DE102022106807A1

DE102022106807A1 - Speiser und Speisersystem für Gießformen

Info

Publication number: DE102022106807A1
Application number: DE102022106807.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Franke
Original assignee: Stahlwerke Bochum AG
Current assignee: Stahlwerke Bochum AG
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2023-09-28

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Speiser (1) zum Einsetzen in eine Gießform und zum Aufnehmen von flüssigem Metall aus der Gießform beim Gießen eines Gussstücks, umfassend ein Speiseroberteil (2) und ein Speiserunterteil (3) , wobei das Speiseroberteil (2) aus einer Isoliermasse gebildet ist, wobei das Speiseroberteil (2) und das Speiserunterteil (3) wenigstens teilweise ineinander eingesteckt sind und wobei das Speiseroberteil (2) und das Speiserunterteil (3) einen Speiserhohlraum (15) umschließen. Damit die Herstellungskosten gesenkt werden können, ist vorgesehen, dass in dem Speiserhohlraum (15) eine einen Ausgleichshohlraum (12) für das flüssige Metall wenigstens teilweise bereitstellende Speiserhülse (4) aus einer exothermen Masse verschiebbar aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Speiser zum Einsetzen in eine Gießform und zum Aufnehmen von flüssigem Metall aus der Gießform beim Gießen eines Gussstücks, umfassend ein Speiseroberteil aus einer Isoliermasse und ein Speiserunterteil, wobei das Speiseroberteil und das Speiserunterteil wenigstens teilweise ineinander eingesteckt sind und wobei das Speiseroberteil und das Speiserunterteil einen Speiserhohlraum umschließen. Ferner betrifft die Erfindung ein Speisersystem mit wenigstens einem Speiser der genannten Art.
Zur Herstellung von Gussteilen aus Metall muss zunächst eine Gießform hergestellt werden, die typischerweise aus einem Formstoff gebildet wird. Der Formstoff besteht dabei regelmäßig aus Formsand, dem zuvor ein Binder, wie beispielsweise Bentonit, Harz oder Wasserglas, sowie verschiedene Zusatzstoffe zugesetzt werden. Der Formstoff wird zusammen mit einer Form in einen Formkasten eingebracht und sodann verdichtet, wobei der Binder aushärtet. Anschließend kann das Modell ausgeformt und Metall in die verbleibende Form gegossen werden. Beim Erstarren des Metalls schrumpft das gegossene Bauteil, wodurch Lunker entstehen können. Um dies zu vermeiden werden Speiser in die Gießform eingebracht, welche ein Volumen zur Speicherung von flüssigem Metall aufweisen, das die während der Erstarrung stattfindende Volumenveränderung ausgleicht und somit eine Lunkerbildung verhindert.
Die Speiser werden daher meist in einem oberen Bereich der Form und mit einer Öffnung zu dem von dem Gussstück einzunehmenden Hohlraum in der Gießform in dem Formstoff vorgesehen. Um die Volumenveränderungen des Metalls auch bei räumlich komplexeren Gussstücken ausgleichen zu können, können mehrere Speiser an unterschiedlichen Stellen des Gussstücks im Formstoff vorgesehen werden. Zudem müssen die Speiser so bemessen sein, dass das darin aufgenommene Metall erst später erstarrt als das Metall des Gussstücks in dem Bereich, in dem eine Volumenveränderung des Metalls durch den Speiser ausgeglichen werden soll. Der Erstarrungsmodul des Speisers, als das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche des Speisers, sollte dazu größer sein als der Erstarrungsmodul des zu speisenden Bereichs des Gussstücks. Dabei können die Speiser nicht nur hinsichtlich ihrer Geometrie, sondern auch hinsichtlich der verwendeten Materialen variieren.
Sogenannte isolierende Speiser werden aus sogenannten Isoliermassen gefertigt, welche beim Abgießen der Form flüssiges Metall aufnehmen und speichern. Dadurch wird ein Erstarren des Metalls im Speiser solange vermieden, bis wenigstens der zu speisende Bereich des Gussstücks erstarrt ist. Sogenannte exotherme Speiser werden aus exothermen Massen gebildet, bei denen es bei Kontakt mit dem flüssigen Metall zu einer exothermen aluminothermischen Reaktion kommt. Die dabei entstehende Wärme sorgt dafür, dass das Metall im Speiser erst nach dem zu speisenden Bereich des Gussstücks erstarrt. Exotherme Massen sind beispielsweise in der DE 101 04 289 A1 und der WO 2013/150159 A2 beschrieben worden.
Um die Vorteile von isolierenden Speisern und exothermen Speisern kombinieren zu können, sind zudem bereits Kombinationen beider Speisertypen vorgeschlagen worden, bei denen ein äußerer Korpus aus einer Isoliermasse und eine innere Auskleidung mit einer exothermen Masse gemeinsam vorgesehen werden. Da einerseits Wärme in der Isoliermasse des Speisers reflektiert und zusätzlich über das Verbrennen der exothermen Masse in Kontakt mit dem flüssigen Metall weitere Wärme erzeugt wird, können diese Speiser kleiner ausgebildet werden. Zudem kann das Speisen durch eine höhere Temperatur des flüssigen Metalls im Speiser verbessert werden. Die Verwendung exothermer Massen führt letztlich zu einer Verringerung des benötigten Volumens an flüssigem Metall zur Erzeugung eines Gussstücks, wodurch Strom und/oder Kohlendioxid für jedes einzelne Gussstück eingespart und der Verschleiß an den Gießanlagen verringert werden kann. Die Herstellungskosten entsprechender Speiser sind aber trotzdem relativ hoch.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten und zuvor näher erläuterten Speiser derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Herstellungskosten gesenkt werden können.
