DD301219A7

DD301219A7 - Method and device for dosing molten substances

Info

Publication number: DD301219A7
Application number: DD33534889A
Authority: DD
Inventors: Rolf Frielinghaus; Vigimantas Mitschunas; Ralf Eichel; Eberhard Schoeltz; Dieter Reif; Juergen Sommer; Peter Lohse
Original assignee: Technisches Glas Veb K
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1992-10-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Dosierung schmelzflüssiger Stoffe. Mit der Erfindung können aus dünnflüssigen, schnell erstarrenden und spontan kristallisierenden Silikatschmelzen Posten definierter Masse im Rahmen automatisierter Formgebungsprozesse hergestellt werden. Der günstigste Massebereich liegt dabei zwischen 35 und 500 g, wobei Dosiergenauigkeiten von < * 5 % erreicht werden. Die Erfindung kann auch zur Einstellung des Durchsatzes eines kontinuierlichen Schmelzflusses genutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens genutzte Vorrichtung basieren auf einem alternierenden Freigeben und Verschließen einer Düse mittels eines teilweise gekühlten Metallplungers, wobei ausgewählte Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale an die Erfordernisse o. g. Schmelzen angepaßt sind. FigurThe invention relates to a method and apparatus for metering molten substances. With the invention, items of defined mass can be produced in the context of automated shaping processes from low-viscosity, rapidly solidifying and spontaneously crystallizing silicate melts. The most favorable mass range is between 35 and 500 g, with dosing accuracies of <* 5% being achieved. The invention can also be used to adjust the throughput of a continuous melt flow. The method of the invention and the apparatus used to carry out the method are based on alternately releasing and closing a nozzle by means of a partially cooled metal plunger, with selected process and apparatus features meeting the requirements of the above. Melt are adapted. figure

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Das Verfahren und die Vorrichtung zur Dosierung schmelzflüssiger Stoffe dienen vorzugsweise zur taktmäßigen Herstellung definierter Posten aus dünnflüssigen, schnell erstarrenden und spontan kristallisierenden Silikatschmelzen (im folgenden als kurze Schmelzen bezeichnet) und eignen sich insbesondere im Massebereich von 35 bis 500g.The method and the apparatus for metering molten substances are preferably used for the cyclical production of defined items from low-viscosity, rapidly solidifying and spontaneously crystallizing silicate melts (hereinafter referred to as short melts) and are particularly suitable in the mass range of 35 to 500g.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Für das Dosieren definierter Posten schmelzflüssiger Stoffe sind bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen bekannt und in der Technik in vielfältiger Form im Einsatz. Darunter befinden sich auch Verfahren und Vorrichtungen für o.g. kurze Schmelzen. Die bekannten Verfahren und die zu ihrer Durchführung geschaffenen Vorrichtungen eignen sich jeweils für Schmelzen in bestimmton Temperatur- und Viskositätsbereichen unter Beachtung des Erstarrungsverhaltens. Ihre Anwendbarkeit ist somit in der Regel an bestimmte Stoffgruppen gebunden.Numerous methods and devices are already known for dosing defined items of molten substances and are used in various forms in the art. Among them are also procedures and devices for o.g. short melts. The known methods and the devices created for their implementation are each suitable for melting in bestimmton temperature and viscosity ranges, taking into account the solidification behavior. Its applicability is thus usually linked to certain groups of substances.

Wesentliche Verfahren und Vorrichtungen beziehen sich auf Gleitschieberverschlüsse, Drehschieberverschlüsse und das Dosieren nach dem Verdrängungsprinzip. Diese haben jedoch erhebliche Nachteile für o.g. Schmelztyp und eignen sich auch nur bedingt für die taktmäßige Dosierung in automatisierten Anlagen, vor allem hinsichtlich der Standzeit und/oder der Dosiergenauigkeit für Posten geringer Masse.Essential methods and devices relate to slide gate closures, rotary valve closures and dosing according to the displacement principle. However, these have considerable disadvantages for o.g. Melting type and are also only conditionally suitable for the pulsed metering in automated systems, especially with regard to the service life and / or the dosing accuracy for items of low mass.

