Vorrichtung zur dosierten Abgabe schmelzflüssiger Metalle aus einem Behälter Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur dosierten Abgabe schmelzflüssiger Metalle, ins besondere solcher mit mittlerer Schmelztemperatur wie Aluminium, Magnesium und Zink und deren Legierungen, die aus einem Behälter, insbesondere einem Warmhalte- oder Schmelzofen in ein Zwischen- gefäss gefördert werden.
Es ist bekannt, beim Betrieb von Kaltkammer- Druckgiessmaschinen das schmelzflüssige Metall aus einem Tiegel bzw. Warmhalte- oder Schmelzofen in die Kaltkammer umzuschöpfen, bevor mit dem Gies- sen begonnen wird. Es wurden bereits Maschinen zum automatischen Schöpfen des Metalls entwickelt, um das Schöpfen von Hand zu ersparen. Ferner sind Einrichtungen bekannt geworden, bei denen das schmelzflüssige Metall einem Tiegel mittels Druck gas, Unterdruck oder durch Spezialpumpen entnom men wird.
Allen diesen Einrichtungen haften jedoch den Be triebsablauf hemmende und die Qualität des Endpro duktes mindernde Faktoren an, die auf Oxydbildung im Förderrohr, erhöhte Störanfälligkeit der Ventile im Schmelzbad, Notwendigkeit einer Rohrbeheizung usw. beruhen.
Die Oxydbildung im Förderrohr erklärt sich dar aus, dass zwischen den einzelnen Fördervorgängen beim Absinken des Badspiegels im Förderrohr Luft sauerstoff in das Rohr eintreten kann, was Oxydbil- dung und damit Verschmutzung des zu vergiessenden Metalls und damit Ausschuss zur Folge hat.
Zur Vermeidung dieser Oxydbildung im Förder- rohr wurde bereits vorgeschlagen, das Rohr zwischen den einzelnen Fördervorgängen mit flüssigem Metall gefüllt zu halten. Das ist jedoch nur möglich, wenn das Rohr beheizt wird und z. B. durch Ventile, die innerhalb des Bades liegen, abgeschlossen wird. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass es ausserordent- lich schwierig ist, solche Ventile längere Zeit hin durch betriebstüchtig zu erhalten, insbesonders wenn es sich um höhere Temperaturen und aggressive Schmelzen handelt.
Die Rohrbeheizung ist dann unbedingt erforder lich, wenn das Rohr zwischen den Fördervorgängen mit ruhender Schmelze gefüllt bleiben muss, oder wenn das Rohr nur intermittierend gefüllt wird.
Zur genauen Dosierung der zu vergiessenden Menge an Schmelze, wie sie für jeweils einen Giess- vorgang erforderlich ist, ist eine Messvorrichtung not wendig. Solche an sich bekannte Einrichtungen sind, wie die Erfahrung gezeigt hat, für die Praxis zu kom pliziert, weil sie störanfällig und auch unwirtschaft- lich sind, insbesonders, wenn zusätzliche Ventile in nerhalb der Schmelze und eine Beheizung des Förder- rohres unumgänglich ist.
Ein weiterer Nachteil dieser bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen zur auto matischen dosierten Abgabe von schmelzflüssigen Metallen ist auch darin zu erblicken, dass sich in einem zu wenig bewegten Bad ein Temperaturgefälle ausbildet, beispielsweise zwischen der beheizten Tie- gelwand und der Tiegelmitte, oder auch dann, wenn die Schmelze unterschiedlich lange im Förderrohr steht.
Diese Nachteile vermeidet die Erfindung. Zu die sem Zweck ist die Vorrichtung zur dosierten Abgabe schmelzflüssiger Metalle, insbesonders solcher mit mittlerer Schmelztemperatur wie Aluminium, Ma gnesium, Zink und deren Legierungen, die aus einem Behälter, insbesonders einem Warmhalte- oder Schmelzofen durch ein Speiserohr in ein oberhalb des Badspiegels des Behälters angeordnetes Zwischen- gefäss mit Ausgussstutzen mittels einer im Behälter angeordneten Pumpe gefördert werden, derart ausge- bildet, dass ausser dem Speiserohr, das die ventillose Pumpe mit dem Zwischengefäss verbindet,
ein diesem Speiserohr benachbartes Rücklaufrohr vorgesehen ist, das einerseits in den unteren Teil des Zwischenge- fässes und andererseits in den Behälter mündet.