Diese Aufgabe ist bei einem Speiser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass in dem Speicherhohlraum eine einen Ausgleichshohlraum für das flüssige Metall wenigstens teilweise bereitstellende Speiserhülse aus einer exothermen Masse verschiebbar aufgenommen ist.
Die genannte Aufgabe ist gemäß Anspruch 11 gelöst bei einem Speisersystem mit einem Speiser nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer weiteren Speiserhülse, wobei sich die beiden Speiserhülsen lediglich hinsichtlich einiger Abmessungen unterscheiden.
Der Speiser ist mithin dreiteilig ausgebildet, so dass drei unterschiedliche Einzelteile des Speisers gefertigt und diese in der vorgesehenen Weise zusammengesetzt werden müssen. Dies stellt einen zusätzlichen Aufwand und damit einen zusätzlichen Kostenfaktor dar, der jedoch auch ermöglicht, die Einzelteile des Speisers einfacher zu fertigen und einfacher zusammenzusetzen. Die Erfindung hat erkannt, dass sich die zusätzlichen Aufwände für die Herstellung von drei Einzelteilen des Speisers und für den Zusammenbau des Speisers auszahlen. Tatsächlich können diese zusätzlichen Aufwände durch die einfachere Fertigung überkompensiert und daher kostengünstiger herzustellende Speiser bereitgestellt werden.
Ein besonderer Vorteil dieses dreiteiligen Aufbaus des Speisers liegt darin, dass das Speiseroberteil und das Speiserunterteil bei der Fertigung verschiedener Speiser stets gleich bleiben können. das Speiseroberteil und das Speiserunterteil können dann je nach den jeweiligen Anforderungen an die verschiedenen Speiser bedarfsweise mit unterschiedlichen Speiserhülsen versehen werden. Die Speiserhülsen selbst können infolge des Speiseroberteils und des Speiserunterteils, die ebenfalls vorgesehen sind, sehr einfach und kostengünstig in unterschiedlichen Formen und Zusammensetzungen ausbildet werden.
Die Wahl der Form und der Zusammensetzung der Speiserhülse kann beispielsweise nach dem im Speiserhohlraum oder im Ausgleichshohlraum aufzunehmenden Volumen an flüssigem Metall, der im Speiser mittels der Speiserhülse zu erzeugenden Wärmemenge, dem Zeitpunkt der Freisetzung der Wärme und/oder dem gewünschten Erstarrungsmodul des Speisers gewählt werden. Dabei ist es zudem möglich, dass die äußeren Abmessungen der Speiserhülse stets wenigstens in Teilen gleich bleiben, so dass die unterschiedlichen Speiserhülsen stets in dieselben Speiseroberteile bzw. dieselben Speiserhohlräume der Speiser passen. Dann ist trotzdem bedarfsweise eine Variation beispielsweise hinsichtlich der Wandstärken und der Höhen der Speiserhülsen, letztlich hinsichtlich des Ausgleichshohlraums, möglich. Wenn sich die Höhe der Speiserhülsen ändert, werden die Speiserhülsen beispielsweise unterschiedlich weit in das Speiseroberteil eingeschoben. Eine Anpassung des Speiseroberteils oder des Speiserunterteils ist aber bedarfsweise entbehrlich.
Vor diesem Hintergrund ist bei dem System vorgesehen, dass das System ein Speiseroberteil und ein Speiserunterteil sowie zwei unterschiedliche Speiserhülsen umfasst. Dabei sind aus den genannten Gründen die beiden Speiserhülsen lediglich hinsichtlich einiger Abmessungen unterschiedlich ausgebildet, um unterschiedliche Eigenschaften des Speiser je nach der verwendeten Speiserhülse bereitstellen zu können. Gleichwohl ist aber wenigstens eine Abmessung der Speiserhülen wenigstens im Wesentlichen identisch, um auf diese Weise eine Art Baukastensystem bereitzustellen, aus dem nach den Anforderungen des Einzelfalls ein Speiseroberteil und ein Speiserunterteil mit unterschiedlichen Speiserhülsen kombiniert werden können, um den jeweiligen Anforderungen gerecht zu werden.