Bessere Voraussetzungen besitzen diesbezüglich Stopfen- oder Plungerverschlüsse, die in der Metallgießtechnik, aber auch bei der Verarbeitung von Glasschmelzen zur Anwendung gelangen. Die Dosierung erfolgt hierbei durch die Freigabe bzw. den Verschluß eines Auslaufes, vorzugsweise im Gefäßbqden (DE-PS 3622327, DE-PS 3006618, DE-OS 2435485, DE-OS 2208297), aber auch in der Gefäßwand (DE-OS 2811124). Typisch für alle beschriebenen Lösungen ist ein dichter Sitz der Plungerspitze in Höhe der inneren Gefäßwandung, vorzugsweise in einem speziellen Auslaufstein. Der Auslaufstein bildet dabei den Kanal zur Durchleitung der Schmelze durch die Gefäßwand. Diese Lösungen sind zur Dosierung kleiner Posten mit hoher Taktzahl ungeeignet, weil die Dosiergenauigkeit und das zeitlich exakte Verschließen des Auslaufes durch das große Volumen an Schmelze im Auslaufrohr, das im Normalfall noch nach dem Schließen des Plungers ausläuft, unzureichend sind. Stöpselverschlüsse von unten erscheinen ebenfalls wenig geeignet, um ein genaues und sauberes taktmäßiges Dosieren zu realisieren (DE-OS 2616685).In this regard, there are better conditions for plug or plunger closures which are used in the metal casting technique as well as in the processing of glass melts. The dosage is carried out here by the release or the closure of an outlet, preferably in Gefäßbqden (DE-PS 3622327, DE-PS 3006618, DE-OS 2435485, DE-OS 2208297), but also in the vessel wall (DE-OS 2811124) , Typical of all solutions described is a tight fit of the plunger tip height of the inner vessel wall, preferably in a special outlet stone. The outlet stone forms the channel for the passage of the melt through the vessel wall. These solutions are unsuitable for the metering of small items with a high number of cycles, because the dosing accuracy and the time-exact closing of the spout by the large volume of melt in the outlet pipe, which usually expires after the closing of the plunger, are insufficient. Plug plugs from below also appear to be less suitable to realize an accurate and clean tactual dosing (DE-OS 2616685).

Vor allem bei sehr kristallisationsfreudigen Schmelzen kommt es an der Düse zu Störungen durch Kristallansatz. In der DD-WP 63124 wird eine Lösung beschrieben, bei der die Düse elektrisch beheizt wird. Aber auch derartige Lösungen haben sich bei Schmelzen o. g. Types nicht bewährt, da sich trotz dur elektrischen Beheizung an der Austrittsstolle der Schmelze aus der Düse eiszapfenähnliche Erstarrungsprodukte absetzen, die die Postenformung erheblich beeinträchtigen. Eine Lösung, die das unkontrollierte Nachlaufen der Schmelze aus einem Durchführungs- bzw. Auslaufrohr unterhalb des Plungerverschlusses verhindern soll, ist in der DE-AS 1596476 beschrieben. Der Durchmesser des Auslaufrohres unterhalb eines Plungerverschlusses ist der Viskosität und der Oberflächenspannung der Schmelze so angepaßt, daß sehr dünnflüssige Glasschmelzen mit Viskositäten <30dPas aufgrund ihrer Oberflächenspannung beim Schließen des Plungers am unteren Ende des Auslaufrohres abreißen, ohne daß das Auslaufrohr leer läuft. Dabei wird die Erkennntis genutzt, daß die Viskosität von Glasschmelzen mit zunehmender Temperatur logarithmisch, die Oberflächenspannung dagegen linear abnimmt. Der Nachteil der Lösung liegt in einer Begrenzung der Gießleistung. Der Durchmesser des Auslaufrohres kann nicht beliebig erweitert werden, da dann die Oberflächenspannung das Auslaufen nicht mehr verhindert. Die Lösung beinhaltet keine technischen Maßnahmen zur Vermeidung von Kristallansatz am Auslaufrohr.Especially in the case of highly crystallizable melts, disturbances due to the formation of crystals occur at the nozzle. DD-WP 63124 describes a solution in which the nozzle is electrically heated. But even such solutions have o. G. Types have not been proven, since despite dur electrical heating at the outlet stool of the melt settle out of the nozzle icicle-like solidification products that affect the post molding significantly. A solution which is intended to prevent the uncontrolled run-on of the melt from a feed-through or outlet pipe below the plunger closure is described in DE-AS 1596476. The diameter of the outlet tube below a plunger closure is adapted to the viscosity and the surface tension of the melt so that very thin liquid glass melt with viscosities <30dPas tear off due to their surface tension when closing the plunger at the bottom of the outlet pipe, without the outlet pipe runs empty. The Erkennntis is used that the viscosity of glass melts with increasing temperature logarithmically, the surface tension decreases linearly. The disadvantage of the solution lies in a limitation of the casting performance. The diameter of the outlet pipe can not be extended arbitrarily, because then the surface tension does not prevent leakage. The solution does not include any technical measures to avoid the formation of crystals on the outlet pipe.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Dosierverfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zur kontinuierlichen und taktmäßigen Dosierung von Schmelzen in einem breiten Massebereich zu schaffen, mit denen Posten kurzer Schmelzen bei hoher Genauigkeit und ohne Störungen durch Kristallisation hergestellt werden können. Die Vorrichtung ' soll eine hohe Verfügbarkeit und Standzeit bei der Dosierung im Rahmen automatisierter Formgebungsprozesse aufweisen.The object of the invention is to provide a metering method and apparatus suitable for carrying out the method for the continuous and clocked metering of melts in a wide mass range, with which items of short melts can be produced with high accuracy and without interference by crystallization. The device 'should have a high availability and service life in the dosage in the context of automated shaping processes.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe besteht darin. Verfahren und Vorrichtung so zu entwickeln, daß kurze Schmelzen auf silikatischer Basis zu volumen- bzw. massemäßig definierten Posten bei variabler Gießleistung zu verarbeiten sind. Die Posten sollen nach ihrer Formung an einem eng tolerierten Ort auftreffen. Im unteren Massebereich der Dosierung werden Dosierschwankungen < ± 5% und örtliche Auslenkungen des Postens im Abstand von 450 mm vom Ort der Formung desselben von weniger als ± 2mm angestrebt.The technical task is. To develop method and apparatus so that short melicate-based silicates to volume or massively defined items to be processed with variable casting performance. The sentries are supposed to hit a tightly tolerated location after being formed. In the lower mass range of the dosage dosing fluctuations <± 5% and local deflections of the item at a distance of 450 mm from the place of formation of the same of less than ± 2mm are sought.

