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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmelzenentnahmevorrichtung für Schmelzenöfen zur
Beschickung von Giessmaschinen mit einer Schmelzenförderpumpe aus einem einen unteren
Schmelzeneinlauf und einen oberen Schmeizenauslauf bildenden Pumpenrohr und einer Innerhalb des Pumpenrohres verlaufenden, einen Pumpenrotor tragenden Pumpenwelle.
Voraussetzung für die einwandfreie Beschickung von Giessmaschinen oder ähnlichen Ein- richtungen ist die Möglichkeit einer funktionssicheren und dosierbaren Schmeizenförderung aus dem Speicherraum von Schmeiz-und Warmhalteofen, wobei bisher, wie aus der EP 0 609 197 B, der DE 195 41 093 A oder der DE 44 20 655 A hervorgeht, als Förderpumpen meist Schneckenpumpen eingesetzt werden, die allerdings hinsichtlich ihrer Fördermenge von den Druckverhältnissen im Schmelzeneinlaufbereich ihrer Pumpenrohre und damit von der jeweiligen Förderhöhe abhängig sind,
was bei den während des Betriebes stark schwankenden Schmelzenspiegelhöhen im Schmelzenspeicherraum der Schmelzenöfen zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Dosierbarkeit der Pumpenfördermengen führt
Aus der US 4 398 589 A Ist auch schon eine Pumpvorrichtung fur flussiges Metall bekannt, die nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeitet und bei der die Fördermenge mittels einer Rückführung geregelt werden kann Allerdings muss hier die Pumpvomchtung ausserhalb des Schmelzofens angeordnet sein, was zu beträchtlichen wärmetechnischen Schwierigkeiten führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schmelzenentnahmevorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die sich durch ihre von Schmelzenniveau3nderungen weitgehend unabhängigen Forderlelstungen auszeichnet
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Schmelzenförderpumpe eine Ladeeinrichtung zum Konstanthalten der Förderhöhe vorgeordnet ist, welche Ladeeinrichtung einen das Pumpenrohr mit dem Schmeizeneinlauf aufnehmenden Ladebehälter und eine den Ladebehälter bis zu einem die Ladehöhe bestimmenden Schmelzenüberlauf schmelzenbefullbare Ladepumpe umfasst,
wobei die Förderleistung der Ladepumpe die der Forderpumpe übersteigt Diese Ladeeinnchtung mit ihrem Ladebehälter und der Ladepumpe sorgt während des Entnahmebetriebes durch die Schmeizenbefüllung des Ladebehälters bis zum Schmeizenüberlauf für gleichbleibende Druckverhältnisse im Schmelzeneinlaufbereich der Schmetzenförderpumpe. so dass auch bei äusseren Schmelzenniveauschwankungen fur die Schmelzenförderpumpe eine konstante, die Druckverhältnisse bestimmende Schmetzenniveauhöhe, die Ladehohe,
wirksam ist und es daher auch unabhängig von den Jeweiligen Schmelzenspiegelhöhen im Speicherraum der Schmelzen- öfen zu einer konstanten Förderhöhe für die Schmelzenförderpumpe und damit zur gewünschten genauen Dosierbarkeit der Fördermengen kommt Der Überlauf selbst wird im Bereich des maximalen Schmeizenniveaus liegen, um die Druckverhältnisse an die tatsächlichen Gegebenheiten anzupassen und das Einhalten unnötiger Ladehohen zu vermelden Die Ladepumpe ist ausserdem auf die Forderpumpe abzustimmen, damit einerseits ein ausreichender Schmelzenüber- schuss in den Ladebeh lter gefördert wird, um bei einer Schmelzenentnahme über die Schmelzenförderpumpe ein Absinken des Schmelzenspiegels innerhalb des Ladebehälters unter den Schmelzenüberlauf auszuschliessen,
anderseits aber auch mit einem möglichst geringen Schmelzenuberlauf eine konstante Förderhöhe sicherstellen zu können. Dabei lassen sich als Schmelzenförderpumpe und als Ladepumpe alle geeigneten Forderpumpen einsetzen und es ergeben sich auch verschiedenste Ausgestaltungsmoglichkelten für die Ladeeinrichtung selbst.