Wenn vorliegend davon die Rede ist, dass das Speiseroberteil und das Speiserunterteil wenigstens teilweise ineinander eingesteckt sind, dann kann tatsächlich sowohl das Speiseroberteil wenigstens teilweise in das Speiserunterteil und das Speiserunterteil wenigstens teilweise in das Speiserobeteil eingesteckt sein. Es genügt für das teilweise Einstecken ineinander aus, wenn das Speiseroberteil wenigstens teilweise in das Speiserunterteil oder das Speiserunterteil teilweise in das Speiseroberteil eingesteckt ist. Dies ist nach allgemeinem Verständnis von dem Begriff des Ineinandereinsteckens umfasst. Eine Unterscheidung der verschiedenen, zuvor dargelegten Alternativen des Ineinandereinsteckens ist daher im Folgenden nicht jeweils im Einzelnen erforderlich, zumal es erfindungsgemäß hierauf grundsätzlich eher untergeordnet ankommt.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung des Speisers kann die Speiserhülse in wenigstens einer Richtung frei von Hinterschneidungen ausgebildet sein. Dadurch lässt sich die Speiserhülse sehr leicht und kostengünstig in der jeweils gewünschten Form herstellen. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die exotherme Masse zur Bildung der Speiserhülse als Schüttgut in eine Form eingebracht und dort gepresst und/oder verdichtet wird. Nach dem Pressen kann die Speiserhülse dann sehr einfach und zuverlässig entformt werden. Zudem kann die Speiserhülse sehr einfach und zuverlässig mit einer hohen Formgenauigkeit gefertigt werden. Die zuvor genannten Vorteile ergeben sich dabei insbesondere, wenn die Speiserhülse wenigstens im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Dies ist insbesondere für eine reproduzierbare Formgebung durch Pressen und/oder Verdichten besonders günstig. Zudem lässt sich so einfach und reproduzierbar ein Ausgleichshohlraum in vorbestimmter Größe bereitstellen, wenn die Speiserhülse wenigstens im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist.
Um das Entformen der Speiserhülse nach deren Fertigung zu vereinfachen, können sich die Innenseite und die Außenseite wenigstens im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Auf diese Weise kann dann der gesamte Herstellprozess kostengünstiger erfolgen. Dies gilt insbesondere auch, wenn die Außenseite wenigstens geringfügig und/oder wenigstens abschnittsweise konisch ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Speiserhülse auch einfach und zuverlässig in das Speiseroberteil eingeschoben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Speiserhülse zudem wenigstens abschnittsweise in Form eines umlaufenden Hülsenmantels ausgebildet sein. Ein solcher Hülsenmantel ist einfach zu fertigen und einfach in das Speiseroberteil einzusetzen. Zudem kann dann die Materialstärke und die Länge des Hülsenmantels gezielt variiert werden, um unterschiedliche Speiserhülsen für unterschiedliche Anwendungen herzustellen. Damit die Speiserhülse zudem in definierter Weise in das Speiseroberteil eingesetzt werden kann, so dass die Speiserhülse das Speisen der Gießform in der vorgesehenen Weise unterstützen kann, bietet es sich der Einfachheit halber an, wenn am unteren Ende ein wenigstens im Wesentlichen umlaufender Rand vorgesehen ist. Der Rand kann zur Positionierung der Speiserhülse in dem Speiseroberteil genutzt werden. Das gilt dabei in besonderem Maße, wenn der Rand nach außen vorsteht.
Im Falle eines Hülsenmantels bietet es sich besonders an, wenn die Innenseite und die Außenseite des Hülsenmantels wenigstens im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet werden. Dann kann die Speiserhülse einfach unter Nutzung einer Form gefertigt und anschließend entformt werden. Um die Speiserhülse einfach und zuverlässig in den Hohlraum des Speiseroberteils einstecken zu können, kann es sich dabei anbieten, wenn die Außenseite des Hülsenmantels wenigstens abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
Zur genauen und zuverlässigen Positionierung der Speiserhülse gegenüber dem Speiseroberteil kann der nach außen vorstehende Rand der Speiserhülse mit seiner Oberseite an einer korrespondierenden Anlagefläche des Speiseroberteils anliegen. Dies gilt umso mehr, wenn der Rand wenigstens im Wesentlichen umlaufend an einer korrespondierenden Anlagefläche des Speiseroberteils anliegt. Alternativ oder zusätzlich kann das Speiseroberteil den nach außen vorstehende Rand der Speiserhülse vollständig nach unten übergreifen. So ist die Speiserhülse vollständig in dem Speiseroberteil aufgenommen, was für eine Verringerung des Wärmeverlusts nach außen zweckmäßig sein kann.
Der Speiser kann zuverlässig flüssiges Metall aus der Gießform aufnehmen und beim Erstarren des Metalls wieder an die Gießform abgeben, wenn der Ausgleichshohlraum der Speiserhülse wenigstens im Wesentlichen zylindrisch aus gebildet ist. Der Einströmen und das Ausströmen des flüssigen Metalls wird dann allenfalls wenig beeinträchtigt. Alternativ oder zusätzlich kann der Ausgleichshohlraum der Speiserhülse am oberen Ende und am unteren Ende eine Öffnung für das flüssige Metall aufweist Durch die untere Öffnung kann das flüssige Metall in den Ausgleichshohlraum einströmen und bei entsprechenden Größenverhältnissen zwischen der Speiseroberseite und der Speiserhülse zudem aus dem Ausgleichshohlraum der Speiserhülse in den Speiserhohlraum im Speiseroberteil gelangen. Um das Einströmen in die Speiserhülse und/oder das Durchströmen der Speiserhülse zu vereinfachen, kann es sich anbieten, wenn die Öffnung am untern Ende der Speicherhülse und die Öffnung an oberen Ende der Speicherhülse wenigstens im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.
