CH542012A - Einrichtung zum Fördern von schmelzflüssigem Material aus einem Tiegel - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Fördern von schmelzflüssigem Material aus einem Tiegel mit einer Kolbenpumpe einstellbarer Fördermenge, die eine unterhalb des Niveaus der Schmelze liegende Speiseöffnung aufweist, in einen Speisekanal zu einem Punkt über dem Niveau des im Tiegel vorrätigen, schmelzflüssigen Materials.



   Solche Einrichtungen werden insbesondere zur Speisung der Schussbüchsen von Kaltkammer-Druckgiessmaschinen verwendet.



   Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art hat es sich als Nachteil erwiesen, dass infolge Absinkens des Materialniveaus mit fortschreitender Entnahme der Schmelze aus dem Tiegel die aus dem Giesskanal austretende Schmelzmenge bei jedem Kolbenhub kleiner wird.



   Ziel der Erfindung ist, diesen Nachteil zu beheben und eine Einrichtung zu schaffen, die eine gleichbleibende Dosiergenauigkeit der Kolbenpumpe gewährleistet.



   Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Kolbenpumpe eine Hubbegrenzungsvorrichtung zugeordnet ist, welche in Abhängigkeit einer Veränderung des Materialniveaus im Tiegel eine gegensinnige, proportionale Ver änderung des Pumphubes der Kolbenpumpe bewirkt.



   Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Einrichtung zum Fördern von schmelzflüssigem Material aus einem Tiegel und eine Schussbüchse einer Druckgiessmaschine teils im Schnitt, teils in Ansichtdarstellung,
Fig. 1A ein Detail der Fig. 1 im grösseren Massstab und
Fig. 2 eine modifizierte Einrichtung zum Fördern von schmelzflüssigem Material aus einem Tiegel und eine Schussbüchse einer Druckgiessmaschine teils im Schnitt, teils in Ansicht.



   Gemäss den Fig. 1 und 2 sitzt in einem Gehäuse 1 ein Tiegel 2, in welchem sich Metallschmelze 3 befindet. Im Raum zwischen Gehäuse 1 und Tiegel 2 ist eine Heizvorrichtung 4 angeordnet. Der Tiegel 2 weist eine Überdekkung 5 auf, in welcher eine nicht dargestellte Öffnung für die Beschickung des Tiegels mit Schmelze vorgesehen ist. An der Überdeckung 5 ist ein in den Tiegel 2 ragender Pumpenkörper 6 einer Pumpe 14 abgestützt. Im Pumpenkörper 6 erstreckt sich ein Zylinderraum 7 senkrecht nach unten. Parallel daneben erstreckt sich ein Speisekanal 8 nach oben. Am unteren Ende des Pumpenkörpers ist der Zylinderraum 7 mit dem Speisekanal 8 durch einen waagrechten Verbindungskanal 9 verbunden. Zylinderraum 7, Verbindungskanal 9 und aufsteigender Speisekanal 8 sind im Pumpenkörper ausgebildet.



   Im Zylinderraum 7 ist ein Kolben 10 auf und ab bewegbar geführt, der in der Fig. 1 in seiner oberen Endstellung dargestellt ist. Unterhalb des Kolbens 10, in dessen oberem Totpunkt und gleichzeitig unter dem Niveau der Schmelze 3 befinden sich eine oder mehrere Speiseöffnungen 11 im Pumpenkörper, welche das Innere des Tiegels mit dem Zylinderraum 7 verbinden. Oberhalb des Kolbens 10, in dessen obe rem Totpunkt weist der Pumpenkörper 6 eine grössere Boh rung als der grösste Durchmesser des Kolbens 10 auf. Aus deren Bereich leiten Öffnungen 12 in den Tiegel 2.



   Der Speisekanal ist in seinem unteren Teil zu einer Kam mer 13 erweitert, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des Zylinderraumes 7 entspricht und die etwa so lang ist wie der letztere, so dass ihr Volumen dem grösstmöglichen Hub volumen der Pumpe 14 weitgehend entspricht. Der Speise kanal 8 erstreckt sich nach oben bis über das höchste Niveau der Schmelze 3 hinaus und ist an seinem oberen Ende mit einem Zufuhrkanal 15, der schräg nach oben und aussen führt, verbunden. Der Zufuhrkanal 15 endet oberhalb eines auf der Schussbüchse 16 einer nicht dargestellten Druckgiessmaschine im Bereich ihrer Öffnung aufgesetzten Trichters 17.



