DE1245049B

DE1245049B - Vorrichtung zur dosierten Abgabe schmelzfluessiger Metalle aus einem Behaelter

Info

Publication number: DE1245049B
Application number: DEB75156A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Lenz
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1964-01-25
Filing date: 1964-01-25
Publication date: 1967-07-20
Also published as: CH423112A; FR1419303A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B22d

Deutsche KL: 31 b2- 39/00

Nummer: 1245 049

Aktenzeichen: B 75156 VI a/31 b2

Anmeldetag: 25. Januar 1964

Auslegetag: 20. Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern schmelzflüssiger Metalle, insbesondere solche mit einem mittleren, d. h. unter etwa 700° C liegendem Schmelzpunkt, wie Aluminium, Magnesium, Zink und deren Legierungen, insbesondere aus einem Warmhalte- oder Schmelzofen in ein höher gelegenes Behältnis, wobei das schmelzflüssige Metall durch eine Pumpe in einen ständigen Umlauf durch ein Speiserohr und ein Rücklaufrohr gehalten wird.

Es ist bekannt, beim Betrieb von Kaltkammer-Druckgießmaschinen das schmelzflüssige Metall aus einem Tiegel bzw. Warmhalte- oder Schmelzofen in die Kaltkammer umzuschöpfen, bevor mit dem Gießen begonnen wird. Es wurden bereits Maschinen zum automatischen Schöpfen des Metalls entwickelt, um das Schöpfen von Hand zu ersparen. Ferner sind Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen das schmelzflüssige Metall einem Tiegel mittels Druckgas, Unterdruck oder durch Spezialpumpen entnommen wird.

Allen diesen Einrichtungen haften jedoch den Betriebsablauf hemmende und die Qualität des Endproduktes mindernde Faktoren an, die auf Oxydbildung im Förderrohr, erhöhte Störanfälligkeit der Ventile im Schmelzbad, Notwendigkeit einer Rohrbeheizung usw. beruhen.

Die Oxydbildung im Förderrohr erklärt sich daraus, daß zwischen den einzelnen Fördervorgängen beim Absinken des Badspiegels im Förderrohr Luftsauerstoff in das Rohr eintreten kann, was Oxydbildung und damit Verschmutzung des zu vergießenden Metalls und damit Ausschuß zur Folge hat.

Zur Vermeidung dieser Oxydbildung im Förderrohr wurde bereits in der deutschen Patentschrift 1151357 vorgeschlagen, das Rohr zwischen den einzelnen Fördervorgängen mit flüssigem Metall gefüllt zu halten. Das ist jedoch nur möglich, wenn das Rohr beheizt und durch ein Ventil, das innerhalb des Bades liegt, abgeschlossen wird. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß es außerordentlich schwierig ist, solche Ventile längere Zeit hindurch betriebstüchtig zu erhalten, insbesondere wenn es sich um höhere Temperaturen und aggressive Schmelzen handelt.

Die Rohrbeheizung ist dann unbedingt erforderlich, wenn das Rohr zwischen den Fördervorgängen mit ruhender Schmelze gefüllt bleiben muß oder wenn das Rohr nur intermittierend gefüllt wird.

Bekanntgeworden ist durch die deutsche Patentschrift 901234 entsprechend der Fig. 1 eine Vorrichtung für die Zuführung von flüssigen Metallen aus einem Schmelztiegel zu Spritz- und Preßgießmaschinen. Bei dieser mit einer ventillosen Pumpe Vorrichtung zur dosierten Abgabe
schmelzflüssiger Metalle aus einem Behälter

Anmelder:

Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft,
Mannheim-Käfertal, Kallstadter Str. 1