Damit das Speiseroberteil und das Speiserunterteil gemeinsam zuverlässig und einfach einen gemeinsamen Speißerhohlraum zur Aufnahme der Speiserhülse bilden, kann es sich anbieten, wenn das Speiseroberteil das Speiserunterteil wenigstens teilweise, vorzugsweise überwiegend, insbesondere wenigstens im Wesentlichen vollständig, übergreift. Je mehr das Speiseroberteil das Speiserunterteil übergreift, umso mehr wird die Speicherhülse nach außen abgeschirmt und ein unbeabsichtigtes Austreten von flüssigem Metall zwischen dem Speiseroberteil und dem Speiserunterteil verhindert.
Alternativ oder zusätzlich kann das Speiserunterteil aus einer Isoliermasse gebildet sein. Dann wird ein Wärmeverlust der durch die exotherme Reaktion der Speiserhülse im Speiserhohlraum gebildeten Wärme verringert. Zudem wird eine Beeinträchtigung des Gussstücks durch eine Reaktion einer exothermen Masse des Speiserunterteils vermieden. Unabhängig davon kann das Speiserunterteil die Speiseröffnung für das Einströmen des Metalls in den Ausgleichshohlraum aufweisen. Das Einströmen des flüssigen Metalls in den Speiser ist also reproduzierbar und im Wesentlichen unabhängig von der jeweiligen Ausgstaltung der Speiserhülse. Um eine reproduzierbare und zuverlässige Ausrichtung von Speiseroberseite und Speiserunterseite sicherzustellen, kann das Speiserunterteil wenigstens teilweise in das Speiseroberteil eingeschoben sein.
Wenn das Speiserunterteil eine gleich große Breite wie die Speiserhülse aufweist, kann das Speiseroberteil einfacher gefertigt werden. Wenn das Speiserunterteil eine größere Breite aufweist als die Speiserhülse, kann die Speisehülse besser gegenüber einem unbeabsichtigten Austreten von flüssigem Metall und Wärmeverlusten nach außen abgesichert werden.
Unabhängig davon ist es konstruktiv und fertigungstechnisch besonders einfach, wenn die Speisehülse und das Speiserunterteil konzentrisch zueinander angeordnet sind. Zudem kann dem Setzen des Formstoffs beim Verdichten des Formstoffs zum Bilden der Gießform Rechnung getragen werden, wenn das Speiserunterteil und die Speiserhülse entlang einer gemeinsamen Mittelachse gegenüber dem Speiseroberteil verschiebbar vorgesehen sind. Wenn sich der Formstoff setzt, kann so das Speiseroberteil weiter nach unteren auf die Speiserhülse und das Speiserunterteil rutschen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Speiserhülse und das Speiserunterteil im Speiseroberteil verschiebbar vorgesehen sind.
Bei einem ersten besonders bevorzugten Speisersystem unterscheiden sich die beiden Speiserhülsen hinsichtlich ihrer Form, wobei die äußere Form wenigstens teilweise identisch sein kann, um eine problemlose Verwendung des Speiseroberteils und des Speiserunterteils mit jedem der beidem Speiserhülsen zu ermöglichen. Die Formunterschiede können jedoch derart sein, dass die beiden Speiserhülsen unterschiedliche Mengen an exothermem Material aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können sich die beiden Speiserhülsen hinsichtlich des Volumens der Ausgleichshohlräume unterscheiden. Dann können die Speiserhülsen unterschiedliche Mengen an flüssigem Metall aufnehmen. Es ist aber unabhängig davon auch denkbar, dass die beiden Speiserhülsen sich hinsichtlich der Höhen und/oder der Wandstärken der jeweiligen Hülsenmäntel unterscheiden. So können die Speiserhülsen unterschiedliche Kontaktflächen für das flüssige Metall im Ausgleichshohlraum aber zudem auch unterschiedliche Mengen an exothermer Masse und unterschiedliche Volumen der Ausgleichshohlräume bereitstellen.
Bei einer größeren Wandstärke und gleichen äußeren Abmessungen der Speiserhülse wird mehr exotherme Masse bereitgestellt und somit ermöglicht, im Speiserhohlraum mehr Wärme zu erzeugen. Selbiges gilt prinzipiell auch für höhere Speiserhülsen. Bei diesen wird auch mehr exothermes Material bereitgestellt, wenn sich die Speiserhülsen bis zur gemeinsamen Höhe gleichen. Andersherum kann weniger exothermes Material bereitgestellt werden, wenn die Speiserhülsen kleiner und/oder dünner ausgebildet werden. In diesem Fall wird im Speiserhohlraum weniger Wärme erzeugt.
