DE1280499B - Kuehleinrichtung an einem elektrisch beheizten Schleudergiessofen zum Vakuumschmelzen und -giessen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 'MTWWt PATENTAMT Int. α.:

B22d

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 31 b2-13/06

Nummer: 1280499

Aktenzeichen: P 12 80 499.8-24 (R 33254)

Anmeldetag: 2. August 1962

Auslegetag: 17. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung an einem elektrisch beheizten Schleudergießofen zum Vakuumschmelzen und -gießen, insbesondere von zahn- oder goldschmiedetechnischen Legierungen, der einen gekühlten drehbaren Ofenmantel aufweist.

Es sind bereits Vorrichtungen zum Schleudergießen von Metall mit einer elektrisch beheizten Schmelzkammer und darin angeordnetem Tiegel, an dem eine Gießform angeschlossen ist, durch deren seitliche Öffnung das Schmelzgut infolge der Fliehkraft eintritt, bekannt (vgl. britische Patentschrift 815 181). Es sind weiterhin Schleudergießöfen zum Vakuumschmelzen und -gießen bekannt (vgl. deutsche Patentschrift 593 804).

Bei den bekannten Schleudergießöfen treten Probleme hinsichtlich der Kühlung auf, wobei es als nachteilig betrachtet wird, daß die Kühlung des Ofens während der Drehung desselben unterbrochen werden muß. Die Kühlung derartiger öfen ist jedoch von besonderer Bedeutung, da nur durch ein einwandfreies Kühlen das Gußstück in der Form schnell abgekühlt werden kann, so daß der Ofen demgemäß auch schnell wieder für einen nächsten Gießvorgang bereit steht; ein einwandfreies Kühlen ist weiterhin auch erforderlich, um Beschädigungen des Ofens durch die auftretenden hohen Temperaturen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, die Kühlung des Schleudergießofens auch während der Drehung desselben fortzusetzen, d. h. es geht darum, die Strömung eines Kühlmittels, z. B. Kühlwasser, durch den Ofen auch während der schnellen Drehung desselben aufrechtzuerhalten, um einerseits den Ofen selbst vor den hohen Temperaturen zu schützen und andererseits auch eine Abkühlung des Gußstücks in der Gießform bereits während des Drehens des Ofens herbeizuführen.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Kühleinrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Drehachse des Ofenmantels eine Kühlmittelzuflußleitung und eine diese symmetrisch umschließende Kühlmittelabflußleitung vorgesehen ist, wobei die Kühlmittelleitungen aus je einem oberen drehbaren und einem unteren feststehenden Rohrstück bestehen, die durch gegeneinander versetzte Abstandsspalten getrennt sind, und daß eine drehbare Muffe vorgesehen ist, die um die Rohrstücke der Kühlmittelabflußleitung im Bereich der Abstandsspalte einen geschlossenen Raum dadurch bildet, daß gegenüber dem feststehenden Rohrstück und einem um das Kühleinrichtung an einem elektrisch beheizten
Schleudergießofen zum Vakuumschmelzen
und -gießen

Anmelder:

Dr. Luchino Rigatti-Luchini, Mailand (Italien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Meissner, Patentanwalt,

2800 Bremen, Slevogtstr. 21

Als Erfinder benannt:

Dr. Luchino Rigatti-Luchini, Mailand (Italien)

Beanspruchte Priorität:

Italien vom 5. August 1961 (14 488)

drehbare Rohrstück angeordneten scheibenförmigen Element je eine Dichtung angeordnet ist. Die Abstandsspalten gestatten ein reibungsloses Drehen der Rohrstücke von Kühlmittelabflußleitung und Kühlmittelzuflußleitung gegeneinander, wobei die durch diese Rohrstücke strömende Flüssigkeit erfahrungsgemäß nicht aus den Spalten herausspritzt, sondern nach dem Prinzip der Strömungsfäden an den Spalten vorbeiströmt, als ob diese nicht vorhanden wären. Die durch die außenliegenden Rohrstücke strömende Flüssigkeit wird somit nicht mit der in den innenliegenden Rohrstücken strömenden Flüssigkeit vermischt, wobei zur Abdichtung die Muffe dient, die die Doppelrohrstücke in der Nähe der Abstandsspalten derselben umschließt und eine Art Dichtungskammer bildet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet somit eine Aufrechterhaltung der Kühlmittelströmung auch während des Drehens des Schleudergießofens, d. h. die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bestens zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe geeignet.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Ofenmantel einen doppelwandig ausgebildeten Deckel auf, der über geradlinige, rohrartige Stützstangen gleitbar an dem Ofenmantel abgestützt ist, wobei der Stützstangen den Zwischenraum der Doppelwand des Deckels über biegsame Kühlmittelzu- und -abflußleitungen mit den Kühlmittelleitungen des Ofenmantels verbindet. Um im Deckel des Ofens die Kühlung verbessernde Strö-