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Rudolf Lenz, Herdecke/Ruhr

arbeitenden Vorrichtung münden die Zuführ- und die Rücklaufleitung in einen Abgabe- oder Einlaufkanal ein, aus dem die Schmelze, ohne daß sie in diesem Kanal dosiert werden kann, ausfließt. Durch die sich im Umlauf befindliche Schmelze, deren Menge größer ist als diejenige, die abgegeben werden soll, soll das im Abgabe- bzw. Einlaufkanal befindliche Gut, auch wenn es sich in Ruhe befindet, auf etwa derselben Temperatur gehalten werden, als wenn es ausfließen würde. Mit dieser Einrichtung läßt sich allerdings ein Absinken der Temperatur des im Einlaufkanal der Füllkammer der Gießmaschine anstehenden Schmelzgutes nicht ganz vermeiden, da dieses durch die vorbeiströmende Schmelze nur oberflächlich umgewälzt wird. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung weiterhin, daß die Rücklaufleitung oberhalb des Schmelzgutspiegels endet. Dadurch prallt das rückgeführte Gut auf die Oberfläche der Schmelze auf und erzeugt auf dieser eine Wallung, die zur verstärkten Bildung einer Oxydhaut führt.

Zur genauen Dosierung der zu vergießenden Menge an Schmelze, wie sie für jeweils einen Gießvorgang erforderlich ist, ist eine Meßvorrichtung notwendig. Solche an sich bekannte Einrichtungen sind, wie die Erfahrung gezeigt hat, für die Praxis zu kompliziert, weil sie störanfällig und auch unwirtschaftlich sind, insbesondere, wenn zusätzliche Ventile innerhalb der Schmelze und eine Beheizung des Förderrohres unumgänglich ist. Ein weiterer Nachteil dieser bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen zur automatisch dosierten Abgabe von schmelzflüssigen Metallen ist auch darin zu erblicken, daß sich in einem zu wenig bewegten Bad ein Temperaturgefälle ausbildet, beispielsweise zwischen der beheizten Tiegelwand und der Tiegelmitte, oder auch dann, wenn die Schmelze unterschiedlich lange im Förderrohr steht.

709 617/424

3 4

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fig. 2 stellt das in Fig. 1 gezeichnete Zwischen-Vorrichtung zur Abgabe von flüssigem Metall aus gefäß 7 in vergrößertem Maßstab mitsamt einer mit einem Behälter zu schaffen, die bei einfachem Auf- radioaktiven Strahlen arbeitenden Füllstandsmeßeinbau, d. h. ohne Ventile od. dgl., ohne besondere Ab- richtung dar;

gaberohrbeheizung, unter Vermeidung der Oxydbil- 5 Fig. 3a, 3b und 3c zeigen drei mögliche Ausfühdung im Abgaberohr automatisch genau dosierte rungsformen für das von einem gemeinsamen» Mantel Metallmengen von gleichbleibender Temperatur umschlossene Speise- und Rücklaufrohr im Querliefert, schnitt;

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch F i g. 4 zeigt ein vor der Ansaugöffnung der Pumpe die Kombination eines Zwischengefäßes mit Auslauf- io angeordnetes Schutzblech 11, das die Aufgabe hat, stutzen, in welches das Speiserohr und das Rücklauf- Verunreinigungen, wie Schlacke, Schlamm u. dgl. von rohr münden mit einer Regelvorrichtung, mittels wel- der Ansaugöffnung der Pumpe fernzuhalten,
eher die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Zwischen- Aus den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1, ist gefäß durch Beeinflussung der Leistung der Förder- ersichtlich, daß gemäß der Erfindung in einem die pumpe auf verstellbaren Werten konstant gehalten 15 Schmelze 2 enthaltenden Tiegel bzw. einem Warmwerden kann. halte- oder Schmelzofen 1 die ventillose Förder-

Um die Temperatur des flüssigen Metalls bei pumpe 3 angeordnet ist. Sie wird durch einen geeig-

seinem ständigen Umlauf noch genauer als bisher neten Motor 5 über die Welle 4 angetrieben. Außer-

gleichhalten zu können, sind in weiterer Ausgestal- halb des Tiegels 1 und oberhalb seines Badniveaus

tung nach der Erfindung das Speiserohr und das 20 ist ein Zwischengefäß 7 angeordnet, das mit dem

Rücklaufrohr parallel zueinander geführt und gut Tiegel 1 durch ein Doppelrohr, bestehend aus einem

wärmeleitend miteinander verbunden. Speiserohr 6 und dem Rücklaufrohr 8 leicht aus-