So kann beispielsweise der Ladebehälter aus einer den Schmelzeneinlauf umgebenden Kammer mit einer unteren Ansaugöffnung und einem hochragenden, den Schmeizenüberlauf bildenden Steigrohr bestehen und die Ladepumpe einen im Ansaugöffnungsbereich sitzenden Laderotor aufweisen Es kommt zu einer kompakten Baueinheit von Schmeizenforderpumpe und Ladeeinrichtung, wobei das Steigrohr hinsichtlich des Strömungsquerschnittes unter Berucksichtigung der Gefahr erstarrungsbedingter Verstopfungen u. dgl möglichst klein bemessen sein wird.
Um auf einfache Weise zu verhindern, dass bei Pumpenstillstand die Schmelzenspiegelhöhe Innerhalb des Ladebehälters bis zur jeweiligen Schmeizenspiegelhohe im Spetcherraum absinkt, was ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand für ein Vorbefullen des Ladebehälters vor der eigent-
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saugöffnung ein Ruckstromventil mit einem die Ansaugöffnung gegensinnig zur Ansaugrichtung verschliessenden Ventilkörper zugeordnet, so dass bei stehender Ladepumpe das Rúckströmventil die Ansaugöffnung schliesst und ein Ausfliessen der Schmelze aus dem Ladebehälter verhindert,
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wodurch auch zu Entnahmebeginn im wesentlichen ungeänderte Druckverhaltnisse bzw.
Ladehöhen sichergestellt sind
Als Ventilkörper des Rückströmventils konnen geeignete Ventilplatte od. dgl in entsprechenden Ventilgehäusen eingesetzt sein, vorteilhafterweise ist es aber auch möglich, dass der oberhalb der Ansaugöffnung hubverstellbar angeordnete Laderotor selbst den Ventilkörper bildet, so dass der sich bei einer Antriebsdrehung anhebende Laderotor die Ansaugöffnung freigibt und der antriebslos Laderotor beim gewichtsbedingten Absinken die Ansaugöffnung wieder verschliesst
Eine zweckmässige Konstruktion ergibt sich, wenn der Ladebehälter koaxial zum Pumpenrohr angeordnet ist, was die Ausbildung von Ladekammer und Steigrohr als abgestuftes Rohrstück erlaubt.
Grundsätzlich spielt es keine Rolle, nach welchem Funktionsprinzip Förder-und/oder Ladepumpe arbeiten, wobei allerdings eine koaxiale Anordnung von Pumpen- und Laderotor Vorteile mit sich bringt. So kann die Pumpenwelle nach unten aus dem Pumpenrohr herausgeführt sein und mit ihrem vorragenden Ende als Antriebswelle für den Laderotor dienen, womit ein gemeinsamer Antrieb für beide Pumpen gegeben ist.
Selbstverständlich kann aber auch der Laderotor auf einer eigenen, durch die hohle Pumpenwelle geführten Antriebswelle sitzen, wodurch eine grössere Anpassbarkeit der Ladepumpenleistung an die jeweiligen Gegebenheiten erreicht wird
Eine weitere zweckmässige Ausgestaltungsmöglichkeit der Ladeeinrichtung besteht darin, dass der Ladebehälter zwei Teilbehälter, einen das Pumpenrohr aufnehmenden, bodenseits ge-
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Strömungsverbindung stehen und der Befüllteil den Schmelzenuberlauf bildet Hier sorgt der Ladeteil für die konstante Ladehöhe und dieser Ladeteil verhindert gleichzeitig durch seinen geschlossenen Boden ein Absinken dieser Ladehöhe bel Pumpenstillstand, so dass im wesentlichen auch stets eine konstante Förderhöhe gewährleistet ist Der Befüllteil mit der Ladepumpe sichert die Befüllung bzw.
Schmelzenbeaufschlagung des Ladeteils mit entsprechendem Schmel- zenüberschuss, so dass sich wiederum von äusseren Schmelzenniveauschwankungen unabhängige, gleichbleibende Druckverhältnisse für die Schmelzenförderpumpe ergeben
Eine zweckmässige Baueinheit entsteht wiederum, wenn Ladeteil und Befüllteil koaxial zum Pumpenrohr angeordnet sind und der Befüllteil den Ladeteil umgibt, wobei die Ladepumpe einen unterhalb des Ladeteils, auf einer aus dem Ladeteil herausgefuhrten Antriebswelle sitzenden Laderotor aufweist.