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, bei denen das Plunger-Düsen-Verschlußprinzip hinsichtlich ausgewählter Verfahrensparameter und spezieller Konstruktionsmerkmale an die Erfordernisse kurzer Schmelzen angepaßt ist.According to the invention, the technical problem is solved by a method and an apparatus in which the plunger nozzle closure principle is adapted to the requirements of short melts with regard to selected process parameters and special design features.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch alternierendes Freigeben und Verschließen einer Düse r!urch Anheben und Absenken eines teilweise gekühlten Metallplungers gekennzeichnet, dessen gesamter Hubhöhenbereich in zwei Bereiche unterschiedlicher Hubgeschwindigkeit untergliedert wird. Charakteristisch ist, daß die Hubgeschwindigkeit im Bereich geringer Hubhöhen kleiner als die Hubgeschwindigkeit im Bereich größerer Hubhöhen gewählt wird. Im gekühlten Teil des Metallplungers wird zur Durchführung des Verfahrens eine Maximaltemperatur im Bereich von 873 bis 1073 K eingestellt. Von entscheidender Bedeutung für eine reproduzierbare, störungsfreie Durchführung des Verfahrens ist die Formung des Postens an der Düsee bei einer Umgebungstemperatur zwischen der Verarbeitungstemperatur und maximal 100 K unterhalb der Liquidustemperatur der Schmelze.The inventive method is characterized by alternately releasing and closing a nozzle by raising and lowering a partially cooled metal plunger whose entire Hubhöhenbereich is divided into two areas of different lifting speed. It is characteristic that the lifting speed in the range of low lifting heights is selected to be smaller than the lifting speed in the range of greater lifting heights. In the cooled part of the Metallplungers a maximum temperature in the range of 873 to 1073 K is set to carry out the process. Of crucial importance for a reproducible, trouble-free implementation of the method is the formation of the post at the nozzle at an ambient temperature between the processing temperature and a maximum of 100 K below the liquidus temperature of the melt.

Temperaturen oberhalb der Verarbeitungstemperatur bringen bei der Verfahrensdurchführung keine Vorteile, dagogen zusätzliche Kosten. Temperaturen von mehr als 100K unter der Liquidustemperatur der Schmelze führen bei o.g. Schmelztypen zunehmend zu Kristallbildung am Düsenmund und sind aus diesem Grunde zu vermeiden.Temperatures above the processing temperature bring in the process implementation no advantages dagogen additional costs. Temperatures of more than 100K below the liquidus temperature of the melt result in o.g. Melt types increasingly to crystal formation at the nozzle mouth and are therefore to be avoided.

Je nach Viskosität und Oberflächenspannung der verarbeiteten Schmelze besteht beim Heben des Metallpiungers die Gefahr, daß Luft in das Dosiersystem eingesaugt wird. Es hat sich gezeigt, daß geringe Geschwindigkeiten in der Anfangsphase des Plungerhubes dem entgegenwirken.Depending on the viscosity and the surface tension of the processed melt, there is a risk when lifting the metal plunger that air is sucked into the dosing system. It has been shown that low speeds in the initial phase of Plungerhubes counteract this.