Zum Zweck der Vereinfachung der Montage und wechselbar verbunden ist. Das Zwischengefäß 7 ist

Demontage bilden erfindungsgemäß das Speiserohr mit einer an sich bekannten Füllstandsmeßeinrich-

und das Rücklaufrohr ein von einem gemeinsamen 25 tung versehen. Der Auslaufstutzen 10 dient zum

Mantel umschlossenes, leicht auswechselbares Dop- Vergießen der Schmelze über eine Gießrinne 15*

pelrohr. z. B. in eine Gießform 16. Durch den Rohrstutzen 9

Zur genauen Bestimmung der Füllhöhe im Zwi- kann Schutzgas in den über der Schmelze des Geschengefäß dient in einer weiteren Ausgestaltung fäßes 7 befindlichen Raum eingeleitet werden,
nach der Erfindung zur Messung des Füllstandes im 30 Der Flüssigkeitsstand in dem Zwischengefäß 7 Zwischengefäß in an sich bekannter Weise eine radio- wird bei dem ständigen Umlauf der Metallschmelze aktive Strahlungsquelle und ein auf radioaktive Strah- einerseits durch die Drehzahl und damit die Förderlen ansprechender Empfänger, wobei die vom Füll- höhe der Pumpe und andererseits durch die Höhe stand abhängige Durchlässigkeit des Zwischen- des Badspiegels im Behälter 1 bestimmt,
gefäßes für radioaktive Strahlen zur Ermittlung des 35 Um eine konstante Höhe des Badspiegels im Zwi-Füllstandes ausgenutzt ist. schengefäß zu erzielen, kann erfindungsgemäß eine

Für die Durchführung des Gießvorganges, bei wel- Regeleinrichtung vorgesehen werden, die aus einer chem die Schmelze aus dem Auslaufstutzen des Zwi- Füllstandsmeßeinrichtung und einer von dieser geschengefäßes austritt, ist erfindungsgemäß eine Füll- steuerten Vorrichtung zur Beeinflussung der Drehstandregeleinrichtung vorhanden. Durch diese wird 4° zahl des Antriebsmotors 5 der Pumpe 3 besteht. Zur während des Vergießens eine zeitweilige Anhebung Messung des Füllstandes im Zwischengefäß 7 kann in des Flüssigkeitsspiegels auf eine oberhalb des Aus- an sich bekannter Weise eine radioaktive Strahlengußstutzens liegende Höhe (y) durch Erhöhung der quelle 12 und ein auf die radioaktive Strahlen an-Pumpenleistung möglich gemacht. sprechender Empfänger 13 dienen, wobei die vom

Bei Gießvorgängen, die nur eine kurze Zeit in An- 45 Füllstand abhängige Durchlässigkeit des Zwischenspruch nehmen, ist nach der Erfindung weiterhin eine gefäßes für radioaktive Strahlen zur Ermittlung des Schaltuhr vorgesehen, durch welche die Einschalt- Füllstandes ausgenutzt ist.

dauer der Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors auf Durch eine solche Regeleinrichtung kann der

eine vorbestimmte, einstellbare Dauer begrenzt wird. Flüssigkeitsspiegel im Zwischengefäß z. B. auf der

Eine andere Möglichkeit zur selbsttätigen Durch- 5° Höhe χ (Fig. 2) unterhalb des Ausgußstutzens 10 führung eines Gießvorganges kann erfindungsgemäß konstant gehalten werden. Es sei erwähnt, daß in darin bestehen, daß die Füllstandregeleinrichtung der Zeichnung die Strahlenquelle 12 und der Empzwei unabhängig voneinander einstellbare Füllstand- fänger 13 nur rein schematisch, d. h. ohne eine Ausmeßeinrichtungen aufweist, wobei die sprunghafte sage über die wirkliche Anordnung dieser Teile, anÄnderung des Füllstandsollwertes durch Umschal- 55 gedeutet ist.

