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Dosiervorrichtung für geschmolzene Metalle mit selbsttätig wirkendem Ventil
Bei der Massenerzeugung von Gussstücken, besonders aus Leicht- und Nichteisenmetallegierungen, werden Spritzgusspressen mit"kalter Kammer"benutzt, in die die nötige Metallmenge eingegossen wird.
In letzter Zeit werden zur Dosierung des geschmolzenen Metalls in die "kalte Kammer" der Presse auto- matische Dosiervorrichtungen benutzt. Am meisten werden pneumatische Dosiervorrichtungen bevorzugt, bei denen das Metall durch Luftüberdruck oder durch Überdruck einer inerten Atmosphäre aus dem Zylin- derkörper der Dosiervorrichtung, der in das Metallbad im Warmhalteofen eingetaucht ist, verdrängt wird.
Bei diesen Dosiervorrichtungen wird zur Füllung des Dosiervorrichtungskörpers ein Stopfen benutzt, der in der Regel pneumatisch von aussen betätigt wird, was im Hinblick auf die Konstruktion sehr schwierig ist und Betriebsstörungen verursacht. Es ist weiterhin schwierig, genaue Dosiermengen mittels einstellbarer Elektroden oder Schwimmer zu erzielen, die wieder im Betrieb unzuverlässig sind.
Die angeführten Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, gemäss welcher bei einer Dosiervorrichtung für geschmolzene Metalle mit selbsttätig wirkendem Ventil, wobei die Vorrichtung mit zwei verschiedenen Drücken während eines Arbeitszyklus arbeitet, erfindungsgemäss das Füllen der Dosiervorrichtung und das Verschliessen der Füllöffnung bei der Dosierung durch ein selbsttätig wirkendes Ventil erfolgt, das aus drei koaxial angeordneten Rohren besteht, von denen das mittlere bewegliche Rohr die Form einer Glocke hat, die in senkrechter Richtung beweglich und aus nichtmetallischem Werkstoff von kleinerem spezifischem Gewicht als die Schmelze hergestellt ist, das Innenrohr an seinem Unterende mit der Schmelze im Warmhalteofen in Verbindung steht und das Aussenrohr mit seinem Unterende im Boden des Dosierkörpers befestigt ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. l zeigt einen Schnitt durch die Dosiervorrichtung und das selbsttätige Ventil und Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das selbsttätige Ventil mit verkürztem Mittel- und Innenrohr.
In Fig. l bedeutet 1 den Zylinderkörper der Dosiervorrichtung, 2 den Deckel der Dosiervorrichtung, 3 das Ausflussrohr, 4, 5, 6 das selbsttätige Ventil und 7 das Rohr für die D]-uckluft- (Druckgas) -Zuführung.
Wenn der Zylinderkörper l der Dosiervorrichtung in das geschmolzene Metall im Warmhalteofen eintaucht, fliesst das Metall durch das Rohr4inslnnere der Dosiervorrichtung, so dass es den Glockenkolben 6 aufhebt und durch die zylindrischen Räume zwischen Rohr 4, Kolben 6 und Rohr 5 fliesst. Der Glockenkolben 6 ist aus nichtmetallischem Werkstoff hergestellt, der leichter ist als das geschmolzene Metall, in dem er schwimmt. Wenn die Dosiervorrichtung in eine bestimmte Tiefe-Arbeitslage-eingetaucht ist, erfolgt in sehr kurzer Zeit der Ausgleich der Spiegelflächen im Warmhalteofen, im Zylindergefäss 1 und im Ausflussrohr 3.
Das Rohr 7 hat Verbindung mit der Atmosphäre (auf die Metallspiegelfläche ausserhalb und innerhalb der Dosiervorrichtung wirkt derselbe Druck), in allen Räumen befindet sich die Spiegelfläche in der Lage 8 ; der Glockenkolben 6 von kleinerem spezifischem Gewicht ragt leicht über die Spiegelfläche empor, wie dies in Fig. l strichliert gezeichnet ist.