Im Interesse der Produktivität hat es sich für Schmelzen im Viskositätsbereich von 20 bis 200dPas als vorteilhaft erwiesen, den gesamten Hubhöhenbereich des Metallpiungers in vorzugsweise zwei Bereiche zu unterteilen und die mittlere Hubgeschwindigkeit im Bereich geringer Hubhöhen mit 20mm mit 50 bis 70mm/s und im Bereich größerer Hubhöhen mit 75 bis 100mm/s einzustellen.In the interest of productivity, it has been found advantageous for melts in the viscosity range of 20 to 200dPas to divide the entire Hubhöhenbereich the Metallpiungers in preferably two areas and the average lifting speed in the range of low lift heights with 20mm with 50 to 70mm / s and in the range larger Adjust lifting heights from 75 to 100mm / s.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung genutzt, die zur Dosierung kurzer Schmelzen aus einem Speiserkanal durch einen teilweise gekühlten Metallplunger, einen horizontal geteilten Bodenstein im Bereich der Dosierstelle des Speiserkanals, einen metallischen Bodensteindichtring, einer metallischen Düse, die sich in einem beheizten Ofenraum unter dem geteilten Bodenstein befindet und durch ein Stützrohr mit Bodengruppe zur Halterung und zum Anpressen von Düse und metallischem Bodensteindichtring gegen den geteilten Bodenstein gekennzeichnet ist.To carry out the method, a device is used for metering short melts from a feeder channel through a partially cooled metal plunger, a horizontally divided bottom stone in the dosing of the feeder channel, a metallic Bodensteindichtring, a metallic nozzle, located in a heated furnace space under the divided bottom stone is and is characterized by a support tube with bottom group for holding and pressing nozzle and metallic Bodensteindichtring against the divided bottom stone.

Der teilweise gekühlte Motallplunger besteht aus einem in Verschlußposition in Höhe Schmelzspiegel beginnenden und diesen überragenden, hohl ausgeführten, rohrförmigen Schaft und einem in die Schmelze tauchenden, massiven Spitzenteil. Der rohrförmige, hohl L'isgeführte Schaft besitzt ein inneres Kühlrohr zur Realisierung einer Luft-Gegenstromkühlung. Das in die Schmelze eintauchende und bis zu dar unterhalb des geteilten Bodonsteines und metallischen Bodensteindichtringes sitzenden metallischen Düse reichende massive Spitzenteil weist nn seiner Spitzt einer Dichtfläche mit einem Winkel von 30 bis 45° gegenüber der Horizontalen auf und ist formschlüssigpassend zu einer entsprechenden Fläche oberhalb der Düsenöffnung gefertigt. Das massive Spitzenteil des Motallplungers kann aus einem Stück oder mehrteilig und aus verschiedenen Metallen oder Metallegierungen gefertigt sein und ist stoffschlüssig oder formschlüssig mit dem Schaft verbunden. Der Speiserkanal besitzt im Bereich der Dosierstelle einen aus mehreren, vorteilhafterweise aus zwei horizontalen Lagen bestehenden Bodenstein. Die Lagen bestehen in der Regel aus verschiedenen Feuerfestmaterialien. Die kanalseitige obere Lage weist um die Auslaufbohrung herum eine Baniere zum Zurückhalten der Bodenschmelze auf, während die untere Lage eine Bohrung besitzt, deien Durchmesser größer als der der oberen Lage ist und zur Aufnahme des metallischen Bodensteindichtringes dient. Der metallische Bodensteindichtring besitzt einen aus der Bohrung der unteren Bodensteinlage herausragenden Bund, der formschlüssig, gegebenenfalls über Dicht- oder Quetschringe gegen dio untere Bodensteinfläche gepreßt wird. Der Bund besitzt gleichzeitig eine Aufnahme zum formschlüssigen Ansetzen der metallischen Düse, die durch ein metallisches Stützrohr mit Bodengruppe nachstellbar gegen den Bodensteindichtring angepreßt wird. Die metallische Düse kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein und vorteilhafterweise auch aus unterschiedlichen Metallen bzw. Legierungen bestehen, um lange Standzeiten zu realisieren. Oberhalb der Düsenöffnung, im Inneren der Düse, befindet sich die Fläche für das formschlüssige Abdichten des Schmelzflusses durch die Plungerspitze. So hat es sich bei der praktischen Erprobung der erfindungsgemäßen technischen Lösung als vorteilhaft herausgestellt, das Innere der Düse mit der Fläche zum formschlüssigan Sitz der Plungerspitze als gesonderten Einsatz aus einer besonders warmfesten Legierung zu fertigen, die gleichzeitig gegenüber der Schmelze korrosionsstabil ist, während der andere Teil der Düse aus einer zunderbeständigen Legierung gefertigt ist. Die eigentliche Düsenöffnung mit Abtropfring wird vorzugsweise durch eine wechselbare, metallische Hülse gebildet.The partially cooled Motallplunger consists of a closing position in height melting mirror starting and this superior, hollow running, tubular shaft and a dipping into the melt, massive tip portion. The tubular, hollow L'isgeführt shaft has an inner cooling tube for the realization of an air-countercurrent cooling. The solid tip portion extending into the melt and reaching down to below the divided Bodonstein and metallic bottom seal ring has a nip at a sealing surface at an angle of 30 to 45 degrees to the horizontal and is keyed to a corresponding surface above the nozzle orifice manufactured. The massive top part of the Motallplungers can be made of one piece or more parts and made of different metals or metal alloys and is cohesively or positively connected to the shaft. The feeder channel has in the area of the dosing one of several, advantageously consisting of two horizontal layers of ground stone. The layers are usually made of different refractory materials. The channel-side upper layer has around the spout bore around a Baniere for retaining the bottom melt, while the lower layer has a bore, the diameter is greater than that of the upper layer and serves to receive the metallic Bodensteindichtringes. The metallic Bodensteindichtring has a protruding from the bore of the lower Bodensteinlage collar, which is positively pressed, possibly via sealing or squeezing against dio lower bottom stone surface. The federal government has at the same time a receptacle for positive attachment of the metallic nozzle, which is pressed by a metallic support tube with bottom group adjustable against the Bodensteindichtring. The metallic nozzle can be made in one or more parts and advantageously also consist of different metals or alloys in order to realize long service lives. Above the nozzle opening, inside the nozzle, is the surface for the positive sealing of the melt flow through the plunger tip. Thus, in the practical testing of the technical solution according to the invention, it has proven advantageous to manufacture the interior of the nozzle with the surface for positive fit of the plunger tip as a separate insert of a particularly heat-resistant alloy, which is simultaneously corrosion-resistant to the melt, while the other Part of the nozzle is made of a scale-resistant alloy. The actual nozzle opening with drip ring is preferably formed by a removable, metallic sleeve.