   Der Kolben 10 der Pumpe 14 ist mittels einer Kupplung 18 mit einer Kolbenstange 19 eines in einem Hydraulikzylinder 20 verschiebbaren Kolbens gekuppelt. Der Hydraulikzylinder 20 ist an einem Gestell 21 abgestützt, das auf der Überdeckung 5 angebracht ist. An der einen Säule 22 des Gestelles 21 ist ein Anschlag 23 längs der Säule verstellbar angebracht. Die Kolbenstange 19 trägt eine Platte 24, die mit dem Anschlag 23 zusammenwirkt, wodurch die obere Begrenzung des Hubes der Pumpe 14 festgelegt wird. Dem Hydraulikzylinder 20 zugeordnet sind eine Hydraulikpumpe 25, ein magnetisch betätigbares Vierwegventil 26 mit einer am elektrischen Steuersystem 49 der ganzen Anlage angeschlossenen Magnetspule 27 und einer das Vierwegventil in seine Ausgangsstellung drängenden Feder 28, sowie ein Tank 29 für das Hydraulikmedium. Eine Saugleitung 30 führt aus dem Tank 29 zur Pumpe 25.

  Vom Vierwegventil 26 führen einerseits eine Druckleitung 31 zur Pumpe 25 und eine Rückleitung 32 zum Tank und anderseits zwei Speiseleitungen 33, 34 zum Hydraulikzylinder 20.



   Die untere Begrenzung des Hubes der Pumpe 14 kann auf verschiedenen Arten erfolgen und die Fig. 1 und 2 zeigen zwei besonders geeignete Hubbegrenzungsvorrichtungen hierzu.



   Die Hubbegrenzungsvorrichtung 50 nach Fig. 1 weist ein im Abstand über der Überdeckung 5 liegendes Übersetzungsgetriebe 35 auf, das in einem am Gestell verschiebbar befestigten Kasten 36 untergebracht ist. Das Getriebe 35 besitzt eine erste senkrecht angeordnete Zahnstange 37, die oben aus dem Kasten 36 ragt und auf und ab bewegbar geführt ist.



  Am unteren Ende der Zahnstange 37 greift eine Feder 38 an, welche die Zahnstange in ihre obere Endlage drängt. Parallel und im Abstand neben der ersten Zahnstange 37 befindet sich eine zweite Zahnstange 39, die ebenfalls auf und ab bewegbar geführt ist und mit ihrem unteren Ende aus dem Kasten 36 ragt. Die beiden Zahnstangen 37 und 39 stehen über einem Satz Zahnräder 40 in Antriebsverbindung miteinander. Die Zahnräder sind derart gewählt, dass eine Übersetzung der Bewegung der ersten Zahnstange 37 auf die zweite Zahnstange 39 im Verhältnis der Querschnittfläche F1 des Zylinderraumes 7 zur Querschnittsfläche F2 des oberen, nicht erweiteren Abschnittes des Speisekanals 8 stattfindet. Mit anderen Worten, die Zahnstange 39 durchläuft in gleichen Zeiteinheiten eine im Verhältnis Fl :F2 grössere Wegstrecke als die Zahnstange 37.



   Im Abstand oberhalb der ersten Zahnstange 37 befindet sich eine mit ihr fluchtende Mitnahmestange 41. Die Mitnahmestange 41 besitzt ein Gewinde und ist in der an der Kolbenstange 19 angebrachten Anschlagplatte 24 verstellbar eingeschraubt.



   Unterhalb der zweiten Zahnstange 39 befindet sich ein Schwimmer 42, der auf der Schmelze 3 schwimmt. Der Schwimmer 42 besitzt einen Stab 43, der sich senkrecht nach oben erstreckt und mit der zweiten Zahnstange 39 fluchtend in einer Führung 44 auf und ab bewegbar geführt ist. Am oberen Ende des aus der Führung 44 ragenden Abschnittes des Stabes 43 ist ein Magnet 45 angeordnet. Ein mit diesem Magnet 45 berührungsfrei zusammenwirkender, normalerweise offener Magnetschalter 46 befindet sich am unteren Ende der zweiten Zahnstange 39 (siehe auch Fig. 1A).