Hier geht der Befüllteil nach innen in den Ladeteil über und bildet mit seiner oberen Randkante nach aussen den Schmeizenüberlauf. Als Antriebswelle für die Ladepumpe kann das untere Ende der Pumpenwelle genutzt werden, es kann aber auch eine durch die hohle Pumpenwelle hindurchgeführte eigene Antriebswelle für den Laderotor vorgesehen sein.
Sind nach einer weiteren konstruktiven Lösung Ladeteil und Befüllteil nebeneinander angeordnet und weist die Ladepumpe des Befüllteils eine zur Pumpenwelle parallele Antriebswelle mit einem unteren Laderotor auf, kann als Ladepumpe eine von der Schmelzenförderpumpe vollkommen unabhängige Pumpeinrichtung vorgesehen sein, die eine Optimierung des Ladebetriebes, beispielsweise durch ein Vorfüllen des Befüllteils vor dem Entnahmebeginn u. dgl, ermöglicht
Um weitgehend gleiche Bauteile verwenden zu können, nimmt der Befüllteil eine der Schmelzenförderpumpe ähnliche Pumpe als Ladepumpe auf, deren Schmeizenauslauf vorzugsweise in den Ladeteil ausmündet, was mit im wesentlichen gleichen Pumpeneinrichtungen zu einem einwandfreien Ladebetrieb für die Entnahmevorrichtung führt.
Um eine unmittelbar einem Schmelzenofen zugehorende Entnahmevorrichtung zu erreichen, kann der Ladebehälter in einen Schmeizenofen eingebaut sein, wobei der Ladeteil eine vom Speicherraum des Schmeizenofens abgetrennte, über den Befüllteil an den Speicherraum angeschlossen Entnahmekammer bildet.
Damit ist die Ladeeinnchtung in einem Schmelzenofen integrierbar und sichert hier der in den Ladeteil eingesetzte Schmeizenförderpumpe die gewünschen konstanten Förderhöhen
Dabei kann im Ladeteil eine Schmeizenniveau-Messeinrichtung vorgesehen und der Ladepumpenantrieb in Abhängigkeit vom Schmetzenniveau des Ladeteils ansteuerbar sein, so dass sich eine genau an die Entnahmebedingungen anpassbare Ladeeinrichtung installieren lässt
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise näher veranschaulicht, und zwar zeigen die
Fig 1 bis 7 sieben Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Schmelzenentnahmevor- richtung jeweils an Hand eines Axialschnittes.
Eine Schmetzenentnahmevomchtung zur Beschickung von Giessmaschinen od dgl. weist eine in das Schmeizenbad S eines nicht weiter dargestellten Schmeizenofens eintauchende Schmel- zenförderpumpe 1 auf, die aus einem Pumpenrohr 2 mit einem unteren Schmeizeneinlauf 3 und einem oberen Schmeizenauslauf 4 und einer innerhalb des Pumpenrohres 2 verlaufenden, über einen nicht weiter dargestellten Antriebsmotor antreibbaren Pumpenwelle 5 mit einer Förderschnecke oberhalb des Schmelzeneinlaufes 3 als Pumpenrotor 6 besteht,
so dass bei Drehung der Pumpenwelle 5 Schmelze durch den Schmelzeneinlauf 3 angesaugt und über das Pumpenrohr 2 bis zum Schmelzenauslauf 4 hochgefördert wird
Um eine von den Schmeizenniveauschwankungen des Schmetzenbades S zwischen einem maximalen Schmetzenniveau 0 und einem minimalen Schmeizenniveau U weitgehend unabhängige Schmelzenförderung und damit eine einwandfrei dosierbare Schmelzenentnahme sicherzustellen, ist der Schmeizenförderpumpe eine Ladeeinnchtung 7 zum Konstanthalten der Förderhöhe vorgeordnet, welche Ladeeinnchtung einen das Pumpenrohr 2 mit dem Schmelzeneinlauf 3 aufnehmenden Ladebehälter 8 und eine den Ladebehälter bis zu einem die Ladehöhe bestimmenden Schmelzenüberlauf 9 schmelzenbefüllbare Ladepumpe 10 umfasst,
so dass durch die Ladeeinrichtung 7 für die Schmeizenförderpumpe 1 eine sich durch die Höhendifferenz zwischen Schmelzenauslauf 4 und Schmetzenuberlauf 9 ergebende konstante Forderhöhe h sichergestellt ist, wobei der Oberiauf 9 im Bereich des maximalen Schmelzenniveaus 0 des Schmeizenbades S liegt
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig 1 besteht der Ladebehälter 8 aus einer den Schmeizeneinlauf 3 umgebenden Kammer 11 mit einer unteren Ansaugöffnung 12 und einem hochragenden, den Schmelzenuberlauf 9 bildenden Steigrohr 13.