Die untere Bodensteinlage, die feuerfesten Isolationsschichten und die Bodengruppe begrenzen einen vorzugsweise elektrisch beheizten Ofenraum, in dessen Zentrum die metallische Düse und das metallische Stützrohr, von der Bodengruppe gehaltert, sitzen. Die innere Fläche des metallischen Stützrohres und die nach unten weisende Fläche der metallischen Düse mit Düsenöffnung begrenzen den nach unten offenen, indirekt beheizten Raum der Schmelzpostenformung. Der Wärmeübergang vom elektrisch beheizten Ofenraum zum indirekt beheizten Raum der Postenformung erfolgt durch Wärmeleitung über das metallische Stützrohr und über die metallische Düse. In die Wärmebilanz geht die durch die Schmelze mitgeführte Wärme ein. Das metallische Stützrohr kann aus mehreren Teilen bestehen, vorzugsweise aus zwei, und aus unterschiedlich temperaturbeständigen Metallegierungen aufgebaut seinThe lower Bodensteinlage, the refractory insulation layers and the bottom group define a preferably electrically heated furnace chamber, in the center of the metallic nozzle and the metallic support tube, supported by the floor group sit. The inner surface of the metallic support tube and the downwardly facing surface of the metal nozzle with nozzle opening define the downwardly open, indirectly heated space of the post formation. The heat transfer from the electrically heated furnace chamber to the indirectly heated space of the post forming takes place by heat conduction via the metallic support tube and via the metallic nozzle. The heat carried by the melt enters the heat balance. The metallic support tube may consist of several parts, preferably of two, and be constructed of different temperature-resistant metal alloys

Nachfolgend wird die Vorrichtung in ihrer Funktion beschrieben: The following describes the device in its function:

Der teilweise gekühlte Metallplunger befndet sich in seiner untersten Stellung und dichtet durch die formschlüssige Passung des massiven Spitzenteils zur metallischen Düse den Fluß der Schmelze ab. In dem elektrisch beheizten Ofenraum wird eine solche Temperatur eingestellt, daß im Bereich der Düsenöffnung zur Formung des Postens eine Temperatur zwischen Verarbeitungsund Liquidustemperatur minus maximal 100K vorhanden ist. Im rohrförmig ausgebildeten Schaft des Metallpiungers wird mittels der Luft-Gegenstromkühlung eine Maximaltemperatur von 873 bis 1073 K eingestellt. Durch eine geeignete Hubvorrichtung wird der teilweise gekühlte Metallplunger im Hubhöhenbereich bis 20mm mit 50 bis 70mm/s angehoben. Bei dieser Hubgeschwindigkeit wird ein weitgehendes Gleichgewicht zwischen dem Sog der Plungerspitze und dem Druck der nachströmenden Schmelze erzielt. Über Hubhöhen von 20 mm wird die Hubgeschwindigkeit in den Bereich von 75 bis 100 mm/s erhöht. Der Fluß der Schmelze wird zunehmend freigegeben, bis die maximale Hubhöhe erreicht ist. Je nach der zu dosierenden Menge wird der teilweise gekühlte Metallplunger wieder abgesenkt und durch den Formschluß der Spitze mit der Düse der Fluß der Schmelze unterbrochen. An dem Düsenmund, der durch die in die Düse eingesetzte metallische Hülse mit Abtropfkante gebildet <vird, wird bei der Temperatur zwischen Verarbeitungs- und Liquidustemperatur minus maximal 100 K ein Posten geformt, ohne daß sich Kristalle an der Abtropfkante der metallischen Hülse abscheiden. Der Posten erreicht damit seinen Bestimmungsort durch Einwirkung der Schwerkraft ohne wesentliche Ablenkungen durch Unsymmetrien am Düsenmund infolge Kristallausscheidungen. Für die automatisierte Herstellung von Posten kurzer Schmelzen wird der Vorgang mit einer Zeitsteuerung gekoppelt beliebig oft wiederholt.The partially cooled metal plunger is in its lowermost position and seals the flow of the melt through the positive fit of the solid tip portion to the metallic nozzle. In the electrically heated furnace chamber, a temperature is set such that a temperature between processing and liquidus temperature minus a maximum of 100K is present in the region of the nozzle opening for forming the post. In the tubular shank of the Metallpiungers a maximum temperature of 873 to 1073 K is set by means of the air-countercurrent cooling. By means of a suitable lifting device, the partially cooled metal plunger is lifted in the lifting height range up to 20mm with 50 to 70mm / s. At this stroke speed, a substantial balance is achieved between the suction of the plunger tip and the pressure of the inflowing melt. Lifting heights of 20 mm increase the lifting speed in the range of 75 to 100 mm / s. The flow of the melt is increasingly released until the maximum lift height is reached. Depending on the amount to be metered, the partially cooled metal plunger is lowered again and interrupted by the positive engagement of the tip with the nozzle of the flow of the melt. At the nozzle mouth, formed by the metal sleeve with drip edge inserted into the nozzle, a post is formed at the temperature between processing and liquidus temperatures minus a maximum of 100 K, without crystals depositing on the drip edge of the metallic sleeve. The item thus achieves its destination by the action of gravity without substantial distractions due to asymmetries at the nozzle mouth due to crystal precipitations. For the automated production of short-melt items, the process is repeated as often as required coupled with a timer.