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mungsverhältnisse zu schaffen, kann weiterhin in fühlbar, das an ein Temperaturanzeigegerät 38

vorteilhafter Weise im Zwischenraum des doppel- (F i g. 1) anschließbar ist.

wandigen Deckels ein Umlenkblech vorgesehen sein. Die Schmelzkammer 31 ist mit isolierenden Quarz-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der schichten 39 und 40 umgeben.

Zeichnungen, in denen eine Ausführungsform der 5 Der Graphittiegel 28 steht über die Bohrung 41 Erfindung in beispielhafter Weise dargestellt ist, mit dem Gießhohlraum 42 der Gießform 43 in Vernäher beschrieben. Es zeigt bindung, welche sich auf einer an dem doppelwandi-

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Schleu- gen Deckel 7 angebrachten Konsole 144 abstützt,

dergießofens, Der Deckel 7 läßt sich so weit öffnen, daß die Form

Fig. 2 eine Schnittansicht der Antriebseinrich- io 43 und der Tiegel 28 bequem aus dem Ofen heraus-

tung mit zugeordneter Kühleinrichtung sowie des an genommen werden können.

der Antriebseinrichtung befestigten Schleudergieß- Der Ofen 2 ist an einem T-Träger 46 befestigt, der

ofens, seinerseits an Bügeln 49 und 49' verstellbar befestigt

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Schleudergießofen, ist; die Bügel 49, 49' sind an der Antriebsscheibe 50

F i g. 4 eine Schnittansicht des Ofendeckels. 15 befestigt.

Gemäß Fig. 2 weist der eigentliche Gießofen 2 Am Träger 46 sind ein verstellbares Gegengewicht, einen äußeren zylindrischen Ofenmantel 3 mit einem die notwendigen elektrischen Anschlüsse und die koaxial dazu liegenden zylindrischen Innenmantel 4 Vakuumanschlüsse angebracht, von denen nur der auf, wobei die beiden Mantel 3 und 4 einen Zwi- zum Ofen 2 führende Vakuumschlauch 64 näher schenraum zwischen sich freilassen, der einen Kühl- ao bezeichnet ist. Der Vakuumschlauch 64 ist bei Stillmantel bildet. Der Außenmantel 3 ist an seinem einen stand des Ofens an eine geeignete Vakuumquelle Ende mittels des Bodens 6 und der Irmenmantel 4 mit- anschließbar.

tels des Bodens 5 abgeschlossen; die beiden Böden 6 Die Antriebsscheibe 50 weist einen Zahnkranz 69

und 5 liegen ebenfalls im Abstand voneinander, wo- auf, der in das Ritzel 70 eines nicht dargestellten durch auch im Bereich des Bodens des Ofens 2 ein 25 Elektromotors eingreift.