Es kann aber nicht nur die Wandstärke als solche zwischen unterschiedlichen Speiserhülsen variiert werden. Auch der Verlauf der Wandstärke über die Höhenkoordinate bzw. die Mittelachse oder Längserstreckung kann in unterschiedlicher Weise variiert werden. Die Wandstärke muss also über die Höhenkoordinate gesehen nicht überall gleich sein. Die Wandstärke könnte beispielsweise auch nach oben oder nach unten abnehmen. Es sind auch Wandstärken denkbar, die nach oben oder nach unten zunächst zunehmen, um später wieder abzunehmen und, bedarfsweise, danach wieder zuzunehmen. Auf diese Weise kann auf unterschiedlichen Höhen der Speiserhülse mehr oder weniger Wärme erzeugt werden. Vereinfacht gesprochen kann in den Bereichen mit größerer Wandstärke mehr Wärme bereitgestellt werden als in den Bereichen mit geringerer Wandstärke. Der unterschiedliche Verlauf der Wandstärken der Speiserhülsen kann etwa genutzt werden, um einen unterschiedlichen, örtlichen und/oder zeitlichen Verlauf der Wärmeerzeugung zu bewirken. Grundsätzlich gilt, dass Bereiche der Speicherhülse mit geringeren Wandstärken schneller ab- bzw. ausbrennen als Bereiche mit größerer Wandstärke. Mit anderen Worten kann durch eine über die Höhenkoordinate variierende Wandstärke der Speicherhülse eingestellt werden, auf welcher Höhe zu welcher Zeit wieviel Wärme erzeugt und an das flüssige Metall im Speiser abgegeben wird.
Wenn die Außendurchmesser der Hülsenmäntel der beiden Speiserhülsen wenigstens im Wesentlichen identisch sind können die Speiserhülsen mit dem Hohlraum des Speiseroberteils und zudem mit den Abmessungen des Speiserunterteils korrespondieren. So wird das Volumen gut ausgenutzt und ein versehentliches seitliches Auslaufen von flüssigem Metall vermieden. Alternativ oder zusätzlich können aber auch die Außendurchmesser und/oder die Höhen der unteren, seitlich vorstehenden Ränder der Speiserhülsen identisch ausgebildet sein. Dann passen die Speiserhülen identisch auf das Speiserunterteil und/oder gelangen die Speiserhülsen mit ihren Anlageflächen identisch an die korrespondierende Anlagefläche des Speiseroberteils. Auch so wird ein versehentliches Auslaufen von flüssigem Metall vermieden.
Es können bei dem Speisersystem grundsätzlich auch wenigstens zwei Speiser nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen sein, wobei sich die Speiserhülsen der unterschiedlichen Speiser in der zuvor genannten Weise unterscheiden. Die Speiserobeteile und/oder die Speiserunterteile der verschiedenen Speiser können sich dabei voneinander unterscheiden. Bevorzugt kann es aber im Sinne eines einfachen Baukastensystems sein, wenn sich die Speiserobeteile und/oder die Speiserunterteile nicht oder nur geringfügig voneinander unterscheiden. So wird eine große Flexibilität bei der Kombination der Einzelteile des Speisers miteinander ermöglicht. Es können selbstverständlich auch bei identischen Speiserunterteilen und/oder identischen Speiseroberteilen mehr als zwei unterschiedliche Speiserhülsen im Speisersystem vorgesehen sein. Je mehr unterschiedliche Speiserhülsen vorgesehen sind, umso flexibler kann auf unterschiedliche Anforderungen an die Speiser reagiert werden, ohne einen hohen Fertigungs- oder Lagerhaltungsaufwand betreiben zu müssen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1A-B einen erfindungsgemäßen Speiser in einer perspektivischen Explosionsdarstellung dargestellt von unterschiedlichen Blickrichtungen,
2 den Speiser aus 1 in einer Ausgangsstellung in einer Schnittansicht,
3 den Speiser aus 2 in einer Gießstellung in der Schnittansicht gemäß 2 und
4 ein Speisersystem umfassend den Speiser aus 1 in einer Seitenansicht.

In den 1A-B ist ein Speiser 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung dargestellt. Der dargestellte und insoweit bevorzugte Speiser 1 setzt sich aus einem Speiseroberteil 2, einem Speiserunterteil 3 und einer dazwischen vorgesehenen Speiserhülse 4 zusammen. Das Speiseroberteil 2 und das Speiserunterteil 3 des dargestellten und insoweit bevorzugten Speisers 1 sind dabei aus einer Isoliermasse gebildet, um Wärmeverluste des flüssigen Metalls nach außen zu verringern. Die Speiserhülse 4 ist dagegen aus einer exothermen Masse gebildet, die mit dem flüssigen Metall im Speiser 1 exotherm reagiert, um zusätzliche Wärme bereitzustellen. Das Speiseroberteil 2, das Speiserunterteil 3 und die Speiserhülse 4 weisen im Wesentlichen runde Querschnitte auf und sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Speiseroberteil 2 weist einen inneren Hohlraum 5 auf, der im Wesentlichen zylindrisch mit zwei unterschiedlichen Durchmessern in einem oberen Abschnitt 6 und einem unteren Abschnitt 7 ausgebildet ist und nach oben hin leicht konisch ausgebildet sein kann.
