DE102017109448A1

DE102017109448A1 - Gießdüse mit auswechselbarer Krone

Info

Publication number: DE102017109448A1
Application number: DE102017109448.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Heikaus
Original assignee: Ekw Ges mbH; Ekw GmbH
Current assignee: Ekw Ges mbH; Ekw GmbH
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2018-11-08
Also published as: WO2018202626A1; CN110914007B; CN110914007A; US20200086382A1; EP3618985B1; US11235381B2; EP3618985A1; JP2020518462A; JP7146903B2; DE202017007133U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gießdüse (22) zum Führen einer Schmelze aus einem Auslauf (12) eines Vergießofens (2) in einen Formkasten (16) mittels eines Führungskanals (36), umfassend einen Grundkörper (24) und eine auf den Grundkörper (24) aufgesetzte Krone (32), durch die beide der Führungskanal (36) geführt ist, wobei der Grundkörper (24) einen Stutzen (26) mit einer in den Auslauf (12) einführbaren Stirnseite, in die der Führungskanal (36) eintritt, einen sich an den Stutzen (26) auf einer der Stirnseite gegenüberliegenden Seite anschließenden Flansch (28) zum Auflegen auf den Vergießofen (2) und einen am Flansch (28) dem Stutzen (26) gegenüberliegend ausgebildeten Kronensockel (30) zum Tragen der Krone (32) besitzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießdüse für einen Vergießofen und den Vergießofen.
Eine Gießdüse und ein Vergießofen mit der Gießdüse ist beispielsweise aus der EP 0 215 153 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bekannte Gießdüsen zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung, umfasst eine Gießdüse zum Führen einer Schmelze aus einem Auslauf eines Vergießofens in einen Formkasten mittels eines Führungskanals, einen Grundkörper und eine auf den Grundkörper aufgesetzte Krone, durch die beide der Führungskanal geführt ist, wobei der Grundkörper einen Stutzen mit einer in den Auslauf einführbaren Stirnseite, in die der Führungskanal eintritt, einen sich an den Stutzen auf einer der Stirnseite gegenüberliegenden Seite anschließenden Flansch zum Auflegen auf den Vergießofen und einen am Flansch dem Stutzen gegenüberliegend ausgebildeten Kronensockel zum Tragen der Krone besitzt.
Der angegebenen Gießdüse liegt die Aufgabe zugrunde, dass die Schmelze in die Formkammer mit einer vorgegebenen strömungstechnischen Dynamik eintreten muss um zu vermeiden, dass sich Gießfehler, wie Lunker oder andere Einschlüsse, bilden und die Qualität des herzustellenden Gussteils gemindert wird. Die Gießdüse soll diese strömungstechnische Dynamik garantieren. Allerdings trägt die Schmelze beim Durchströmen der Gießdüse Material im Bereich des Austritts aus dem Führungskanal ab und verändert so nicht nur den geometrischen Aufbau des Führungskanals sondern führt auch zur Bildung der oben genannten Einschlüsse in Form von Sand oder Luft. Konsequenz dieses Verschleißes der Gießdüse ist, dass die vorgegebene strömungstechnische Dynamik nicht mehr gewährleistet ist, die Gießdüse unbrauchbar wird und somit ausgetauscht werden muss.
Um den Aufwand für den Austausch so gering wie möglich zu halten, wird vorgeschlagen, die Gießdüse zweiteilig auszuführen und den Führungskanal im Bereich des Austritts in die Formkammer mit der Krone umzusetzen. Die Krone ist im Vergleich zum Rest der Gießdüse deutlich handlicher, einfacher und kostengünstiger auszutauschen, so dass mit der angegebenen Gießdüse Arbeitszeit und Kosten gespart werden können.
Um die Krone positionsgenau auf dem Kronensockel zu platzieren, kann sie winklig zum Führungskanal formschlüssig auf dem Kronensockel gehalten sein.
Um eine ausreichende Lagesicherheit der Krone auf dem Kronensockel vor allem bei den Vorbereitungsmaßnahmen des Gießvorgangs zu garantieren, kann die Krone auf dem Kronensockel über eine Montagepaste verklebt sein. Die Montagepaste kann vorzugsweise thermisch zersetzbar sein, so dass sich die Krone nach dem Gießvorgang wieder vom Kronensockel lösen lässt und gegebenenfalls ausgetauscht werden kann, sollte dies erforderlich sein.
In einer besonderen Ausführung der Gießdüse unterscheidet sich das Material des Grundkörpers vom Material der Krone. Auf diese Weise können die Eigenschaften der Gießdüse über den Führungskanal lokal verändert werden, um sie in bestimmten Bereichen an jeweilige Belastungszonen optimal anzupassen.