tung von der einen auf die andere Füllstandmeßein- In einem Gießvorgang ist dann die Drehzahl der

richtung erfolgt. Pumpe bzw. des Pumpenmotors 5 um einen durch

Um Verunreinigungen, die sich in der Schmelze Erfahrung festgestellten konstanten Betrag zu erbefinden, von der Pumpe fernzuhalten, ist nach der höhen, durch den der Flüssigkeitsspiegel über den Erfindung auch noch ein der Ansaugöffnung der 60 Ausgußstutzen, z. B. auf den Wert y erhöht wird.
Pumpe vorgelagertes, das Ansaugen von Ablagerun- Bei Verwendung eines Druckluftmotors zum Angen verhinderndes Schutzblech vorgesehen. trieb der Pumpe kann dies beispielsweise dadurch

Zur näheren Erläuterung der Erfindung und geschehen, daß zu der durch die Regeleinrichtung

weiterer Ausgestaltungen derselben, dient eine Zeich- eingestellten Druckluftzufuhr dem Motor z. B. durch

nung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt. 65 öffnung eines entsprechenden Ventils zusätzlich

F i g. 1 ist ein Vertikalschnitt durch eine Vorrich- Druckluft zugeführt wird. Bei anderen Antrieben der tung zur automatischen, dosierten Abgabe schmelz- Pumpe können sinngemäß entsprechende Mittel anflüssiger Metalle aus einem Tiegel; gewendet werden. Insbesondere bei Gießvorgängen,