Kammer 11 und Steigrohr 13 sind zum Pumpenrohr 2 koaxial und die Ladepumpe 10 weist einen zum Pumpenrotor 6 ebenfalls koaxialen Laderotor 14 auf, der unterhalb des Pumpenrohres 2 im Bereich der Ansaugöffnung 12 auf der nach unten aus dem Pumpen rohr herausgeführten Pumpenwelle 5 sitzt Wird die Schmelzenforderpumpe in Betrieb genommen, erfolgt gleichzeitig mit dem Pumpenrotor 6 auch der Antrieb der Ladepumpe 10, die uber Ihren Laderotor 14 Schmelze aus dem Schmeizenbad S in die Kammer 11 fördert und In ihrer Leistung so dimensioniert ist,
dass trotz der durch die Schmeizenförderpumpe 1 abgeförderten Schmeizenmenge ein Schmelzenüberschuss durch das Steigrohr 13 zum Oberlauf 9 hochgefördert und zum Überströmen und Rückfliessen In das Schmelzenbad gebracht wird Dadurch ergibt sich im Bereich des Schmeizeneinlaufes 3 der Schmelzenförderpumpe 1 stets eine durch die Höhe des Schmeizenüberlaufes 9 bestimmte Ladehöhe, die für eine konstante Förderhöhe h sorgt und die Fördermenge der Schmelzenförderpumpe 1 unabhängig vom jeweiligen Schmeizennieveau des Schmizenbades macht
Um bei Pumpenstillstand ein Absinken des Schmelzenniveaus Im Steigrohr 13 zu verhindern und dadurch Im Anfangsbereich einer Schmelzenentnahme Schwankungen der Förderhöhe zu vermeiden,
ist gemäss den Ausführungsbeispielen nach Fig 2 und 3 der Ansaugöffnung 12 ein Ruckströmventil 15 zugeordnet, das mit einem die Ansaugöffnung 12 gegensinnig zur Ansaugnchtung verschliessenden Ventilkörper 16, der ein Teil des hubverstellbar angeordneten Laderotors 14 (Fig. 2) oder eine eigene Ventilplatte 17 (Flg.
3) sein kann, bei einer Unterbrechung des Ladepumpenbetriebes ein Ruckströmen der Schmelze aus dem Steigrohr 13 unterbindet Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig 4 umfasst der Ladebehalter 8 der Ladeeinrichtung 7 zwei Teilbehälter, einen das Pumpenrohr 2 aufnehmenden, bodenseits geschlossenen Ladeteil18 und einen die Ladepumpe 10 aufnehmenden, die untere Ansaugöffnung 12 aufweisenden Befulltell 19, wobei der Befüllteil und der Ladeteil über eine Überströmkante 20 miteinander in Strömungsverbindung stehen und der Befüllteil 19 den Schmeizenüberlauf 9 bildet.
Hier wird aus dem Schmelzenbad S über die Ladepumpe 10 Schmelze in den Befüllteil 19 gepumpt, bis sie einerseits über die Überströmkante 20 den Ladeteil 18 befüllt und anderseits über den Schmelzenuberlauf 9 In das Schmeizenbad zurückfliesst. Dadurch wird wiederum über den Schmelzenüberlauf 9 die konstante Förderhöhe h für die Schmelzenentnahme sichergestellt und zudem verhindert der Ladeteil 18 ein Absinken der Ladehöhe unter das durch die Oberströmkante 20 vorbestimmte Mass
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auch während eines Pumpenstillstandes
Das Ausführungsbeispiel nach Fig.
