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Absperrvorrichtung für flüssiges Metall Die Erfindung bezieht sich
auf eine korrosionsfest ausgekleidete, mit einer an ein Hochfrequenzstromnetz angeschlossenen
Induktionsspule und einer von Kühlmittel durchflossenen Kühlvorrichtung versehene
Vorrichtung zum Absperren des Durchflusses flüssigen Metalls, insbesondere Aluminium.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Ab-
sperrvorrichtung
der genannten Art, die über eine korrosionsfest ausgekleidete Leitung mit einem
Schmelztieael und mit einer periodisch mit dosierten Menaen zu beschickenden Presse
zum Ummanteln von Kabeln verbunden ist. Bei einer derartigen Verwendung einer Absperrvorrichtung
der einleitend genannten Art erfol-t der Durchfluß des flüssigen Metalls meistens
unter Druck.
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Absperrvorrichtungen für flüssiges Metall, insbesondere Abstichvorrichtungen,
die von einer induktiv beheizbaren Kühlvorrichtung umgeben sind, sind bekannt. Beispielsweise
ist eine Abstichvorrichtung für meiallurgische SchmeIzöfen bekannt, deren Abstichkanal
durch einen stabförinigen zylindrischen Verschlußpfropfen aus Metall verschlossen
ist, der in ein aus keramischem Material bestehendes Abstichrohr eingesetzt ist.
Dabei ist eine den Abstichkanal umgebende zylindrische Rohrschlange, vorgesehen,
die mit einer Kühlleitung und mit einer elektrischen Stromquelle zum Durchleiten
von Heizstrom durch die Rohrschlange verbunden ist. Diese bekannte Vorrichtung ist
zufolge ihrer Ausführung mit einem keramischen Abstichrohr und einem in dieses eingesetzten
zylindrischen Verschlußpfropfen nicht für die Verwendung mit einer periodisch mit
dosierten Mengen zu beschickenden Vorrichtung geeignet, weil sie auf beiden Seiten
auftretenden hohen Drücken nicht widerstehen kann und weil nach jedem Abstich bzw.
Durchfluß flüssiaen Metalls ein neues Abstichrohr und ein neuer Verschlußpfropfen
mittels besonderer Vorrichtungen eingesetzt werden müßten.
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Andererseits ist eine Abstichvorrichtung für Hochfrequenzinduktionsöfen
bekannt, deren mit einem Verschlußpfropfen aus pl ' astischem keramischem
Material verschlossener Abstichkanal schwach konisch ausgebildet ist, um eine Unterbrechung
des Abstichs und damit ein portionsweises Gießen zu vereinfachen. Auch bei dieser
bekannten Abstichvorrichtung besteht der Nachteil, daß zum Unterbrechen des Abstiches
der Verschlußpfropfen durch besondere Mittel aus dem Abstichkanal herausgenommen
und wieder eingesetzt werden muß.
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Demgegenüber besteht der Zweck der Erfindung darin, eine Absperrvorrichtung
der einleitend genannten Art zu schaffen, mittels welcher ein periodisches Absperren
des Durchflusses unter Druck stehenden flüssigen Metalls, insbesondere Aluminium,
auf einfache Weise erhalten werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck bei einer derartigen Absperrvorrichtung,
die mit einer Presse zum Ummanteln von Kabeln verwendet werden kann, dadurch erreicht,
daß das Gehäuse der Absperrvorrichtung gegenüber seinem Einsatz eine kühlmitteldurchflossene
Kammer bildet, daß der Einsatz mit einer Engstelle versehen ist und daß zum Einschalten
der Induktionsspule eine Minimumspiegel-Abfühlvorrichtung und zum Ein-schalten der
Kühlmittelzufuhr eine Maximumspiegel-Abfühlvorrichtung an der mit dosierten Mengen
flüssigen Metalls zu beschickenden Vorrichtung (Presse) vorgesehen ist.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist eine Zeitgebervorrichtung
vorgesehen, welche die Induktionsspule zu einer vorbestimmten Zeit nach ihrer Einschaltung
durch die Minimumspiegel-Abfühlvorrichtung abschaltet.