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Die Metalldosierung erfolgt in zwei Zeitabständen. Wenn ein Impuls zur Dosierung gegeben wird, wird durch das Rohr 7 der sogenannte Vorbereitungsdruck eingeführt, dessen Wirkung eine bestimmte eingestellte Zeit dauert. Der Vorbereitungsdruck ist für diese Zeit entweder konstant oder steigt so, dass er zum Schluss der Vorbereitungszeit immer den gleichen festgelegten Wert erreicht. Durch die Wirkung des Vorbereitungsdruckes sinkt die Spiegelfläche im Inneren der Dosiervorrichtung, aber im Hinblick auf diese Spiegelfläche steigt die Spiegelfläche im Ausflussrohr 3, damit das Gleichgewicht zwischen dem Vorbereitungsdruck und dem statischen Druck der gebildeten Flüssigkeitssäule aufrechterhalten bleibt.
Dabei fliesst das Metall aus der Dosiervorrichtung durch das Rohr 4 in den Warmhalteofen zurück und mit sinkender Spiegelfläche in der Dosiervorrichtung sinkt auch der Glockenkolben 6. Die Spiegelfläche in der Dosiervorrichtung sinkt so lange, bis sie das Niveau 9 am Oberrand des Rohres 5 erreicht. In diesem Augenblick erfolgt die Einstellung der Senkung der Spiegelfläche in der Dosiervorrichtung, da das Metall nicht mehr abfliessen kann und ein Gleichgewicht zwischen dem auf die Spiegelfläche in der Dosiervor-
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auf den Boden des Körpers der Dosiervorrichtung 1 aufsetzt und den Metallabfluss absperrt, wobei eine dichte Flüssigkeitssperre entsteht. Das Metall im Rohr 5 erreicht das Niveau 12 und alle Metallspiegelflächen im Inneren der Dosiervorrichtung befinden sich im Stillstand.
Die Dauer der Vorbereitungszeit muss so gewählt werden, dass dieser Stillstand auch bei maximaler Höhe der Spiegelfläche im Warmhalteofen erreicht wird. Der Endwert des Vorbereitungsdruckes muss mindestens so gross sein, dass er dem statischen Druck der Metallsäule zwischen dem Oberrand des Rohres 5 und der Höhe der Spiegelfläche im Warmhalteofen. die aufdas Niveau 11 (durch das Verdrängen des Metalls aus der Dosiervorrichtung) steigt, entspricht.
Nach Ablauf der Vorbereitungszeit erfolgt die Verbindung des Rohres 7 mit dem Dosierdruck, der konstant und wesentlich höher als der Vorbereitungsdruck ist. Die Spiegelfläche in der Dosiervorrichtung beginnt zu sinken, das Metall wird durch das Ausflussrohr 3 hinausgedrängt. Nach Beendigung der Dosierung der verlangten Menge sinkt die Spiegelfläche in der Dosiervorrichtung auf das Niveau 10, die Spiegelfläche im Raum zwischen dem Rohr 5 und dem Glockenkolben 6. bleibt auf dem Niveau 12, da der Flüssigkeitsdurchfluss in den Warmhalteofen geschlossen ist.
Durch die Wirkung des Dosierdruckes wird der Glockenkolben 6 mit grösserer Kraft zum Boden der Dosiervorrichtung gedrückt. Das Rohr 7 ist mit atmo- sphärischem Druck verbunden und die Füllung der Dosiervorrichtung erfolgt bei wiederholtem Ausgleich aller Spiegelflächen, wie dies schon beim Eintauchen der Dosiervorrichtung beschrieben wurde.
Aus dem vorstehenden ist zu ersehen, dass die Ausgangslage der Metallspiegelfläche in der Dosiervorrichtung beim Dosieren immer die gleiche ist, unabhängig von der Höhe der Spiegelfläche im Warmhalteofen und falls der Dosierdruck konstant ist, ist die Dosiergrösse nur eine Zeitfunktion, u. zw. der Zeitdauer, während der sie wirkt.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch das selbsttätig wirkende Ventil dargestellt, bei dem das Mittelrohr, das die Form eines Kolbens hat, und das Innenrohr verkürzt sind. Hier bedeuten 1 den Zylinderkörper der Do-
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Ende aufliegt und eine Flüssigkeitssperre mit niedrigstem Niveau der Spiegelfläche 19 bildet und die Metallspiegelfläche in der Dosiervorrichtung das niedrigste Niveau 18 erreicht hat. Strichliert ist die Lage des Kolbens eingezeichnet, wenn die Dosiervorrichtung mit Metall gefüllt und zur Dosierung vorbereitet ist. Die Funktion des Ventils ist die gleiche, wie sie zu Fig. 1 beschrieben wurde.
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