   Mit 47 ist das im Betrieb höchste und mit 48 das im Betrieb tiefste Niveau der Schmelze 3 bezeichnet. In der Darstellung gemäss Fig. 1 hat die Schmelze 3 das höchste Niveau eingenommen. Demzufolge befindet sich der Schwimmer 42 in seiner höchsten Lage. In dieser Lage liegt der Magnet 45 in einem minimalen Abstand vom Magnetschalter 46, der derart ist, dass er den Schalter 46 noch nicht beeinflusst  und der Schalter 46 offen bleibt. Der Schalter 46 ist über das elektrische Steuersystem 49, einer Relais-Spule 60 und einem normalerweise geschlossenen, durch die Relais-Spule 60 betätigbaren Schalter 61 mit der Magnetspule 27 des Vierwegventils 26 verbunden, derart, dass bei offenem Schalter 46 die Relais-Spule 60 stromlos und der Schalter 61 geschlossen ist, so dass der Stromkreis der Magnetspule 27 geschlossen und die Magnetspule 27 erregt wird.



   Die Arbeitsweise der beschriebenen Anlage ist die folgende.



   In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung ist der Tiegel bis zum höchsten Niveau 47 mit Schmelze gefüllt und der Schwimmer 42 befindet sich in der höchsten Stellung.



   Die Hydraulikpumpe 25 fördert Hydraulikmedium aus dem Tank 29 über die Saugleitung 30 durch die Druckleitung 31 und das Vierwegventil 26 und über die Speiseleitung 33 in die untere Druckkammer des Hydraulikzylinders 20. Der Kolben im Inneren des Hydraulikzylinders 20 und damit die Kolbenstange 19 und der Pumpenkolben 10 werden nach oben gedrängt. Die Platte 24 steht dabei an der Kolbenstange 19 am Anschlag 23, wobei die obere Endlage bestimmt ist.



  Durch Verstellung der Platte 23 längs der Gestellsäule 22 kann der Hub des Pumpenkolbens 10 nach oben beliebig eingestellt werden.



   Nun wird die Magnetspule 27 über das Steuersystem 49 unter Spannung gesetzt, wodurch das Vierwegventil 26 entgegen der Kraft der Feder 28 betätigt wird. Die Hydraulikpumpe 25 fördert jetzt Hydraulikmedium durch die Speiseleitung 34 in die obere Druckkkammer des Hydraulikzylinders 20 und aus der unteren Druckkammer gelangt das Hydraulikmedium über die Speiseleitung 33 in den Tank 29.



  Der Kolben im Hydraulikzylinder 20 wird somit nach unten bewegt und dadurch wird über die Kolbenstange 19 der Pumpenkolben 10 nach unten verschoben. Die Speiseöffnung 11 im Pumpenkörper wird geschlossen, so dass keine Schmelze 3 mehr   nachfliessen    und auch keine aus dem Zylinderraum in den Tiegel 2 austreten kann. Die sich im Zylinderraum 7 befindende Schmelze wird entsprechend dem Kolbenhub durch den Verbindungskanal 9 und Speisekanal 8 in den Zufuhrkanal 15 befördert, von wo sie frei in die Schussbüchse 16 fliesst.



   Die Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 10 wird durch die Hubbegrenzungsvorrichtung 50 gestoppt. Während der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens trifft die Mitnehmerstange 41 auf die erste Zahnstange 37 der Übersetzungsgetriebe 35 und stösst diese bei der weiteren Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens gegen die Kraft der Feder 38 nach unten.



  Mittels des Zahnrädersatzes 40 wird die zweite Zahnstange 39 um einen entsprechend der Übersetzung grösseren Weg als die erste Zahnstange 37 nach unten bewegt. Bei Unterschreitung eines gewissen Abstandes zwischen dem Magnetschalter 46 am unteren Ende der zweiten Zahnstange und dem Magneten 45 am Schwimmer 42 schliesst der Magnetschalter 46, wodurch der Stromkreis der Relais-Spule 60 geschlossen wird. Dies löst die Erregung der Relais-Spule 60 und damit das Öffnen des Schalters 61 aus. Dadurch wird der Stromkreis der Magnetspule 27 geöffnet und die Spule 27 stromlos.



   Demzufolge wird das Vierwegventil von der Feder 28 wieder in seine in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung umgesteuert. Der Kolben im Hydraulikzylinder 20 wird somit wieder in seine obere Endstellung angehoben, wobei er mittels der Kolbenstange 19 den Pumpenkolben 10 nach oben mitnimmt. Die Speiseöffnungen 11 werden dadurch wieder ge öffnet und Schmelze 3 fliesst aus dem Tiegel in den Pumpenkörper. Der beschriebene Fördervorgang kann anschliessend wieder eingeleitet werden. Nach jedem Förderhub sinkt das Niveau der Schmelze um den entsprechenden Betrag. Dementsprechend sinkt auch das Niveau in der Ausgangsstellung nach Fig. 1 in dem mit dem Tiegelinnenraum und der äusseren Umgebung kommunizierenden Raum 8 des Pumpenkörpers.

