DE102022131434A1

DE102022131434A1 - Filter, Anordnung zum Filtern von Schmelze und Maschinendüse

Info

Publication number: DE102022131434A1
Application number: DE102022131434.0A
Authority: DE
Inventors: Igor Kusic
Original assignee: FERROFACTA GmbH
Current assignee: FERROFACTA GmbH
Priority date: 2022-11-28
Filing date: 2022-11-28
Publication date: 2024-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filter für Schmelze. Nach der Erfindung ist der Filter (10) als Sieb mit Stegen (20) und Öffnungen (22), die die minimale Größe der zurückhaltbaren Fremdkörper bestimmt, und wobei das Sieb (10) zumindest einlagig ausgeführt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zum Filtern von Schmelze. Nach der Erfindung sind ein Filter (10) und eine Maschinendüse (2) umfasst, wobei der Filter (10) innerhalb der Maschinendüse (2) in einer Schmelzeleitung (6) der Maschinendüse (2) angeordnet ist. Erfindung betrifft auch eine Maschinendüse für eine Gießmaschine, umfassend eine Anordnung zum Filtern von Schmelze (8).

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter für Schmelze, eine Anordnung zum Filtern von Schmelze und eine Maschinendüse für eine Gießmaschine.
Filter für metallische Schmelzen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So beschriebt die Druckschrift DE 10 2016 000 270 A1 eine Filterschüttung, die Druckschrift EP 0 390 742 A1 eine Filterkammer, die Druckschrift DE10 2016 105 287 B4 ein Filterband und die Druckschrift DE 10 2019 117 513 B3 eine weitere Filterschüttung. Alle vorgenannten Filter für metallische Schmelzen reinigen die Schmelze im Wesentlichen außerhalb der Gießmaschine, wodurch es zwischen Reinigung und Gießvorgang zur Verunreinigung, z. B. durch erneute Schlackebildung, kommen kann. Bei der Druckschrift DE 10 2018 126 326 B4 hingegen wird eine Schaumkeramik, vorgeschlagen, die direkt in die Form eingesetzt wird. Dies ist mit einem erhöhten Aufwand verbunden, da für jede Form ein gesonderter Filter nicht nur benötigt wird, sondern auch gewartet werden muss.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach aufgebauten, in den Schmelzestrom beim Gießen einsetzbaren Filter mit hoher Standzeit anzubieten.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Filter für Schmelze, der erfindungsgemäß als Sieb mit Stegen und Öffnungen, die die minimale Größe der zurückhaltbaren Fremdkörper bestimmt, und durch die Ausführung als Sieb einen sehr geringen Strömungswiderstand im Vergleich zu Schüttungen oder ähnlichen Filterkörpern größerer Dicke aufweist. Das Sieb ist zumindest einlagig ausgeführt.
Die Größe der Öffnungen des Siebs beträgt in ihrer kleinsten Ausdehnung, z. B. der Durchmesser bei runden Öffnungen oder der Breite der Schmalseite bei rechteckigen bzw. streifenförmigen Öffnungen, zwischen 5 µm und 2000 µm, vorzugsweise 100 µm und 800 µm, besonders bevorzugt 300 µm und 600 µm. Damit lassen sich Fremdkörper aus der Schmelze herausfiltern, die zu Einschlüssen im Artikel führen, Kanäle im Werkzeug verstopfen und zum Ausfall einzelner oder aller Kavitäten führen können.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Filter kegelförmig mit einer gegen die Strömung gestellten Kegelspitze ausgeführt ist und dadurch hohen Belastungen durch den Schmelzestrom standhält. Vorzüge ergeben sich weiterhin daraus, dass der Filter Leitelemente, insbesondere in Strömungsrichtung ausgerichtete Leitbleche, zur Verminderung von Turbulenzen in der Strömung aufweist.
Weitere Vorteile haben sich ergeben, wenn die Filteröffnungen so ausgelegt werden, dass der Querschnitt aller wirksamen Öffnungen immer größer ist als die darauf folgenden Fließkanäle, die die Schmelze nachfolgend eintritt, z. B. dem Schmelzeverteiler, um zu den Druckgussdüsen verteilt zu werden. Dadurch werden Druckverluste oder eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit vermieden.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Anordnung zum Filtern von Schmelze, die nach der Erfindung einen Filter, wie zuvor beschrieben und nach einem der Ansprüche 1 bis 4 sowie eine Maschinendüse umfasst. Der Filter ist innerhalb der Maschinendüse in einer Schmelzeleitung, die in der Maschinendüse verläuft, angeordnet.
Eine vorteilhafte Anordnung des Filters ist ein Ort in dem zur Gießform hin weisenden Ende der Maschinendüse. Das ist die Stelle in der Schmelzeleitung der Maschinendüse, bevor diese in ein Mundstück eintritt, das die Maschinendüse mit einem Schmelzeverteiler einer Gießform verbindet. An dieser Stelle ist der Filter leicht zu installieren und zu warten.
Vorzugsweise ist der Filter in das Mundstück formschlüssig eingesetzt, beispielsweise eingeschraubt. Besonders bevorzugt besteht zwischen dem Filter mit dem Mundstück eine Schraubverbindung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Maschinendüse für eine Gießmaschine, umfassend eine Anordnung zum Filtern von Schmelze wie zuvor beschrieben bzw. nach einem der Ansprüche 4 bis 9.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße Anordnung zum Filtern von Schmelze für den Einsatz im Druckguss von Metallschmelzen geeignet ist. Sie hält sehr hohen Geschwindigkeiten und Drücken der Schmelze (mehrere hundert bar Druck, mehrere Meter/Sekunde Geschwindigkeit) stand. Durch den Filtereinbau sind keine messbaren Druckverluste zu verzeichnen.
Mit der Erfindung werden Nachteile beim Druckguss nach dem Stande der Technik vermieden, bei dem Einschlüsse im Artikel auftreten. Werden Artikel nach dem Gießen noch beschichtet, so sind die Fehler häufig erst nach der Beschichtung sichtbar.
Weiterhin wird die Produktionssicherheit erhöht. Durch Fremdkörper in der Schmelze können Kanäle im Werkzeug verstopfen und zum Ausfall einzelner oder aller Kavitäten führen. Zudem werden die Wartungsintervalle der Werkzeuge vergrößert.
Anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und ihrer Darstellung in den zugehörigen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

1: schematisch eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform einer Gießmaschine mit einer Maschinendüse, umfassend einen erfindungsgemäßen Filter;
2: schematisch eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschinendüse; und
3: schematisch eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters.