Der innere Durchmesser des oberen Abschnitts 6 des Speiseroberteils 2 ist dabei so gewählt, dass er in etwa einem Durchmesser eines oberen Hülsenmantels 8 der Speiserhülse 1 entspricht oder geringfügig größer ist. Der Hülsenmantel 8 der Speiserhülse 1 kann mithin von unten in einen oberen Abschnitt 6 des Speiseroberteils 2 eingeschoben werden. Dabei ist der Hülsenmantel 8 der dargestellten und insoweit bevorzugten Speiserhülse 4 nach oben hin geringfügig konisch ausgebildet, um besser in den Hohlraum 5 des oberen Abschnitts 6 des Speiseroberteils 2 eingeführt werden zu können. Zwingend ist dies aber nicht. Der Hülsenmantel 8 könnte beispielsweise auch im klassischen Sinne zylindrisch ausgebildet sein. Der innere Durchmesser des unteren Abschnitts 7 des Speiseroberteils 2 ist dagegen so gewählt, dass er dem Durchmesser eines nach außen vorstehenden Rands 9 am unteren Ende der Speiserhülse 4 entspricht oder geringfügig größer ausgebildet ist. Der untere, seitlich nach außen vorstehende Rand 9 der Speiserhülse 4 kann mithin im unteren Abschnitt 7 des Hohlraums 5 des Speiseroberteils 2 mit dem größeren Durchmesser aufgenommen werden.
Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Speiser 1 entspricht der äußere Durchmesser des Speiserunterteils 3 an seinem oberen Rand wenigstens im Wesentlichen dem äußeren Durchmesser des unteren, nach außen vorstehenden Rands 9 der Speiserhülse 4. Der obere Rand des Speiserunterteils 3 kann also wie der untere Rand 9 der Speiserhülse 4 wenigstens teilweise in den Bereich des unteren Abschnitts 7 des Hohlraums 5 des Speiseroberteils 2 mit dem größeren Durchmesser aufgenommen werden.
Am unteren Ende des Speiserunterteils 3 ist ferner eine Speiseröffnung 10 vorgesehen, durch die flüssiges Metall in den Speiser 1 einströmen und aus dem flüssiges Metall zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausströmen kann. Diese Speiseröffnung 10 weist einen deutlich geringeren Durchmesser auf als der innere Durchmesser am oberen Rand des Speiserunterteils 3. Der Hohlraum 11 des Speiserunterteils 3, mithin also der Strömungskanal für das flüssige Metall, erweitert sich also ausgehend von der Speiseröffnung 9 am unteren Rand hin zum oberen Rand des Speiserunterteils 3. Mithin verjüngt sich der Hohlraum 11 vom oberen Rand nach unten zum unteren Rand des Speiserunterteils 3.
Der Hohlraum 5 des Speiseroberteils 2 ist von der unteren Öffnung bis zum oberen Ende wenigstens im Wesentlichen ohne Hinterschneidung ausgebildet, so dass das Speiseroberteil 2 durch Pressen in einer Form gebildet und das Speiseroberteil 2 hinterher leicht entformt werden kann, wobei zudem die Form bedarfsweise wiederverwendet werden kann. Der Ausgleichshohlraum 12 der Speiserhülse 4 ist von der Öffnung 13 am unteren Rand bis zur Öffnung 14 am oberen Ende des Hülsenmantels 5 wenigstens im Wesentlichen ohne Hinterschneidung ausgebildet, so dass die Speiserhülse 4 durch Pressen in einer Form gebildet und die Speiserhülse 4 hinterher leicht entformt werden kann, wobei zudem die Form bedarfsweise wiederverwendet werden kann. Der Ausgleichshohlraum 12 der Speiserhülse 4, welcher ein Ausgleichvolumen an flüssigem Metall bereitstellt, ist bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Speiser 1 wenigstens im Wesentlichen mit zylindrischer Form ausgebildet. Der Hohlraum 11 des Speiserunterteils 3 ist von der unteren Öffnung bis zum oberen Ende im Wesentlichen ohne Hinterschneidung ausgebildet, so dass das Speiserunterteil 3 durch Pressen in einer Form gebildet und das Speiserunterteil 3 hinterher leicht entformt werden kann, wobei zudem die Form bedarfsweise wiederverwendet werden kann.
In der 2 ist der Speiser 1 in einer zusammengesetzten Stellung von Speiseroberteil 2, Speiserhülse 4 und Speiserunterteil 3 dargestellt. Das Speiseroberteil 2, die Speiserhülse 4 und das Speiserunterteil 3 sind dabei konzentrisch einer gemeinsamen Mittelachse M zueinander angeordnet. In dieser Anordnung kann die Speiserhülse 4, die vollumfänglich in dem Hohlraum 5 des Speiseroberteils 2 aufgenommen ist, wobei der untere Rand des Speiseroberteils 2 den unteren nach außen vorstehenden Rand 9 der Speiserhülse 4 vollständig übergreift, in einer Längsrichtung parallel zur gemeinsamen Mittelachse M gegenüber dem Speiseroberteil 2 verschoben werden. Die Speiserhülse 4 gelangt auf dieser Weise weiter in den Hohlraum 5 des Speiseroberteils 2 hinein oder wird weiter in Richtung der unteren Öffnung des Speiseroberteils 2 verschoben.