  Es entsteht dadurch in der Speiseleitung 8 ein immer   grösser    werdendes   Verlustvolumèn,    das beim Fördervorgang dank der Hubbegrenzungsvorrichtung 50 überwunden wird, indem durch diese mittels der Schaltelemente 45, 46, die in Abhängigkeit des Schmelzniveaus aufeinander ansprechen, der Hub des Pumpenkolbens 10 jeweils um einen solchen Betrag nach unten verlängert wird, dass das Verlustvolumen in der Speiseleitung gerade kompensiert wird. Die vom Niveau der Schmelze abhängige Hubbegrenzungsvorrichtung gewährleistet somit eine gleichbleibende Dosiergenauigkeit der Pumpe 14.



   Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Einrichtung besteht darin,- dass infolge der kammerartigen Erweiterung 13 des unteren Abschnittes in der vorgeschriebenen Grösse, beim Rücklauf des Pumpenkolbens 10 und dementsprechenden Zurücksaugen von Schmelze in der Speiseleitung 8 bzw.



  in der Kammer 13 stets oberhalb der waagrechten Verbindungsleitung 9 bleibt, so dass keine Luft durch die Verbindungsleitung hindurch in den Zylinderraum 7 bzw. in die Schmelze aufsteigen kann.



   Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Hubbegrenzungsvorrichtung, welche die untere Begrenzung des Hubes des Pumpenkolbens bestimmt.



   Die zu diesem Zweck dienende Hubbegrenzungsvorrichtung 51 weist einen Weggeber 52 auf. Der Weggeber 52 besitzt eine mit dem Pumpenkolben 10 verbundene, auf und ab bewegbare Zahnstange 53 und ein rotierbares Zahnrad 54, die miteinander in Eingriff stehen. Der Weggeber ist mit einem Vergleicher 55 elektrisch verbunden. Der Vergleicher 55 ist seinerseits mit dem Steuergerät 49 der gesamten Einrichtung und mit einem Fühler 56 elektrisch verbunden. Der Fühler 56 ist ortsfest am Pumpengehäuse angebracht und ragt mit seiner Sonde in den oberen Bereich des senkrechten Speisekanals 8 oberhalb des höchsten Niveaus 47 der Schmelze hinein.



   Die Arbeitsweise der Einrichtung   gemäss    Fig. 2 ist mit Ausnahme derjenigen der Hubbegrenzungsvorrichtung die gleiche wie die schon oben   beschriebene    Arbeitsweise der Einrichtung   gemäss    Fig. 1, so dass nachfolgend lediglich auf die im Zusammenhang mit der Hubbegrenzungsvorrichtung 51 stehende Arbeitsweise näher eingegangen wird.



   Die Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 10 wird auch hier durch die Hubbegrenzungsvorrichtung 51 gestoppt. Bei der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens 10 wird die Zahnstange 53 nach unten mitgenommen, wodurch das Zahnrad 54 gedreht wird. Der Weggeber 52 ist derart ausgebildet, dass hierdurch eine, gewissen Wegabschnitten entsprechende Impulsfolge entsteht. Die Impulse werden auf elektrischem Wege dem Vergleicher 55 weitergeleitet. Dem Vergleicher 55 ist als Sollwert derjenige Pumpenkolbenweg eingegeben worden, der die gewünschte Fördermenge an Schmelze zur Folge hat. Solange der Fühler 56 keinen Kontakt mit der im Speisekanal 8 steigenden Schmelze 3 hat, wird die vom Weggeber 52 abgegebene Impulsfolge vom Vergleicher 55 unberücksichtigt gelassen.

   Im Moment des Kontaktes des Fühlers 56 mit der Schmelze gibt derselbe einen Impuls an den Vergleicher 55 und als Folge hiervon wird nun die vom Weggeber abgegebene Impulsfolge als Istkolbenweg mit dem in den Vergleicher eingegebenen Sollkolbenweg verglichen und bei Gleichstand von Sollwert und Istwert gibt der Vergleicher 55 den Befehl zur Umsteuerung des Hydraulikzylinders auf den Rückhub.



   Auch mit dieser Hubbegrenzungsvorrichtung wird jeweils der Hub des Pumpenkolbens entsprechend der erfolgten Veränderung des Niveaus der Schmelze angepasst bzw. ver  längert, so dass eine gleichbleibende Dosiergenauigkeit der Pumpe gewährleistet ist.