1 zeigt schematisch eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform einer Gießmaschine mit einer Maschinendüse 2, umfassend einen erfindungsgemäßen Filter 10. Schmelze 8 tritt unter Druck in die Maschinendüse 2 ein und strömt durch deren Schmelzeleitung 6 in eine Gießform 7 mit den Kavitäten, in denen die Schmelze zum Formteil erstarrt. Die Schmelze 8 erreicht dabei den Filter 10 und ein Mundstück 4, das an einen hier nicht näher bezeichneten Schmelzeverteiler der Gießform 7 ansetzt und die Schmelze 8 dort hinein abgibt.
Die Darstellung verdeutlicht den technischen Zusammenhang, in dem der erfindungsgemäße Filter 10 bzw. die erfindungsgemäße Maschinendüse 2 beim Metalldruckguss zum Einsatz kommen.
2 zeigt schematisch eine geschnittene Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschinendüse 2, das Detail B aus 1. Die Schmelzeleitung 6 im Inneren der Maschinendüse 2 führt die Schmelze 8 in Strömungsrichtung 9 (dargestellt durch einen Pfeil) durch die Maschinendüse 2 bis zu ihrem Mundstück 4. In dieses ist der Filter 10, dessen Kegelspitze 12 entgegen der Strömungsrichtung 9 weist, mittels einer Schraubverbindung 16 eingeschraubt.
3 zeigt schematisch eine Seitenansicht und einen Schnitt in der Ebene C-C einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filters 10. Ein Außengewinde 18 dient der formschlüssigen Verbindung des Filters 10 mit dem Mundstück 4 mittels der Verschraubung 16. Die Filterwirkung wird hervorgerufen durch lamellenartige Stege 20, zwischen denen sich Öffnungen 22 ausbilden. Die Öffnungen 22 sind länglich bzw. streifenförmig schmal und werden jeweils durch radial um die Längsachse 25 des Filters 10 angeordneten Ringstege 24 unterbrochen und stabilisiert. Die sich dadurch ausbildenden, in Strömungsrichtung parallel zur Längsachse 25 gestreckten Öffnungen 22 unterstützen ebenso wie die Leitbleche 14 eine turbulenzarme Strömung 9 (dargestellt durch einen Pfeil). Neben einer höheren Stabilität des Filters 10 unterstützt auch die Kegelspitze 12 vorteilhafte Strömungsverhältnisse in der Strömung 9 der Schmelze 8.
Bezugszeichenliste

1: Gießmaschine
2: Maschinendüse
4: Mundstück
6: Schmelzeleitung
7: Gießform
8: Schmelze
9: Stömungsrichtung, Strömung
10: Filter, Sieb
12: Kegelspitze
14: Leitelement
16: Schraubverbindung
18: Außengewinde
20: Steg
22: Öffnung
24: Ringsteg
25: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016000270 A1 [0002]
EP 0390742 A1 [0002]
DE 102016105287 B4 [0002]
DE 102019117513 B3 [0002]
DE 102018126326 B4 [0002]

Claims

Filter für Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (10) als Sieb mit Stegen (20) und Öffnungen (22), die die minimale Größe der zurückhaltbaren Fremdkörper bestimmt, und wobei das Sieb (10) zumindest einlagig ausgeführt ist.
Filter nach Anspruch 1, wobei die Größe der Öffnungen (22) des Siebs (10) in ihrer kleinsten Ausdehnung zwischen 5 µm und 2000 µm beträgt.
Filter nach Anspruch 2, wobei der Filter (10) kegelförmig mit einer gegen die Strömung (9) gestellten Kegelspitze (12) ausgeführt ist.
Filter nach Anspruch 3, wobei der Filter (10) Leitelemente (14) zur Verminderung von Turbulenzen in der Strömung (9) aufweist.
Anordnung zum Filtern von Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und eine Maschinendüse (2) umfasst sind, wobei der Filter (10) innerhalb der Maschinendüse (2) in einer Schmelzeleitung (6) der Maschinendüse (2) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei der Filter (10) in dem zu einer Gießform hin weisenden Ende der Maschinendüse (2), bevor die Schmelzeleitung (6) in ein Mundstück (4) eintritt, das die Maschinendüse (2) mit einem Schmelzeverteiler der Gießform verbindet, angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 6, wobei der Filter (10) in das Mundstück formschlüssig eingesetzt ist.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei zwischen dem Filter (10) mit dem Mundstück (4) eine Schraubverbindung (16) besteht.
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Öffnungen (22) so ausgelegt werden, dass der Querschnitt der Öffnungen (22) insgesamt immer größer ist als der Querschnitt von in Strömungsrichtung (9) folgenden Fließkanälen oder dem Schmelzeverteiler.
Maschinendüse für eine Gießmaschine, umfassend eine Anordnung zum Filtern von Schmelze (8) nach einem der Ansprüche 4 bis 9.