Verfahren und Vorrichtung ermöglichen das reproduzierbare, störungsfreie Dosieren dünnflüssiger, schnell erstarrender und spontan kristallisierender Silikatschmelzen, vorzugsweise im Massebereich von 35 biws 500g, bei bis zu 25 Posten pro Minute. Damit wird eine automatisierte Formgebung von Erzeugnissen derartiger Schmelzen ermöglicht. Hohe Dosiergenauigkeiten, die selbst im unteren Massebereich ± 3% absolut nicht übersteigen, sichern eine geringe Masseschwankung der Erzeugnisse.Method and device enable the reproducible, trouble-free dosing of low-viscosity, rapidly solidifying and spontaneously crystallizing silicate melts, preferably in the mass range of 35 biws 500g, at up to 25 items per minute. This enables automated shaping of products of such melts. High dosing accuracies, which do not exceed ± 3% absolute even in the lower mass range, ensure a low dimensional fluctuation of the products.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nachfolgend anhand von Ausführungsboispielen beschrieben werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The device according to the invention will be described below with reference to Ausführungsboispielen. The accompanying drawing shows a section of the device according to the invention.

In einem schmelzeführenden Kanal befindet sich ein teilweise gekühlter Metallplurfger 1 mit einem im wesentlichen über dem Schmelztiegel angeordneten, rohrförmigen Schaft 8 mit Innenrohr 9 für die Luftzufuhr zur Gegenstromkühlung und einem in die Schmelze eintauchenden, massiv ausgeführten Spitzenteil 10. Das Spitzenteil 10 reicht bis zu einer metallischen Düse 4 unterhalb eines horizontal geteilten Bodensteines 2.In a melt-carrying channel is a partially cooled Metallplurfger 1 with a substantially above the crucible arranged, tubular shaft 8 with inner tube 9 for the air supply to the countercurrent cooling and immersed in the melt, massively executed tip portion 10. The tip portion 10 extends to one metallic nozzle 4 below a horizontally divided bottom stone. 2

Der horizontal geteilte Bodenstein 2 besitzt in seiner oberen, dem Schmelzkanal zugewandten Seite eine Barriere 12 .'.um Zurückhalten von Bodenschmelze. Seine untere Lage weist eine Bohrung auf, die im Durchmesser größer als die der oberen Lage ist. Diese nimmt den metallischen Bodensteindichtring 3 auf, der über einen Bund 13 mit Dicht- bzw. Quetschringen 14 an der unteren Lage des Bodensteines 2 anliegt. Der Bund 13 des metallischen Bodensteindichtringes 3 besitzt eine Aufnahme für das formschlüssige Ansetzen der metallischen Düse 4. Der Formungsbereich des Postens an der Düse 4 wird durch eine wechselbare metallische Hülse 15 gebildet.The horizontally divided bottom stone 2 has in its upper, the melt channel side facing a barrier 12 '' to retention of ground melt. Its lower layer has a bore which is larger in diameter than that of the upper layer. This takes on the metallic Bodensteindichtring 3, which rests on a collar 13 with sealing or pinch rings 14 at the lower position of the bottom stone 2. The collar 13 of the metallic bottom sealing ring 3 has a receptacle for the positive attachment of the metallic nozzle 4. The molding area of the item at the nozzle 4 is formed by a replaceable metallic sleeve 15.