Kühlraum frei bleibt. Das andere Ende des Ofens 2 ist Die Scheibe 50 ist mit der mittels der Kugellager mittels eines doppelwandig ausgebildeten Deckels 7 73 drehbar gelagerten Muffe 72 fest verbunden, woverschließbar. Der Deckel 7 ist mittels geradliniger, bei der feste Ring der Kugellager 73 in einer Tragrohrartiger Stützstangen 10 und 11 gleitbar an dem hülse 74 gehalten ist, die am Deckel 75 des Maäußeren Ofenmantel3 abgestützt (siehe Fig. 3), 30 schinenkastens 1 befestigt ist. Die Muffe72 stützt wobei eine O-Ringdichtung 9 vorgesehen ist, um sich über die Büchse 76 auf Axialschublagern 77 eine hermetische Abdichtung durch den Deckel 7 zu ab, wobei außerdem Kugellager 78 zwischen der gewährleisten. Die Stützstangen 10 und 11 sind in Büchse 76 und dem feststehenden Rohrstück 79 sich diametral gegenüberliegenden Lagern 12, 13 vorgesehen sind. Das Kugellager 77 liegt gegen den und 14 bzw. 12', 13' und 14' geführt. 35 Boden 80 der Trägerhülse 74 an; dieser Boden 80 Die rohrartigen Stützstangen 10 und 11 stehen mit weist eine zentrale Bohrung auf, durch welche sich dem Zwischenraum 8 des doppelwandigen Deckels 7 das eine seitlich geneigte Abzweigung 81 aufweiin Verbindung. Die Stützstange 10 ist an eine bieg- sende Rohrstück 79 erstreckt, same Kühlmittelzuflußleitung 15 angeschlossen, die Ein in der Muffe 72 angeordneter Hohlraum wird mit ihrem anderen Ende an dem am Außenmantel 3 40 oben von einem scheibenförmigen Element 82 verangeordneten Nippel 16 angeschlossen ist, der in schlossen, welches eine zentrale Bohrung aufweist, den Kühlraum zwischen Außenmantel 3 und Innen- in die ein Rohrstück 83 eingesetzt ist, welches mantel 4 mündet. Die Stützstange 11 ist mit ihrem koaxial zum Rohrstück 79 liegt und im wesentlichen dem Deckel 7 entgegengesetzten Ende an eine bieg- den gleichen Durchmesser wie dieses Rohrstück 79 same Kühlmittelabflußleitung 16' angeschlossen. Die 45 aufweist. Das Rohrstück 83 weist eine geneigte Ab-Kühlmittelzufuhr in den Kühlraum zwischen Außen- zweigung 84 auf, die mundstückartig aus der obemantel 3 und Innenmantel 4 erfolgt über den im ren Fläche des scheibenförmigen Elementes 82 ragt. Boden 6 angeordneten Nippel 17, an den ein mit der Der Ofen 2 ist somit samt dem Träger 46, den Kühlmittelquelle in Verbindung stehender Schlauch Bügeln 49, 49', der Antriebsscheibe 50, dem EIe-18 angeschlossen ist. 50 ment 42, der Muffe 72 und der Büchse 76 mittels Der doppelwandige Deckel 7 wird in Schließ- der Lager 73, 77 und 78 um die Achse des Rohrstellung mittels der Verschlußbügel 19, 19' an dem Stückes 79 drehbar, und der gesamte drehbare Kom-Ofenmantel 3 festgehalten. plex ist über den Trägerzylinder 74 und dessen Der Ofen 2 enthält eine Innenkammer 21, die von Boden 80 an der Gerüst- bzw. Tragplatte 75 des Geeinem elektrischen Heizwiderstand 22, der in feuer- 55 häusesl gelagert.

festes Material eingebettet ist, spiralförmig umwickelt Durch das Rohrstück 79 verläuft ein Rohrstück ist. Der Heizwiderstand 22 ist über Anschlußleitun- 85 geringeren Durchmessers, das mittels der mehrere gen in geeigneter Weise an eine Stromquelle an- Durchlaßöffnungen 87 aufweisenden Haube 86 an schließbar, wenn der Ofen sich im Stillstand befindet. seinem oberen Ende und mittels der Ringplatte 88 Die Innenkammer 21 nimmt einen zylinderförmi- 60 an seinem unteren Ende in zentrierter Stellung gegen Graphittiegel 28 auf, der eine Beschickungs- halten wird; die Ringplatte 88 dient im übrigen auch öffnung 29 enthält, die einer Bohrung 30 im feuer- zum Verschluß des Rohrstückes 79 am unteren festen Material gegenüberliegt. Die Beschickungs- Ende.