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Die Engstelle der Absperrvorrichtung, die dazu dient, ein Herausdrücken
des zum Absperren des Durchflusses gebildeten Verschlußpfropfens zufolge des in
der Leitung herrschenden Drucks zu verhindern, kann vorzugsweise an beiden Seiten
durch kegelstumpfförmige Wandungen begrenzt sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Engstelle
der Absperrvorrichtung
an der Eintrittsseite durch eine kegelstumpfförmige
Wandung und an der Austrittsseite durch eine ebene Querwand begrenzt sein-Durch
die Erfindung wird eine Absperrvorrichtung für flüssiges Metall geschaffen, bei
welcher das durchfließende Metall zur Bildung eines Verschlußpfropfens verwendet
wird, so daß der Durchfluß bereits durch entsprechendes Abkühlen und Erhitzen gesteuert
werden kann. Außerdem ist dürch die Engstelle und deren besondere Gegtaltung gewährleistet,
daß der Verschlußpfropfen auch bei hohen Gegendrücken nicht aus der Absperrvorrichtung
herausgedrückt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Anlage zum
Ummanteln von Kabeln durch einen Ausstoß- oder Ausspritzvorgang; F i g. 2
ist eine axiale Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform der bei der Anlage
gemäß F i g. 1 verwendeten Absperrvorrichtung.
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In F i g. 1 ist eine Presse 10 zum Ummanteln von Kabeln
schematisch dargestellt, die einen inneren Hohlraum 10' aufweist, der mit
einem Ausstoßkopf 11 in Verbindung steht. Wie dargestellt, wird ein zu uminantelndes
Kabel 12 durch eine Öffnung in dem Kopf 11 hindurch vorbewegt und mit einer
Hülle 13,
insbesondere aus Aluminium, versehen.
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Das in dem Hohlraum 10' enthaltene flüssige Metall wird mittels
unter Druck stehenden Gases ausgestoßen, welches dem Hohlraum 10' über eine
Leitung 14 zugeführt wird, die ift die Oberseite des Hohlräumgs 10' einmündet.
Der Hohlraum 10' enthält ferner Abfühlvorrichtungen 15 und
16, die dazu bestimmt sind, den Maximumspiegel bzw. den Minimumspiegel des
flässigen Metalls in dem Hohlraum 10' außen anzuzeigen.
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Das flüssige Metall, insbesondere Aluminium, wird der Presse
10 aus einem Tiegel oder einem Schmelzöfen 20 über eine Leitung 21 zugeführt,
in die eine Absperrvorrichtung 22 eingeschaltet ist.
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Die Leitung 21 ist aus Stahl hergestellt, welcher dem auftretenden
Innendruck zu widerstehen vermag, und sie ist mit einer Auskleidung aus korrosionsfestem
Material, beispielsweise aus Graphit, versehen.
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Die Absperrvorrichtung 22 weist einen Stahleinsatz auf, der ein mit
Gewinde versehenes Eintrittsende 23,
ein mit Gewinde versehenes Austrittsende
24 und einen mittleren Teil in der Gestalt eines konvergentdivergent verlaufenden
Doppelkonus 25 hat, welcher eine Drossel oder Engstelle 22 a bildet.
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Die Innenfläche des Teiles 25 ist gegen Korrosion geschützt.
Zu diesem Zweck kann der Teil 25 vollständig aus einem korrosiönsfesten Spezialmetall
wie Titan hergestellt sein. Jedoch kann es zweckmäßig sein, diesen Teil
25 aus Stahl oder einem anderen Metall herzustellen und seine Innenfläche
mit einer korrogiönsfesten Auskleidung 26 aus einem Spezialmetall, wie Titan,
oder aus einer geeigneten Einaille, z. B. Chromborid5 Aluminiumoxyd oder ähnlichem
Material, zu versehen.
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Der Einsatz 23, 24i 25 ist mediumdicht in ein zylindrisches
Gehäuse 27 eingesetzt, so daß zwischen dem Doppelkonusteil 25 und
dem Gehäuse 27 eine ringförmige Kammer 28 gebildet wird, in die zwei
rohrfönnige Verbindungen 29 und 30 einmünden, und zwar vorzugsweise
an sich diametral Gegenübern liegefideil uiid in der LärIgsrichtung versetzten Stellen,
wie dies in der Zeichnulig dargestellt ist.
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Der in der Längsrichtung mittlere Teil des Gehäuses 27 ist
von einer Spule 31 umgeben, deren Endgii mit einem Generator G beliebiger
Art verbunde.n sind, welcher die Spule 31 mit Wechselstrom von einer Frequenz
speist, die allgemein in dem Bereich von etwa 500 bis 500 000 Hz liegt,
wie dies gewöhnlich bei Verfahren zum Erhitzen und Schmelzen von Metallen durch
Induktion der Fall ist. Der Generator G wird über eine Leitung
32 von der Minimumspiegel-Abfühlvorrichtung 16 gesteuert und ist vorzugsweise
mit einer einstellbaren Zeitgebervorrichtung 33 versehen, welche den Generator
G und damit die Induktionsspule 31 nach einem durch die Minimumspiegel-Abfühlvorrichtung
16 gesteuerten Einschalten nach einer gegebenen Zeitdauer selbsttätig abschaltet.