Düse 4 und Bodensteindichtring 3 werden durch das metallische Stützrohr 6 mit Bodengruppe 7 nachstellbar gegen die untere Lage des Bodensteines 2 angepreßt. Der beheizte Ofenraum 5 nimmt Düse 4 und Stützrohr 6 in sich auf, wobei die Unterseite der Düse 4 und die Innenseite des Stützrohres 6 den indirekt beheizten, nach unten offenen Raum der Postenformuny bilden.Nozzle 4 and bottom sealing ring 3 are pressed by the metallic support tube 6 with bottom group 7 adjustably against the lower layer of the bottom stone 2. The heated oven chamber 5 receives nozzle 4 and support tube 6 in it, the bottom of the nozzle 4 and the inside of the support tube 6 form the indirectly heated, downwardly open space of the Postenformuny.

Ausführungsbelsplel 1Exercise booklet 1

Eine silikatische Schmelz« im Zusammensetzungsbereich SiO₂-AI₂O₃-MgO-FeOZFe₂O₃-Na₂O-F mit einer Liquidustemperatur von 1180⁰C und einer Viskosität von 83dPa bei 1320°C Verarbeitungstemperatur wird mit einer Schnittzahl von 13Stck./min in 35-g-Posten dosiert. Die Temperatur an der Düse beträgt 1 200⁰C, ei nximale Temperatur im gekühlten Plungerschaft 600°C. Der Plunger wird bis zu einer Hubhöhe von 20mm mit einer mittleren Hubgeschwindigkeit von 50mm/s und anschließend bis zu einer Hubhöhe von 60mm mit 80 mm/s angehoben. Die Haltezeit am oberen Totpunkt ergibt sich aus der Gesamtdosierzeit, die Absenkgeschwindigkeit entspricht etwa der Hubgeschwindigkeit >20mm Hubhöhe, ist aber praktisch ohne Bedeutung auf die Postenqualität.A silicate enamel "in the composition range SiO ₂ -Al ₂ O ₃ -MgO-FeOZFe ₂ O ₃ -Na ₂ OF having a liquidus temperature of 1180 ⁰ C and a viscosity of 83dPa at 1320 ° C processing temperature is with an average of 13Stck./min dosed in 35 g items. The temperature at the nozzle is 1200 ⁰ C, egg nximale temperature in the cooled plunger shaft 600 ° C. The plunger is lifted up to a lifting height of 20mm with an average lifting speed of 50mm / s and then up to a lifting height of 60mm with 80mm / s. The holding time at top dead center results from the total metering time, the lowering speed corresponds approximately to the lifting speed> 20mm lifting height, but is virtually irrelevant to the item quality.

Es wird ein gu'~s Formen des Postens an der Düse bei sauberem Abreißen nach Verschließen des Plungers beobachtet. Durch den FlungerhuL. bedingte Luftblasen sind nicht nachweisbar. Dio seitliche Ablenkung des Postens von der Senkrechten 450mm unter der Düse beträgt ± 1,5mm. Die maximale Dosierschwankung liegt bei ± 1 g.A good shaping of the post at the nozzle is observed upon clean tearing after closing the plunger. Through the FlungerhuL. Conditional air bubbles are not detectable. Dio lateral deflection of the post from the vertical 450mm under the nozzle is ± 1.5mm. The maximum dosing fluctuation is ± 1 g.

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Eine Schmelze wie im Beispiel 1 mit einer Viskosität von 100 dPas bei 1300°C Verarbeitungstemperatur wird mit einer Schnittzahl von 12,5Stck./min in 45-g-Posten dosiert. Die Temperatur an der Düse beträgt 1100⁰C, die maximale Temperatur im gekühlten Plungerschaft 700⁰C. Der Plunger wird bis zu einer Hubhöhe von 20 mm mit einer Hubgeschwindigkeit von 70 mm/s und < 20 mm Hubhöhe mit einer Hubgeschwindigkeit von 100 m/s angehoben und anschließend wieder abgesenkt. Auch in diesem Fall wird ein gutes, blasenfreies Formen des Postens an der Düse beobachtet, ohne daß sich Kristalle absetzen. Die seitliche Ablenkung des Postens von der Senkrechten 450 mm unter der Düse beträgt ± 1,8 mm. Die maximale Durchsatzschwankung liegt bei ± 1,5g.A melt as in Example 1 having a viscosity of 100 dPas at a processing temperature of 1300 ° C. is metered at a rate of 12.5 parts / min in 45 g batches. The temperature at the nozzle is 1100 ⁰ C, the maximum temperature in the cooled plunger shaft 700 ⁰ C. The plunger is up to a lifting height of 20 mm with a lifting speed of 70 mm / s and <20 mm lifting height with a lifting speed of 100 m / s raised and then lowered again. Also in this case, a good, bubble-free shaping of the post at the nozzle is observed without crystals settling. The lateral deflection of the item from the vertical 450 mm below the nozzle is ± 1.8 mm. The maximum throughput fluctuation is ± 1.5g.