Das geschmolzene Metall wird mittels der Pumpe in ständigem Umlauf durch das Speiserohr und das Rücklaufrohr gehalten. Die Temperatur innerhalb dieses Umlaufweges gleicht sich dadurch weitgehend aus. Um die Temperatur des Metalls in den beiden Rohren noch genauer gleich zu halten, können die beiden Rohre gut wärmeleitend miteinander verbun den sein. Hierzu können die Rohre von einem ge meinsamen Mantel umschlossen sein.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung und weiterer Ausgestaltung derselben dient eine Zeich nung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt.
Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch eine Vorrich tung zur automatischen, dosierten Abgabe schmelz flüssiger Metalle aus einem Tiegel.
Fig. 2 stellt das in Fig. 1 gezeichnete Zwischen- gefäss 7 in vergrössertem Massstab mitsamt einer mit radioaktiven Strahlen arbeitenden Füllstandsmessein- richtung dar.
In Fig. 3a, <I>b</I> und c sind drei mögliche Ausfüh rungsformen für das von einem gemeinsamen Mantel umschlossene Speise- und Rücklaufrohr im Quer schnitt gezeigt.
Fig. 4 zeigt ein vor der Ansaugöffnung der Pumpe angeordnetes Schutzblech 11, das die Aufgabe hat, Verunreinigungen, wie Schlacke, Schlamm und dgl. von der Ansaugöffnung der Pumpe fernzuhalten.
Aus den Zeichnungen, insbesondere aus Fig.1, ist ersichtlich, dass gemäss der Erfindung in einem die Schmelze 2 enthaltenden Tiegel bzw. einem Warm halte- oder Schmelzofen 1 die ventillose Förderpumpe 3 angeordnet ist. Sie wird durch einen geeigneten Motor 5 über die Welle 4 angetrieben. Ausserhalb des Tiegels 1 und oberhalb seines Badniveaus ist ein Zwischengefäss 7 angeordnet, das mit dem Tiegel 1 durch ein Doppelrohr, bestehend aus einem Speise rohr 6 und dem Rücklaufrohr 8 leicht auswechsel bar verbunden ist.
Das Zwischengefäss 7 ist mit einer an sich bekannten Füllstand-Messeinrichtung 12, 13 versehen. Der Auslaufstutzen 10 dient zum Vergies- sen der Schmelze über eine Giessrinne 15, z. B. in eine Giessform 16. Durch den Rohrstutzen 9 kann Schutzgas in den über der Schmelze des Gefässes 7 befindlichen Raum eingeleitet werden.
Der Flüssigkeitsstand in dem Zwischengefäss 14 wird bei dem ständigen Umlauf der Metallschmelze einerseits durch die Drehzahl und damit die Förder- höhe der Pumpe und andererseits durch die Höhe des Badspiegels im Behälter 1 bestimmt.
Um eine konstante Höhe des Badspiegels im Zwi- schengefäss zu erzielen, kann erfindungsgemäss eine Regeleinrichtung vorgesehen werden, die aus einer Füllstandsmesseinrichtung und einer von dieser ge steuerten Vorrichtung zur Beeinflussung der Dreh zahl des Antriebsmotors 5 der Pumpe 3 besteht.
Zur Messung des Füllstandes im Zwischengefäss 7 kann in an sich bekannter Weise eine radioaktive Strah lenquelle 12 und ein auf radioaktive Strahlen anspre chender Empfänger 13 dienen, wobei die vom Füll stand abhängige Durchlässigkeit des Zwischengefäs- ses für radioaktive Strahlen zur Ermittlung des Füll standes ausgenutzt ist.
Durch eine solche Regeleinrichtung kann der Flüssigkeitsspiegel im Zwischengefäss z. B. auf der Höhe x (Fig. 2) unterhalb des Ausgussstutzens 10 konstant gehalten werden. Es sei erwähnt, dass an der Zeichnung die Strahlenquelle 12 und der Empfänger 13 nur rein schematisch, d. h. ohne eine Aussage über die wirkliche Anordnung dieser Teile angedeutet ist.
In einem Giessvorgang ist dann die Drehzahl der Pumpe bzw. des Pumpenmotors 5 um einen durch Er fahrung festgestellten konstanten Betrag zu erhöhen, durch den der Flüssigkeitsspiegel über den Ausguss- stutzen z. B. auf den Wert y erhöht wird.
Bei Verwendung eines Druckluftmotors zum An trieb der Pumpe kann dies beispielsweise dadurch ge schehen, dass zu der durch die Regeleinrichtung ein gestellten Druckluftzufuhr dem Motor z. B. durch Öffnung eines entsprechenden Ventiles zusätzlich Druckluft zugeführt wird. Bei anderen Antrieben der Pumpe können sinngemäss entsprechende Mittel an gewendet werden. Insbesondere bei Giessvorgängen, die nur eine kurze Zeit in Anspruch nehmen, kann die zusätzliche Erhöhung der Drehzahl bzw. die Be schleunigung des Pumpenmotors durch eine Schalt uhr auf eine vorbestimmte Dauer begrenzt werden.