In einer Weiterbildung umfasst die angegebene Gießdüse eine Bandage, die um eine Mantelseite sowohl des Kronensockels, als auch der Krone gelegt ist. Auch auf diese Weise ist eine sichere Lage der Krone auf dem Kronensockel gewährleistet.
In einer besonderen Weiterbildung umfasst die angegebene Gießdüse durch die Bandage geführte Belüftungsöffnungen in einem Bereich, in dem die Krone auf dem Kronensockel getragen ist. Auf diese Weise lässt sich die oben genannte Montagepaste während der thermischen Zersetzung beim Gießvorgang sicher ableiten.
In einer anderen Weiterbildung umfasst die angegebene Gießdüse einen an der Innenseite der Bandage ausgebildeten und nach innen gerichteten Vorsprung, der in die Mantelseite der Krone eingreift. Auf diese Weise lässt sich die Bandage an der Krone in einfacher Weise befestigen.
In einer noch anderen Weiterbildung der angegebenen Gießdüse ist der Vorsprung in die Bandage eingepresst. Auf diese Weise lässt sich die Bandage durch einfache Stanz- und Stempelvorgänge fertigen.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die angegebene Gießdüse ein Halteelement zum Halten der Bandage am Kronensockel. Auf diese Weise ist die Bandage fest an dem Restkörper der Gießdüse gelagert, so dass insbesondere im Zusammenspiel mit dem zuvor genannten Vorsprung die einzelnen Teile der Gießdüse eine mechanische Einheit bilden.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Gießdüse ist das Halteelement ein Stift, der sowohl in die Bandage als auch in den Kronensockel formschlüssig eingreift, um eine relative Bewegung der Bandage und des Kronensockels in Richtung des Führungskanals zu verhindern. Auf diese Weise lässt sich das Halteelement in einfacher Weise montieren und auch wieder lösen, so dass die Gießdüse in zeitsparender Weise in Betrieb genommen und wieder abgebaut werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Vergießofen ein beheizbares Ofengefäß mit einer über einen Einlauf mit einer Schmelze befüllbaren Kammer, die mit Druck beaufschlagbar ist, um die Schmelze über einen Auslauf in einen Formkasten zu drücken, und eine der zuvor genannten Gießdüsen zum Verbinden des Auslaufs mit dem Formkasten.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden verständlicher im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Explosionsansicht eines Vergießofens im Schnitt,
2 eine schematische Ansicht der Gießdüse des Vergießofens aus 1 im Schnitt, und
3 eine schematische Ansicht der Gießdüse des Vergießofens aus 1 aus einer Perspektive.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. Die Figuren sind rein schematisch und geben vor allem nicht die tatsächlichen geometrischen Verhältnisse wieder.
Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Explosionsansicht eines Vergießofens 2 im Schnitt zeigt.
Der Vergiesofen 2 ist grundsätzlich aus der EP 0 215 153 A1 bekannt und weist eine um eine Rotationsachse 3 rotationssymmetrisch ausgebildete Kammer 4 zum Aufnehmen einer nicht weiter dargestellten Schmelze auf. Die Kammer 4 kann mit der Schmelze über einen Einlauf 6 befüllt werden. Um ein Erstarren der Schmelze in der Kammer 4 zu verhindern, weist der Vergießofen 2 an einer in einer Höhenrichtung 8 gesehenen Unterseite eine Aufstellfläche 10 auf, auf die der Vergießofen 2 auf eine nicht weiter dargestellte Beheizung aufgestellt werden kann. Aus Sicht der Rotationsachse 3 besitzt der Vergießofen 2 gegenüberliegend zum Einlauf 8 ferner einen Auslauf 12, über den die Schmelze in der Kammer 4 in einer noch zu beschreibenden Weise in einen Formkasten 16 ausgegeben werden kann.
Der Vergießofen 2 ist als Niederdruck-Vergießofen ausgeführt. Im Betrieb des Vergießofens 2 wird die Kammer 4 über einen Ofendeckel 18 in einer beispielsweise aus der EP 0 215 153 A1 bekannten Weise mit Druck beaufschlagt, so dass die in der Kammer 4 aufgenommene Schmelze über den Auslauf 12 in den Formkasten 16 gedrückt wird. Nachdem die Schmelze dort abgekühlt ist, kann ein fertiges Formteil 20 entnommen werden.
Um das Formteil 20 mit einer vorbestimmten Qualität zu fertigen, müssen der Schmelze beim Austreten aus dem Auslauf 12 und Eintreten in den Formkasten 16 bestimmte strömungsmechanische Randbedingungen vorgegeben werden, um Gießfehler, wie Luft- oder andere Einschlüsse zu vermeiden. Zur Einhaltung dieser strömungsmechanischen Randbedingungen wird in den Auslauf eine Gießdüse 22 eingesetzt, die ihrerseits in den Formkasten 16 eingreift. Die Gießdüse 22 ist geometrisch so aufgebaut, dass die zuvor erwähnten strömungsmechanischen Randbedingungen eingehalten werden.