Der untere Rand des Speiseroberteils 2 umgreift das Speiserunterteil 3 nicht vollständig, sondern nur teilweise. Mithin ist das Speiserunterteil 3 in der dargestellten und insoweit bevorzugten Stellung teilweise in den Hohlraum 5 des Speiseroberteils 2 eingeschoben. Der obere Rand des Speiserunterteils 3 und der untere Rand 9 der Speiserhülse 4 fluchten dabei wenigstens im Wesentlichen in einer Richtung parallel zur gemeinsamen Mittelachse M. Auf diese Weise wird die Speiserhülse 4 und das Speiserunterteil 3 auch im teilweise in den Hohlraum 5 des Speiseroberteils 2 eingeschobenen Zustand senkrecht zur gemeinsamen Mittelachse M formschlüssig in dem Speiseroberteil 2 positioniert.
In der wenigstens teilweise ineinander eingeschobenen Stellung von Speiseroberteil 2 und Speiserunterteil 3 bilden die Hohlräume 5,11 von Speiseroberteil 2 und Speiserunterteil 3 einen gemeinsamen Speiserhohlraum 15 aus, in dem die Speiserhülse 4 aufgenommen ist. Die Größe des Speiserhohlraums 15 ist dabei davon abhängig, wie weit das Speiserunterteil 3 in das Speiseroberteil 2 eingeschoben ist. Die Speiserhülse 4 bildet ihrerseits den Ausgleichshohlraum 12 für das flüssige Metall aus, das von der Gießform über die untere Speiseröffnung 10 des Speiserunterteils 3 in den Speiser 1 eintritt und nach dem Ausfüllen des Hohlraums 11 des Speiserunterteils 3 in den Ausgleichshohlraum 12 der Speiserhülse 4 gelangt.
In der 2 dargestellten Stellung kann der Speiser 1 in den Formstoff zur Bildung der Gießform eingebracht werden. Die Stellung des Speisers 1 gemäß 2 kann daher auch als Ausgangsstellung bezeichnet werden. Der Formstoff liegt dann zunächst in Form einer Schüttung um den Speiser 1 herum vor. Anschließend wird der Formstoff zur Bildung der Gießform verdichtet bzw. gepresst. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem Schießen des Formstoffs. Dabei setzt sich der Formstoff um den Speiser 1 herum und rutscht das Speiseroberteil 2 infolgedessen weiter nach unten auf die Speiserhülse 4 und das Speiserunterteil 3.
Der Speiser 1 nimmt dann die in der 3 darstellte Stellung ein, die auch als Gießstellung bezeichnet werden kann. Der am unteren Ende der Speiserhülse 4 vorgesehene, nach außen vorstehende Rand 9 liegt mit einer umlaufenden Anlagefläche 16 an einer korrespondierenden Anlagefläche 17 des unteren Abschnitts 7 des Speiseroberteils 2 an. Zudem übergreift der untere Rand des Speiseroberteils 2 das Speiserunterteil 3 in größerem Maße als zuvor. Die Speiserhülse 4 sitzt aber weiter mit dem unteren Rand 9 auf dem oberen Rand des Speiserunterteils 3 auf. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Speiser 1 liegt der obere Rand des Hülsenmantels 8 der Speiserhülse 4 am oberen Ende des Hohlraums 5 im oberen Abschnitt 6 des Speiseroberteil 2 an. Dies ist aber nicht zwingend der Fall.
Wenn nun die Gießform mit flüssigem Metall gefüllt wird, gelangt zunächst überschüssiges flüssiges Metall von unten durch die Speiseröffnung 10 in das Speiserunterteil 3 hinein und füllt zunächst den Hohlraum 11 des Speiserunterteils 3 aus. Anschließend gelangt das flüssige Metall im Ausgleichshohlraum 12 der Speiserhülse 4 in Kontakt mit der exothermen Masse der Speiserhülse 4 und reagiert unter Freisetzung von Wärme mit der exothermen Masse. Man spricht hier auch von einem Verbrennen der exothermen Masse durch das flüssige Metall. Die dabei frei werdende Wärme sorgt dafür, dass das Metall in dem angrenzenden Bereich der Gießform schneller erstarrt als in dem Speiser, so dass beim Erstarren und somit Schrumpfen des Metalls in der Gießform weiteres flüssiges Metall aus dem Speiser 1 über die Speiseröffnung 10 in den entsprechenden Bereich der Gießform eintreten kann, um eine vollständige Füllung der Form auch im erstarrten Zustand des Metalls sicherzustellen. Dieser Prozess wird auch als das Speisen der Gießform bezeichnet.
In der 4 ist ein Speisersystem 18 umfassend ein Speiseroberteil 2, ein Speiserunterteil 3 und zwei verschiedene Speiserhülsen 4,4' dargestellt. Das Speiseroberteil 2 und das Speiserunterteil 3 können wahlweise mit jedem der beiden Speiserhülsen 4,4' verwendet werden. Die Speiserhülsen 4,4' weisen zu diesem Zweck einen wenigstens im Wesentlichen identischen unteren, umlaufenden und nach außen vorstehenden Rand 9 auf. Auch sind die Außendurchmesser der Hülsenmäntel 8,8' der Speiserhülsen 4,4' wenigstens im Wesentlichen identisch. Der Hülsenmantel 8 der einen Speiserhülse 4 ist jedoch höher und mit einer dickeren Wandstärke ausgebildet als der Hülsenmantel 8' der anderen Speiserhülse 4'. Zudem unterscheiden sich die beiden Speiserhülsen 4,4' noch hinsichtlich der exothermen Massen, die für die Fertigung der Speiserhülsen 4,4' verwendet worden sind.