Die Maximumspiegel-Abfählvorrichtung 15 ist über eine Leitung 34 mit weiteren
(nicht dargestellten) Hilfsvorrichtungen verbunden, deren Arbeitsweisenachstehend
nur erläutert wird.
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Wenn flüssiges Metall durch die Leitung 21 und die Absperrvorrichtung
22 hindurch in den Hohlraum 10' der Presse 10 fließen soll, kann dies
in verschiedeno,r Weise bewirkt worden. Gemäß einer ersten Möglichkeit kann das
Metall einfach auf Grund der Schwerkraft fließen, indem der Tiegel 20 mit Bezug
auf die Presse 10 in einer ausr6ichenden Höhe angeordnet und der Gasdruck
in dem Hohlraum 10'
aufgehöben wird, sobald die Abfühlvorrichtung
16
das Erreichen des Minhuumspiegels angezeigt hat. Gemäß einer weiteren Möglichkeit
kann der Tiegel 20 druckdicht ausgeführt und mit einer Leitung 35 versehen
sein, um ihm ein Gas mit einem Druck zuzuführen, der höher ist als der Druck, der
in dem Hohlraum 10' während des Ausstoßvorganges herrscht. In diesem Fall
könnte die Minimumspiegel-Abfühlvorrichtung 16 das Einlassen von Druckgas
in den Tiegel 20 über die Leitung 35 steuern. Schließlich besteht eine weitere
Möglichkeit darin, den Druck in dem Hohlraum 10' aufzuheben und Druck in
dem Tiegel 20 aufzubauen, in welchem Fall die Minhnumspiegel-Abfühlvorrichtung
16 ein Umschaltventil zwischen der Druckgasquelle an der einen Seite und
dem Tiegel und der Presse 10 an der anderen Seite steuern kann.
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Wenn das flüssige Metall in dein Hohlraum 10' den vorbestimmten
Maximumspiegel erreicht hat, bewirkt die Abfühlvorrichtung 15 das Strömen
eines Kühlmittels durch die tingförmige Kammer 28 und die Verbindungen
19 und 30 hindurch. Zur gleichen Zeit wirkt die gleiche Abfühlvorrichtung
15 vorzugsweise auch auf die Zufuhr des Druckgases ein, um die auf
das flüAige Metall in der Leitung 21 wirkenden Drücke wenigstens ungefähr auszugleichen.
Auf diese Weise wird das in der Engstelle 22 a der Absperrvorrichtung 22
enthaltene flüssige Metall durch das durch die Kammer 18 hindurchströmende
Kühlmittel sthnell verfestigt und bildet in der Absperrvorrichtutig 22 einen festen
Pfropfen von doppelkonischer Gestalt. Von diesem Augenblick an ist der Tiegel 20
von der Presse 10 abgetrennt und kann wieder mit flüssigem Metall gefüllt
worden; falls ein Schmelzöfen vorgesehen ist, kann dieser nunmehr mit zu schmelzendem
Metall gefüllt werden. Zu gleicher Zeit führt die Presse 10 die Ausstoßarbeit
aus, so daß der Spiegel des flüssigen Metalls in dem Hohlraum 10'
allmählich
sinkt, bis er den vorgesehenen Minimumspiegel erreicht. Dieset Zustand wird von
der Ab-
fühlvorrichtung 16 angezeigt, die den Generator
G
mit seiner Zeitgebervorrichtung 33 automatisch einschaltet. Der Generator
G erregt die Induktionsspule 31, so daß der feste Pfropfen in der
Absperrvorrichtung 22 geschmolzen wird, und dann schaltet die Zeitgebervorrichtung
33 den Generator G ab. Der bereits beschriebene Speisezyklus wird
so wiederholt.
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Die Konizität des Teiles 25 der Absperrvorrichtung 22 hängt von den
in Betracht kommenden Drücken ab und muß in jedem Fall so gewählt werden, daß der
in dem Hohlraum 10' der Presse 10 herrschende Ausstoßdruck kein Heraustreiben
des Pfropfens aus der Engstelle 22 a in Richtung auf den Tiegel 20 hervorrufen kann.
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Die in F i g. 2 wiedergegebene Absperrvorrichtung unterscheidet
sich von der oben beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß die
mit 22 b bezeichnete Engstelle an der Austrittsseite durch eine ebene Querwand
40, und an der Eintrittsseite durch eine kegelstumpfförmige Wandung 41 begrenzt
ist. Dadurch stützt sich der zwischen der Engstelle 22 b und dem Austrittsende
24 gebildete Teil des festen Pfropfens an der Querwand 41 ab, so daß der Arbeitsdruck
der Presse erhöht werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Pfropfen durch
die Engstelle 22 b hindurch nach hinten herausgetrieben wird.