Auf die Gießdüse 22 wird nachstehend anhand der 2 und 3 näher eingegangen.
Die Gießdüse 22 ist grundsätzlich rotationssymmetrisch um eine weitere Rotationsachse 23 ausgebildet und besitzt einen Grundkörper 24 mit einem Stutzen 26, der in der Tiefenrichtung 8 gesehen an der Unterseite des Grundkörpers 24 angeordnet ist. An der Oberseite des Stutzens 26 schließt sich ein Flansch 28 an, auf dem wiederum auf der dem Stutzen 26 gegenüberliegenden Seite ein Kronensockel 30 ausgebildet ist. Auf dem Kronensockel 30 ist als getrenntes Bauteil eine Krone 32 getragen. Der Kronensockel 30 und die Krone 32 sind von einer Bandage 34 umgeben, weshalb der Kronensockel 30 in der perspektivischen Darstellung der 2 nicht zu sehen ist.
Durch den Grundkörper 24 und die Krone 32 erstreckt sich parallel zur Tiefenrichtung 8 ein Führungskanal 36, durch den die Schmelze im Betrieb des Vergießofens 2 aus dem Auslauf 12 in den Formkasten 16 geleitet werden kann. Der Strömungsweg 38 der Schmelze ist in 2 durch gestrichelte Pfeile angedeutet.
Wie aus der Andeutung des Strömungsweges 38 in 2 zu erkennen, trägt die Schmelze beim Austritt aus dem Führungskanal 36 in den Formkasten 16 Material der Gießdüse ab und verändert so insbesondere am Austritt aus dem Führungskanal 36 seine Geometrie. Diese geometrischen Veränderungen sind in 2 mit gestrichelten Dreiecken und dem Bezugszeichen 40 angedeutet.
Die geometrischen Veränderungen 40 bedingen allerdings, die zuvor erwähnten strömungsmechanischen Randbedingungen beim Eintritt der Schmelze in den Formkasten 16 nicht mehr eingehalten eingehalten werden können. Entsprechend sind die ebenfalls zuvor genannten Gießfehler zu erwarten, so dass zur Gewährleistung der Qualität des Formteils 20 die Gießdüse 22 ausgetauscht werden muss.
In der vorliegenden Ausführung ist ein vollständiger Austausch der Gießdüse 22 allerdings nicht notwendig, weil die auf der Gießdüse 22 aufliegende Krone 32 in einfacher Weise von dieser abgenommen und durch eine neue ersetzt werden kann. Die Krone 32 ist der Natur der Sache bedingt deutlich kleiner als die gesamte Gießdüse 22 und kann daher durch das Personal innerhalb kürzester Zeit ausgetauscht werden. Auf diese Weise wird nicht nur ein Anlagenstillstand im Regelbetrieb vermieden, es ist auch kein spezielles Personal zur Installation der Krone 32 allein notwendig, das in der Regel für die Installation der gesamten Gießdüse 22 gebraucht wird. Ein weiterer Vorteil einer vom Rest der Gießdüse 22 getrennten Krone 32 ist darin zu sehen, dass die Krone 32 ausgetauscht und an verschiedene Gießanwendungen angepasst werden kann. Auf diese Weise kann in recht einfacher Weise auf Beanspruchungsänderungen während des Gießvorgangs reagiert werden. So wäre es beispielsweise möglich, individuell auf chemische Angriffe und dergleichen bei einer Umstellung auf Stahlguss zu reagieren.
Nachstehend wird die Befestigung der Krone 32 auf dem Sockel 30 näher beschrieben.
Um unabhängig von der Bandage 34 einen festen Halt der Krone 32 auf dem Sockel 30 zu gewährleisten, kann die Krone 32 eine entgegen der Tiefenrichtung 8 verlaufende Ausnehmung 40 aufweisen, in die ein Vorsprung 42 auf dem Sockel 32 formschlüssig eingreift und eine Bewegung der Krone 32 winklig zur Tiefenrichtung 8 verhindert. Zwar könnten die Ausnehmung 40 und der Vorsprung 42 entsprechend am Sockel 30 bzw. an der Krone 32 anders herum angeordnet sein, der Vorsprung 42 stellt allerdings zusätzliches Gewicht für die Krone 32 dar und macht sie im Falle eines Austausches unnötig schwer. Daher ist die in 2 gezeigte Lösung optimal.