Bezugszeichenliste

1: Speiser
2: Speiseroberteil
3: Speiserunterteil
4: Speiserhülse
5: Hohlraum
6: oberer Abschnitt
7: unterer Abschnitt
8: Hülsenmantel
9: Rand
10: Speiseröffnung
11: Hohlraum
12: Ausgleichshohlraum
13: Öffnung
14: Öffnung
15: Speiserhohlraum
16: Anlagefläche
17: Anlagefläche
18: Speisersystem
M: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10104289 A1 [0004]
WO 2013150159 A2 [0004]

Claims

Speiser (1) zum Einsetzen in eine Gießform und zum Aufnehmen von flüssigem Metall aus der Gießform beim Gießen eines Gussstücks, umfassend ein Speiseroberteil (2) und ein Speiserunterteil (3) , wobei das Speiseroberteil (2) aus einer Isoliermasse gebildet ist, wobei das Speiseroberteil (2) und das Speiserunterteil (3) wenigstens teilweise ineinander eingesteckt sind und wobei das Speiseroberteil (2) und das Speiserunterteil (3) einen Speiserhohlraum (15) umschließen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speiserhohlraum (15) eine einen Ausgleichshohlraum (12) für das flüssige Metall wenigstens teilweise bereitstellende Speiserhülse (4) aus einer exothermen Massen verschiebbar aufgenommen ist.
Speiser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiserhülse (4) in wenigstens einer Richtung frei von Hinterschneidungen ausgebildet ist und/oder dass die Speiserhülse (4) wenigstens im Wesentlichen rotationssymmetrisch, vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen hohlzylindrisch, ausgebildet ist.
Speiser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Innenseite und die Außenseite der Speiserhülse (4) wenigstens im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken und/oder dass die Außenseite der Speiserhülse (4) wenigstens geringfügig und/oder wenigstens abschnittsweise konisch ausgebildet ist.
Speiser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiserhülse (4) wenigstens abschnittsweise in Form eines umlaufenden Hülsenmantels (8) ausgebildet ist und/oder dass die Speiserhülse (4) am unteren Ende einen wenigstens im Wesentlichen umlaufenden, nach außen vorstehenden Rand (9) aufweist.
Speiser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der nach außen vorstehende Rand (9) der Speiserhülse (4) mit seiner Oberseite, vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen umlaufend, an einer korrespondierenden Anlagefläche (17) des Speiseroberteils (2) anliegt und/oder dass das Speiseroberteil (2) den nach außen vorstehende Rand (9) die Speiserhülse (4) vollständig nach unten übergreift.
Speiser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichshohlraum (12) der Speiserhülse (4) wenigstens im Wesentlichen zylindrisch aus gebildet ist und/oder dass der Ausgleichshohlraum (12) der Speiserhülse (4) am oberen Ende und am unteren Ende eine, vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen kreisförmige, Öffnung (13,14) für das flüssige Metall aufweist.
Speiser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Speiseroberteil (2) das Speiserunterteil (3) wenigstens teilweise, vorzugsweise überwiegend, insbesondere wenigstens im Wesentlichen vollständig, übergreift.
Speiser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Speiserunterteil (3) aus einer Isoliermasse gebildet ist und/dass das Speiserunterteil (3) die Speiseröffnung (10) für das Einströmen des Metalls in den Ausgleichshohlraum (12) aufweist und/oder dass das Speiserunterteil (3) wenigstens teilweise in das Speiseroberteil (2) eingeschoben ist.
Speiser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Speiserunterteil (3) eine gleich große oder eine größere Breite aufweist als die Speiserhülse (4) und/oder dass die Speisehülse (4) und das Speiserunterteil (3) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Speiser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Speiseroberteil (2), das Speiserunterteil (3) und die Speiserhülse (4) konzentrisch ausgebildet sind und/oder dass das Speiserunterteil (3) und die Speiserhülse (4) entlang einer gemeinsamen Mittelachse (M) gegenüber, vorzugsweise in, dem Speiseroberteil (2) verschiebbar vorgesehen sind.
Speisersystem (18) mit einem Speiser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer weiteren Speiserhülse (4'), wobei sich die beiden Speiserhülsen (4,4') lediglich hinsichtlich einiger Abmessungen unterscheiden.
Speisersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Speiserhülsen (4,4') hinsichtlich der Form und/oder des Volumens unterschiedliche Ausgleichshohlräume (12,12') aufweisen und/oder dass die beiden Speiserhülsen (4,4') hinsichtlich der Höhe und/oder der Wandstärke unterschiedliche Hülsenmäntel (8,8') aufweisen.
Speisersystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Außendurchmesser der Hülsenmäntel (8,8') der beiden Speiserhülsen (4,4') wenigstens im Wesentlichen identisch sind und/oder dass die Außendurchmesser und/oder die Höhen der unteren, seitlich vorstehenden Ränder (9) der Speiserhülsen (4,4') identisch sind.
Speisersystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Speiser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit sich lediglich hinsichtlich einiger Abmessungen unterscheidenden Speiserhülsen (4,4') vorgesehen sind.