öffnung 29 und die Bohrung 30 fluchten im übrigen Bemerkenswert ist, daß die Rohrstücke 79 und mit einer nicht zum Gegenstand der Erfindung ge- 65 85 feststehend sind. Das Rohrstück 85 ragt mit seihörenden Schauglaseinrichtung. nem oberen Ende in das Rohrstück 83 und ist mit Die Temperatur im Inneren des Ofens ist in be- dem in das Rohrstück 83 hineinragenden Innenkannter Weise mittels eines Thermoelementes 36 ab- rohrstück 89, dessen Durchmesser im wesentlichen

gleich dem des festen Innenrohrstückes 85 ist, ausgerichtet und von diesem durch einen Abstandsspalt 90 getrennt, welcher das Drehen des Rohrstückes 89 relativ zum feststehenden Rohrstück 85 zuläßt. Die Rohrstücke 85 und 89 bilden einen Teil 5 der Kühlmittelzuflußleitung, wobei das Rohrstück 85 mit seinem unteren Ende an eine geeignete Kühlmittelquelle und das Rohrstück 89 mit seinem oberen Ende an den oben bereits beschriebenen Kühlmittelschlauch 18 angeschlossen ist.

Unterhalb der Haube 86 ist eine Spiralfeder 91 angeordnet, die eine Büchse 92 mit Ringdichtungen 93 und 94 nach unten drückt; diese Ringdichtungen 93 und 94 dienen der Abdichtung zwischen dem feststehenden Rohrstück 79 und der drehbaren Muffe 72.

Unterhalb der Muffe 72 ist ein kegelstumpfförmiger Ablenkring 95 fest an dem Rohrstück 79 angebracht; dieser Ring 95 dient dazu, das unter Umständen doch zwischen dem feststehenden Rohrstück 79 und der Muffe 72 hindurchtretende Kühlmittel einem in der Mantelwandung der Büchse 76 angeordneten Kanal 96 zuzuführen, durch den das austretende Kühlmittel in den Zwischenraum zwischen der Büchse 76 und dem Trägerzylinder 74 abfließen kann, um über den Kanal 97 und die Abflußleitung 98 abgeleitet zu werden. Normalerweise sollte kein nennenswerter Kühlmittelverlust durch die Dichtungen 93, 94 stattfinden; falls dennoch Kühlmittel durch das Abflußrohr 98 austritt, so dient dies als Anzeige eines Schadens oder einer Lockerung der Dichtungen.

Der Kühlmittelumlauf ist wie folgt: Das aus einer Kühlmittelquelle, z. B. Kaltwasserquelle, kommende kalte Kühlwasser strömt durch das feststehende Rohrstück 85 in das drehbare Rohrstück 89 und gelangt von da über den Gummischlauch 18 durch den Nippel 17 in den Kühlmantel bzw. Kühlraum zwischen Außenmantel 3 und Innenmantel 4 des Ofens und die entsprechenden Böden 6 und 5; aus diesem Kühlraum tritt das Kühlmittel durch den Nippel 16 aus und gelangt über die biegsame Kühlmittelzuflußleitung 15 in die rohrartige Stützstange 10, von wo aus es in den Hohl- bzw. Kühlraum 8 des doppelwandigen Deckels 7 strömt; in diesem doppelwandigen Deckel 7 wird das Kühlmittel durch ein geeignetes, ringförmig verlaufendes Umlenkblech 8 a umgeleitet. Aus dem Deckel 7 strömt das Kühlmittel in die rohrförmige Stützstange 11, von wo aus es in die biegsame Kühlmittelabflußleitung 16' gelangt, welche an die geneigte Abzweigung 84 des Rohrstückes 83 angeschlossen ist, so daß das Kühlmittel in das Rohrstück 83 bzw. in den Ringraum zwischen dem Rohrstück 83 und den die Kühlmittelzuflußleitung bildenden Rohrstücken 89, 85 eintreten kann. Aus dem Rohrstück 83 strömt das Kühlmittel durch den Abstandsspalt 87 a und die Öffnungen 87 in der Haube 86 in das Rohrstück 79, von wo aus es über das geneigte Anschlußstück 81 abgeleitet wird. Die Rohrstücke 83 und 79 bilden auf diese Weise einen Teil der Kühlmittelabflußleitung. Bemerkenswert ist, daß durch den Abstandsspalt 90 im wesentlichen keine Dispersion bzw. kein Austritt des kalten Kühlmittels stattfindet, und zwar infolge der Tendenz der Strömungslinien, ohne Abweichung ihre Strömung nach oben fortzusetzen, was im übrigen auch durch den Temperaturunterschied des zwischen dem in den Rohrstücken 85, 89 und dem Rohrstück 83 strömenden Kühlmittels unterstützt wird. Diese Tendenz, Mischungen zu vermeiden, wird auch durch die bekannte Theorie der Stromlinien bestätigt. Der Zwischenraum zwischen dem Rohrstück 79 und dem Hohlraum der Muffe 72 füllt sich mit Kühlmittel an; dieser mit Kühlmittel angefüllte Raum wird, wie bereits erwähnt, durch die Abdichtungen 93, 94 an seinem unteren Ende und durch die zwischen der Muffe 72 und der Platte 82 liegenden Dichtung 99 abgedichtet.