Claims

die nur eine kurze Zeit in Anspruch nehmen, kann die zusätzliche Erhöhung der Drehzahl bzw. die Beschleunigung des Pumpenmotors durch eine Schaltuhr auf eine vorbestimmte Dauer begrenzt werden. Eine andere Möglichkeit zur selbsttätigen Durchführung eines Gießvorganges besteht erfindungsgemäß darin, daß die Füllstandregeleinrichtung so eingerichtet wird, daß der Regelungssollwert Z sprunghaft verändert, z. B. zur Einleitung des Gießvorganges von dem Wert χ auf den Werty erhöht und zur Beendigung des Gießvorganges wieder auf den Wert χ abgesenkt werden kann. Dies kann z. B. in der Weise erreicht werden, daß zwei unabhängig voneinander einstellbare Füllstandmeßeinrichtungen, etwa zwei Strahlungsquellen 12 mit je einem Empfänger 13 vorgesehen werden. Die zum Gießen dienenden sprunghaften Änderungen des Füllstand-Sollwertes können dann durch Umschaltung von der einen auf die. andere Füllstandmeßeinrichtung erfolgen. Auch in diesem Fall kann die Einschaltung des Sollwertes χ zur Beendigung eines Gießvorganges durch eine Schaltuhr erfolgen, die gleichzeitig mit der Einschaltung des oberen Sollwertes y beim Eintreffen einer Gießform 16 unter den Ausgußstutzen 10 bzw. einer unter diesem Stutzen angeordneten Gießrinne 15 in Lauf gesetzt wurde. Unter Umständen ist es auch möglich, die Beendigung eines Gießvorganges abhängig von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Eingußöffnung der Gießform etwa mit Hilfe einer Fotozellenanordnung einzuleiten. Durch die Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß zufolge der durch die Förderpumpe 3 bewirkten Umwälzung der Schmelze das Speiserohr 6 und das Rücklaufrohr 8 stets mit Schmelze von Nenntemperatur gefüllt sind. Das Speiserohr 6, das Rücklaufrohr 8 und das Zwischengefäß 7 können zur Vermeidung von Temperaturverlusten mit einer Wärmeisolation 14 versehen sein. Unabhängig vom Badstand im Tiegel 1 behält die Schmelze im Zwischengefäß 7 stets die gleiche Niveauhöhe, wodurch die Ausgangshöhe für den Beginn die Gießvorganges stets die gleiche bleibt. Das mittels der Pumpe 3 kontinuierlich durchgeführte Umwälzen der Schmelze zwischen dem Tiegel 1 und dem Zwischengefäß 7 durch das Speiserohr 6 und das Rücklaufrohr 8 wirkt sich außerordentlich vorteilhaft dadurch aus, daß sowohl die Rohrbeheizung entfallen kann, als daß auch in den stets mit Schmelze gefüllten Rohrleitungen keine Oxydbildung, die zu Verschmutzungen und schließlich zu Verstopfungen führt, stattfinden kann; ferner wird durch das ständige Umwälzen der Schmelze auch die Bildung eines Temperaturgefälles innerhalb der Rohre 6 und 8 und in dem Tiegel 1 weitgehend verhütet, was sich auf die Qualität der Gußstücke günstig auswirkt. Weil bei diesem Verfahren die Pumpe ständig durchläuft, wird auch die Gefahr einer Verstopfung innerhalb des Pumpengehäuses wesentlich herabgesetzt. Auch ist es sehr vorteilhaft, daß die Drehzahler-, höhung der Pumpe, die zur Einleitung des Gießvorganges erforderlich ist, nur eine verhältnismäßig geringe zu sein braucht. Beachtlich ist ferner der geringe Schutzgasverbrauch, da nur der Raum über der Schmelze im Zwischengefäß 1 leicht begast werden muß. Besonders vorteilhaft ist die leichte Auswechselbarkeit des als Doppelrohr ausgebildeten Steigrohres 6 und Rücklaufrohres 8, da diese Rohre leicht lösbar mit dem Pumpengehäuse einerseits und dem Zwischengefäß andererseits verbunden sind. Von größter Bedeutung ist jedoch die genaue Dosierung der Schmelze. Diese erfolgt unabhängig von dem Badstand im Tiegel 1, wie schon beschrieben wurde. Die Erfindung ist nicht an das beschriebene Ausführungsbeispiel gebunden, sondern kann in mancherlei Hinsicht abgewandelt werden. So kann z. B. die Pumpe anders ausgeführt und angeordnet sein. ίο Ebenso kann statt einer auf der Ausnutzung radioaktiver Strahlung beruhender Füllstandsmeßeinrichtung auch eine andere diesem Zweck dienende Anordnung Verwendung finden. Der Patentschutz erstreckt sich jedoch lediglich auf die Kombination aller im Anspruch 1 gekennzeichneter Einzelmerkmale. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Fördern schmelzflüssiger Metalle, insbesondere solcher mit einem mittleren, d. h. unter etwa 700^c C liegenden Schmelzpunkt, wie Aluminium, Magnesium, Zink und deren Legierungen, insbesondere aus einem Warmhalte- oder Schmelzofen in ein höher gelegenes Behältnis, wobei das schmelzflüssige Metall sich durch eine Pumpe in ständigem Umlauf durch ein Speiserohr und ein Rücklaufrohr befindet, gekennzeichnet durch die Kombination eines Zwischengefäßes (7) mit Auslaufstutzen (10), in welches das Speiserohr (6) und das Rücklaufrohr (8) münden, mit einer Regelvorrichtung, mittels welcher die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Zwischengefäß (7) durch Beeinflussung der Leistung der Förderpumpe (3) auf verstellbaren Werten konstant zu halten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiserohr (6) und das Rücklaufrohr (8) parallel zueinander geführt und gut wärmeleitend miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiserohr (6) und das Rücklaufrohr (8) ein von einem gemeinsamen Mantel umschlossenes, leicht auswechselbares Doppelrohr bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet durch eine Füllstandregelemrichim Zwischengefäß (7) in an sich bekannter Weise eine radioaktive Strahlungsquelle (12) und ein auf radioaktive Strahlen ansprechender Empfänger

(13) dient.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Füllstand-Regeleinrichtung, die eine zeitweilige Anhebung des Flüssigkeitsspiegels (Z) auf eine oberhalb des Ausguß-Stutzens liegende Höhe (y) durch Erhöhung der Pumpenleistung ermöglicht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltuhr, durch welche die Einschaltdauer der Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors (5) auf eine vorbestimmte, einstellbare Zeit zu begrenzen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandregeleinrichtung zwei unabhängig voneinander einstellbare Füll-Standmeßeinrichtungen (12, 13) aufweist, wobei die sprunghafte Änderung des Füllstand-Sollwertes durch Umschaltung von der einen auf die andere Füllstandmeßeinrichtung erfolgt.