Zur weiteren Steigerung des Haltes kann die Krone 32 auf dem Sockel 30 mit einer Montagepaste verklebt sein. Diese Montagepaste sollte vorzugsweise thermisch zersetzbar sein, damit sie sich während des Vergießvorgangs wieder auflöst, so dass sich die Krone 32 nach dem Vergießvorgang wieder vom Sockel lösen lässt. Damit die sich auflösende Montagepaste während des Vergießvorgangs aus der Bandage 34 entweichen kann, weist die Bandage 34 durch Ihren Mantel verlaufende Belüftungsöffnungen 44 auf. Die Belüftungsöffnungen 44 sind dabei um die Rotationsachse 23 drehsymmetrisch angeordnet, um einen möglichst gleichmäßigen Abzug der sich im Betrieb des Vergießofens 2 auflösenden Montagepaste zu ermöglichen.
Für einen möglichst festen Sitz der Bandage 34 an der Krone 32 können in der Tiefenrichtung 8 gesehen oberhalb der Belüftungsöffnungen 44 radial nach innen gerichtete Vorsprünge 46 in die Bandage 34 eingepresst sein. Die Vorsprünge 46 erlauben es, die Bandage 34 während der Montage der Krone 32 auf dem Sockel 30 fest an der Krone 32 zu halten, so dass die Krone 32 gemeinsam mit der Bandage 34 montiert und auch wieder abgebaut werden kann.
Zur Lagesicherung der Bandage 34 am Sockel 30 können in den Sockel 30 durch entsprechende Langlöcher 48 in der Bandage 34 hindurch Halteelemente in Form von Stiften 50 eingesetzt sein. Die Langlöcher 48 erlauben es, eine Drehlage der Krone 32 auf dem Sockel 30 um die Rotationsachse 23 einzustellen. Ferner sind die Stifte 50 an ihrem aus dem Sockel herausschauenden Ende abgebogen ausgebildet, um dem Monteur eine gute Griffmöglichkeit zu bieten und die Montage zu erleichtern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0215153 A1 [0002, 0021, 0022]

Claims

Gießdüse (22) zum Führen einer Schmelze aus einem Auslauf (12) eines Vergießofens (2) in einen Formkasten (16) mittels eines Führungskanals (36), umfassend einen Grundkörper (24) und eine auf den Grundkörper (24) aufgesetzte Krone (32), durch die beide der Führungskanal (36) geführt ist, wobei der Grundkörper (24) einen Stutzen (26) mit einer in den Auslauf (12) einführbaren Stirnseite, in die der Führungskanal (36) eintritt, einen sich an den Stutzen (26) auf einer der Stirnseite gegenüberliegenden Seite anschließenden Flansch (28) zum Auflegen auf den Vergießofen (2) und einen am Flansch (28) dem Stutzen (26) gegenüberliegend ausgebildeten Kronensockel (30) zum Tragen der Krone (32) besitzt.
Gießdüse (22) nach Anspruch 1, wobei die Krone (32) auf dem Kronensockel (30) winklig zur Richtung (8) des Führungskanals (36) formschlüssig wirkend gehalten ist.
Gießdüse (22) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Krone 32 auf dem Kronensockel (30) über eine thermisch zersetzbare Montagepaste verklebt ist.
Gießdüse (22) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Bandage (34), die um eine Mantelseite sowohl des Kronensockels (30) als auch der Krone (32) gelegt ist.
Gießdüse (22) nach Anspruch 4, umfassend durch die Bandage (34) geführte Belüftungsöffnungen (44) in einem Bereich, in dem die Krone (32) auf dem Kronensockel (30) getragen ist.
Gießdüse (22) nach Anspruch 4 oder 5, umfassend einen an der Innenseite der Bandage (34) ausgebildeten und nach innen gerichteten Vorsprung (46), der in die Mantelseite der Krone (32) eingreift.
Gießdüse (22) nach Anspruch 6, wobei der Vorsprung (46) in die Bandage eingepresst ist.
Gießdüse (22) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 7, umfassend ein Halteelement (50), zum Halten der Bandage (34) am Kronensockel (30).
Gießdüse (22) nach Anspruch 8, wobei das Halteelement (50) ein Stift ist, der sowohl in die Bandage (34) als auch in den Kronensockel (30) formschlüssig eingreift, um eine relative Bewegung der Bandage (34) und des Kronensockels (30) in Richtung (8) des Führungskanals (36) zu verhindern.
Vergießofen (2), umfassend ein beheizbares Ofengefäß mit einer über einen Einlauf (6) mit einer Schmelze befüllbaren Kammer (4), die mit Druck beaufschlagbar ist, um die Schmelze über einen Auslauf (12) in einen Formkasten (16) zu drücken, und eine Gießdüse (22) nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Verbinden des Auslaufs (12) mit dem Formkasten (16).