5 zeigt ebenfalls einen Ladebehalter 8 mit einem Ladeteil 18 und einem Befullteil 19, wobei Lade- und Befüllteil nebeneinander angeordnet sind und über eine Uberströmkante 20 miteinander in Strömungsverbindung stehen. Der Ladeteil wird über den Befullteil schmelzenbefullt und der Befullteil 19 bestimmt mit seinem Schmeizenüberlauf 9 die konstante Forderhöhe h fur die Schmelzenentnahme Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig 4, gemäss dem die Ladepumpe 10 einen unterhalb des Ladeteils am verlängerten Ende 21 der Pumpenwelle 5 sitzenden Laderotor 14 aufweist, ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig 5 eine zur Schmeizenförderpumpe 1 parallele Ladepumpe 10 mit eigener Antriebswelle 22 und geeignetem Laderotor 14 im Befüllteil 19 eingesetzt,
so dass durch eine eigenständige Ladepumpensteuerung der Ladebetrieb exakt an den Entnahmebetrieb angepasst werden kann
In Fig 6 ist ein zum Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 5 ähnliches Ausführungsbeispiel mit nebeneinander angeordneten Lade- und Befullteilen 18,19 vorgsehen, wobei die Möglichkeit angedeutet Ist, als Ladepumpe 10 eine mit der Förderpumpe 1 gleiche Pumpe 23 einzusetzen, deren Schmelzenauslauf 4 in den Ladeteil 18 ausmündet
Wie in Fig.
7 angedeutet, kann die Ladeeinrichtung 7 auch unmittelbar in einen Schmelzenofen 24 eingebaut sein, wobei der Ladebehalter 8 der Ladeeinrichtung 7 in den Speicherraum 25 des Schmelzenofens 24 integriert ist und mit seinem Ladeteil 18 eine vom Speicherraum 25 abgetrennte, über den Befüttteif 19 an den Speicherraum 25 angeschlossene Entnahmekammer bildet Auch hier gibt es zwischen Ladeteil 18 und Befullteil 19 eine Überströmkante 20, die das Soll niveau in der Entnahmekammer bestimmt, und der Befullteil 19 bildet mit seiner Oberkante einen Schmelzenüberlauf 9 für den Schmelzenrücklauf in den Speicherraum 25 bei einer Uberfullung.
Die Ladepumpe 10 fördert Schmelze aus dem Speicherraum 25 in den Befu lItei I 19, von wo diese Schmelze über die Überströmkante 20 in den Ladeteil 18 gelangt und fur die Schmelzenentnahme durch die Forderpumpe 1 auf einem weitgehend konstanten Schmelzenniveau gehalten wird, das wiederum für eine konstante Förderhöhe h sorgt Ist in der Entnahmekammer eine Schmetzenniveau-Messeinrichtung 26 eingesetzt, kann die Ladepumpe 10 hinsichtlich ihres Antriebes in Abhängigkeit vom Schmelzniveau der Entnahmekammer gesteuert werden, so dass eine Feinabstimmung des Ladebetriebes an den Entnahmebetrieb möglich ist
PATENTANSPRÜCHE :
1 Schmeizenentnahmevorrichtung für Schmelzenöfen zur Beschickung von Giessmaschinen mit einer Schmeizenförderpumpe aus einem einen unteren Schmeizeneinlauf und einen oberen Schmeizenauslauf bildenden Pumpenrohr und einer innerhalb des Pumpenrohres verlaufenden, einen Pumpenrotor tragenden Pumpenwelle, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmeizenförderpumpe (1) eine Ladeeinnchtung (7) zum Konstanthalten der Förder- höhe (h) vorgeordnet Ist, welche Ladeeinrichtung (7) einen das Pumpenrohr (2) mit dem
Schmelzeneinlauf (3) aufnehmenden Ladebehälter (8) und eine den Ladebehälter (8) bis zu einem die Ladehöhe bestimmenden Schmeizenüberlauf (9) schmeizenbefullbare Lade- pumpe (10) umfasst,
wobei die Forderleistung der Ladepumpe (10) die der Forderpumpe (1) ubersteigt.