Eine andere Möglichkeit zur selbsttätigen Durch führung eines Giessvorganges besteht erfindungsge- mäss darin, dass die Füllstand-Regeleinrichtung so eingerichtet wird, dass der Regelungssollwert X sprunghaft verändert, z. B. zur Einleitung des Giess- vorganges von dem Wert x auf den Wert y erhöht und zur Beendigung des Giessvorganges wieder auf den Wert y abgesenkt werden kann.
Dies kann z. B. in der Weise erreicht werden, dass zwei unabhängig voneinander einstellbare Füllstand- Messeinrichtungen, etwa zwei Strahlungsquellen 12 mit je einem Empfänger 13 vorgesehen werden. Die zum Giessen dienenden sprunghaften Änderungen des Füllstand-Sollwertes können dann durch Um schaltung von der einen auf die andere Füllstand- Messeinrichtung erfolgen. Auch in diesem Fall kann die Einschaltung des Sollwertes x zur Beendigung eines Giessvorganges durch eine Schaltuhr erfolgen,
die gleichzeitig mit der Einschaltung des oberen Soll wertes y beim Eintreffen einer Giessform 16 unter den Ausgussstutzen 10 bzw. einer unter diesem Stut zen angeordneten Giessrinne 15 in Lauf gesetzt wurde.
Unter Umständen ist es auch möglich, die Been digung eines Giessvorganges abhängig von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Eingussöffnung der Giessform etwa mit Hilfe einer Fotozellenanordnung einzuleiten. Durch die Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, dass zufolge der durch die Förderpumpe 3 bewirkten Umwälzung der Schmelze das Speiserohr 6 und das Rücklaufrohr 8 stets mit Schmelze von Nenntemperatur gefüllt sind. Das Speiserohr 6, das Rücklaufrohr 8 und das Zwischengefäss 7 können zur Vermeidung von Temperaturverlusten mit einer Wärmeisolation 14 versehen sein.
Unabhängig vom Badstand im Tiegel 1 behält die Schmelze im Zwischengefäss 7 stets die gleiche Ni veauhöhe, wodurch die Ausgangshöhe für den Beginn des Giessvorganges stets die gleiche bleibt.
Das mittels der Pumpe 3 kontinuierlich durchge führte Umwälzen der Schmelze zwischen dem Tiegel 1 und dem Zwischengefäss 7 durch das Speiserohr 6 und das Rücklaufrohr 8 wirkt sich ausserordentlich vorteilhaft dadurch aus, dass sowohl die Rohrbehei- zung entfallen kann, als dass auch in den stets mit Schmelze gefüllten Rohrleitungen keine Oxydbildung, die zu Verschmutzungen und schliesslich zu Verstop fungen führt, stattfinden kann;
ferner wird durch das ständige Umwälzen der Schmelze auch die Bildung eines Temperaturgefälles innerhalb der Rohre 6 und 8 und in dem Tiegel 1 weitgehend verhütet, was sich auf die Qualität der Gussstücke günstig auswirkt. Weil bei diesem Verfahren die Pumpe ständig durch läuft, wird auch die Gefahr einer Verstopfung inner halb des Pumpengehäuses wesentlich herabgesetzt. Auch ist es sehr vorteilhaft, dass die Drehzahlerhö hung der Pumpe, die zur Einleitung des Giessvorgan- ges erforderlich ist, nur eine verhältnismässig geringe, zu sein braucht.
Beachtlich ist ferner der geringe Schutzgasverbrauch, da nur der Raum über der Schmelze im Zwischengefäss 7 leicht begast werden muss. Besonders vorteilhaft ist die leichte Auswech selbarkeit des als Doppelrohr ausgebildeten Steigroh res 6 und Rücklaufrohres 8, da diese Rohre leicht lösbar mit dem Pumpengehäuse einerseits und dem Zwischengefäss andererseits verbunden sind. Von grösster Bedeutung ist jedoch die genaue Dosierung der Schmelze. Diese erfolgt unabhängig von dem Badstand im Tiegel 1, wie schon beschrieben wurde.
Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Aus führungsbeispiel gebunden, sondern kann in man cherlei Hinsicht abgewandelt werden. So kann z. B. die Pumpe anders ausgeführt und angeordnet sein. Ebenso kann statt einer auf der Ausnutzung radioak tiver Strahlung beruhender Füllstands-Messeinrich- tung auch eine andere, diesem Zweck dienende An ordnung Verwendung finden.