Example 3

Eine Schmelze wie in Beispiel 1 mit einer Viskosität von iPOdPas bei einer Verarbeitungstemperatur von 128O⁰C wird mit einer Schnittzahl von 12 Stück/min in 90-g-Posten dosiert. Dio Temperatur an der Düsen beträgt 1080⁰C, die maximale Temperatur im gekühlten Plungerschaft 800°C. Der Plungerhub erfolgt wie im Beispiel 1 angegeben. Es erfolgt eine gute, blasenfreie Formung des Postens nach Schließen des Plungers. Die seitliche Ablenkung des Postens von der Senkrechten beträgt maximal ± 2 mm in einer Entfernung von 450mm unter der Düse. Dosierschwankungen betragen höchstens ±4,5g.A melt as in Example 1 with a viscosity of iPOdPas at a processing temperature of 128O ⁰ C is metered at an average of 12 pieces / min in 90 g items. Dio temperature at the nozzles is 1080 ⁰ C, the maximum temperature in the cooled plunger shaft 800 ° C. The plunger stroke is carried out as indicated in Example 1. There is a good, bubble-free shaping of the post after closing the plunger. The lateral deflection of the post from the vertical is a maximum of ± 2mm at a distance of 450mm below the nozzle. Dosage fluctuations amount to a maximum of ± 4.5g.

Claims

1. A method for dosing molten substances, in particular for the cyclical production of defined items low-viscosity, rapidly solidifying and spontaneously crystallizing silicate melts by alternately releasing and closing a nozzle by means of a plunger, characterized in that the entire Hubhöhenbereich a partially cooled metal plunger in two areas of different lifting speed divided, while the stroke speed in the range of small lift heights just above the nozzle is chosen lower than the stroke speed, the temperature in the cooled part of the metal plunger is set to a maximum of 873 to 1073 K and for shaping the melt at the nozzle a temperature between processing temperature and a maximum of 100K is set below the liquidus temperature of the melt.

2. A method claim is characterized in that the average metal plunger stroke speed is set at 50 to 70mm / s in the 20 to 200dPas range of 20 to 200mm lift height and 75 to 100mm / s in the 20mm stroke height range.

3. A device for metering molten substances, in particular for the cyclical production of defined items of low-viscosity, schnell'erstarrender melts according to the plunger-closure principle, characterized in that it consists of a partially cooled metal plunger (1), horizontally divided bottom stone (2), metallic Bottom stone sealing ring (3), a metallic nozzle (4) in a heated furnace chamber (5) and a metallic support tube (6) with bottom group (7).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the partially cooled metal plunger (1) arranged in its above the melt surface, tubular shaft (8) has an inner tube (9) for an air-countercurrent cooling, which dipping into the melt and up to the below the divided bottom brick (2) and metallic Bodensteindichtringe (3) seated, metallic nozzle (4) reaching top part (10) is made solid and the sealing surface on the plunger tip (11) form fit to the nozzle (4) an angle of 30 to 45 ° relative to the horizontal.

5. The device according to claim 3, characterized in that the divided bottom stone (2) of a plurality of horizontal layers of different refractory materials, preferably formed of two layers and the top layer has a barrier (12) for retaining the bottom melt.

6. Device according to claims 3 and 5, characterized in that the lower layer of the bottom stone (2) has a bore whose diameter is greater than that of the upper layer, and in this bore of the metallic Bodensteindichtring (3) is fitted.

7. Device according to claims 3 and 6, characterized in that the metallic Bodensteindichtring (3) via a collar (13), optionally with sealing or Quetschringen (14) is pressed against the lower layer of the bottom stone (2).

8. The device according to claim 3, characterized in that the metallic nozzle (4) has a positive sealing surface for the Plungerspitze (11), which is matched at an angle to this, and the nozzle opening formed with drip ring by a removable metallic sleeve (15) becomes.

9. Device according to claims 3 and 8, characterized in that the metallic nozzle (4) is preferably designed in several parts and constructed of different metals or their alloys.

10. The device according to claim 3, characterized in that the metallic nozzle (4) by the metallic support tube (6) with bottom group (7) adjustable against the metallic Bodensteindichtring (3) and this pressed against the lower layer of the multi-part bottom stone (2) is.

11. The device according to claim 3, characterized in that the metallic nozzle (4) and the metallic support tube (6) are arranged in a preferably electrically heated furnace chamber.

12. The device according to claim 3, characterized in that the metallic support tube (6) is preferably made of two parts of different metal alloys, wherein the upper part consists of an alloy with higher continuous temperature load capacity than the lower part.

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