Zum Betrieb des Ofens 2 wird dieser im Stillstand an eine Stromquelle angeschlossen, um eine in den Graphittiegel 28 eingesetzte Charge zum Schmelzen zu bringen. Gleichzeitig wird der Innenraum des Ofens an eine Vakuumquelle angeschlossen. Bereits während dieser Erhitzungsperiode wird ein Hahn des Kühlmittelumlaufes geöffnet, um Uberhitzungen des Ofens außerhalb der eigentlichen Schmelzzone zu vermeiden. Nachdem die in den Graphittiegel 28 eingesetzte Charge zum Schmelzen gebracht ist, was sich durch das Thermoelement 36 od. dgl. feststellen läßt, wird der Ofen von der Stromquelle und der Vakuumquelle getrennt, und man beginnt mit dem Abguß, indem die Antriebsscheibe 50 über das Ritzel 70 von dem nicht dargestellten Elektromotor zur Drehung angetrieben wird.

Es beginnt somit der Schleuderguß, indem die Schmelze im Tiegel 28 durch die Bohrung 41 in den Gießhohlraum 42 der Form 43 geschleudert wird.

Während des Schleudergusses wird der Ofen 2 weiter durch das Kühlmittel über den vorstehend beschriebenen Kühlmittelumlauf gekühlt. Nach Beendigung des Schleudergusses und erfolgter Erstarrung der Schmelze im Formhohlraum 42 wird die Drehung des Ofens eingestellt, das Vakuum im Ofen abgebaut und der Deckel 7 geöffnet, so daß die Form 43 nebst dem Tiegel 28 herausgenommen werden können.

Auf diese Weise wird der Schmelz- und Gießvorgang beendet, und der Ofen ist nach Entnahme der Form für den nächsten Gießvorgang bereit.

Dadurch, daß der Ofen auch während des Schleudergusses gekühlt wird, ist dieser für den darauf folgenden Gießvorgang sofort nach Entnahme der Form und des Tiegels bereit, wodurch die Leistung des Ofens bedeutend erhöht wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kühleinrichtung an einem elektrisch beheizten Schleudergießofen zum Vakuumschmelzen und -gießen, insbesondere von zahn- oder goldschmiedetechnischen Legierungen, der einen gekühlten drehbaren Ofenmantel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Drehachse des Ofenmantels eine Kühlmittelzuflußleitung (89, 85) und eine diese symmetrisch umschließende Kühlmittelabflußleitung (83, 79) vorgesehen ist, wobei die Kühlmittelleitungen aus je einem oberen drehbaren (89 bzw. 83) und einem unteren feststehenden (85 bzw. 79) Rohrstück bestehen, die durch gegeneinander versetzte Abstandsspalten (90 bzw. 87 a) getrennt sind, und daß eine drehbare Muffe (72) vorgesehen ist, die um die Rohrstücke (83 und 79) der Kühlmittelabflußleitung im Bereich der Abstandsspalte (87 a) einen geschlossenen Raum dadurch bildet, daß gegenüber dem feststehenden Rohrstück (79) und einem um das drehbare Rohrstück (83) an-

geordneten, scheibenförmigen Element (82) je eine Dichtung (93, 94 bzw. 99) angeordnet ist.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenmantel (2) einen doppelwandig ausgebildeten Deckel (7) aufweist, der über geradlinige, rohrartige Stützstangen (10 bzw. 11) gleitbar an dem Ofenmantel abgestützt ist, wobei die Stützstangen (10,11) den Zwischenraum (8) der Doppelwand des Deckels über biegsame Kühlmittelzu- und -abflußleitungen (15 bzw.

16') mit den Kühlmittelleitungen des Ofenmantels verbinden.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum des doppelwandigen Deckels (7) ein Umlenkblech (8 a) vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 593 804; britische Patentschrift Nr. 815 181.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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