einwirkt, so dass die Kühlflüssigkeit auf die aufeinander folgenden Umfangs zonen der Form zur Wirkung kommt, während andere Umfangszonen der Luft ausgesetzt sind.