   Ein Vorteil der letzteren Hubbegrenzungsvorrichtung liegt darin, dass lediglich die Sonde des Fühlers im Bereich der aggressiven Atmosphäre liegt und korrosionsbeständig ausgeführt werden muss. Alle übrigen Teile der Vorrichtung können ausserhalb dieser Atmosphäre angeordnet werden.



   Es wäre auch denkbar, eine Hubbegrenzungsvorrichtung mit einem mechanischen Anschlag, der mit der Platte 24 an der Kolbenstange zusammenwirken würde, zu versehen, um die Bewegung des Pumpenkolbens nach unten steuerbar zu begrenzen. Der Anschlag wäre an der Säule 22 verstellbar anzubringen und seine jeweilige Verstellung nach jedem Kolbenhub würde in Abhängigkeit des Niveaus der Schmelze erfolgen.



   Die Verstellung könnte durch ein Getriebe mit der oben genannten Übersetzung   F1 :F2    erfolgen. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Einrichtung zum Fördern von schmelzflüssigem Material aus einem Tiegel mit einer Kolbenpumpe einstellbarer Fördermenge, die eine unterhalb des Niveaus der Schmelze liegende Speiseöffnung aufweist, in einen Speisekanal zu einem Punkt über dem Niveau des im Tiegel vorrätigen, schmelzflüssigen Materials, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenpumpe eine Hubbegrenzungsvorrichtung (50 bzw. 51) zugeordnet ist, welche in Abhängigkeit einer Veränderung des Materialniveaus im Tiegel eine gegensinnige, proportionale Veränderung des Pumphubes der Kolbenpumpe bewirkt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrenzungsvorrichtung (50 bzw. 51) eine verstellbare Begrenzung des unteren Endes des Pumphubes bewirkt.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrenzungsvorrichtung (50 bzw. 51) ein Fühlorgan (42 bzw. 56) zur Feststellung des Niveaus der Schmelze im Tiegel aufweist.

   3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlorgan ein an der Oberfläche der Schmelze befindlicher Schwimmer (42) ist.

   4. Einrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fühlorgan ein in den Speisekanal über dem Materialniveau im Tiegel ragender ortsfester Fühler (56) ist 5. Einrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Kolbenpumpe aus einem konstant bleibenden Hubweg und einem von der Hubbegrenzungsvorrichtung beeinflussten in Abhängigkeit des Niveaus der Schmelze veränderlichen Hubweg zusammengesetzt ist.

   6. Einrichtung nach Unteranspruch 5 oder Unteransprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrenzungsvorrichtung (50) ein Übersetzungsgetriebe (35) aufweist, das ein von einem mit dem Pumpenkolben (10) bewegungsverbundenen Mitnehmer (41) mitnehmbares eingangsglied (37) und ein Ausgangsglied (39) aufweist, das bei Erreichen eines bestimmten Abstandes zum Niveau der Schmelze die Abgabe eines Signals bewirkt, wobei Eingangsund Ausgangsglied miteinander im Verhältnis der Pumpenzylinderquerschnittsfläche (F1) zur Querschnittsfläche (F2) der Speiseleitungen im Bereich des Variationsfeldes des Materialniveaus bewegungsverbunden sind.

   7. Einrichtung nach Unteransprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrenzungsvorrichtung (51) einen Vergleicher (55), dem als Sollwert der für die gewümschte Dosiermenge benötigte Pumpenkolbenweg eingegeben ist und einen Weggeber (53, 54) aufweist, der dem Vergleicher (55) eine den vom Pumpenkolben durchlaufenen Wegabschnitten entsprechende Impulsfolge abgibt, die nach erfolgter Signalabgabe des Fühlers (56) als Istwert mit dem Sollwert verglichen wird, wobei bei Gleichstand von Sollwert und Istwert der Pumpenkolben auf Rückhub umgesteuert wird.

   8. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrenzungsvorrichtung einen Anschlag für den Pumpenkolben aufweist, der in Abhängigkeit einer Veränderung des Materialniveaus verstellbar gesteuert wird.

   9. Einrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag längs einer Schraubenspindel verstellbar ist.

   10. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt der Speiseleitung als Kammer (13) ausgebildet ist, deren Volumen demjenigen des grössten Kolbenhubes weitgehend entspricht.

   11. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (13) etwa die gleiche Querschnittsfläche wie die Zylinderbohrung (7) für den Pumpenkolben aufweist.

   12. Einrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (13) etwa parallel zur Zylinderbohrung (7) für den Pumpenkolben angeordnet ist.