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Die Erfindung bezieht sich auf eine
druckgas- und stopfenbetätigte
Gießeinrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Die Erfindung kann insbesondere zum automatischen
Gießen
von Metallschmelzen in maschinell hergestellte Formen zur Serienproduktion
von metallischen Formgussteilen verwendet werden.
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Aus der
US 5 271 539 A ist eine mit
Druckgas beaufschlagte Gießeinrichtung
zum automatischen Gießen
von Metallschmelzen in Gießformen
mit einem feuertest ausgekleideten Kessel, einem druckdichten Deckel,
einem Eingusssiphon und einem Ausgusssiphon bekannt, welcher in
ein Gießbecken mit
Auslauföffnung
mündet
(welche nicht durch einen Stopfen verschließbar ist), wobei der Kessel
in seinem Boden mit einer abgestuften Vertiefung versehen ist, in
welche der Ausgusssiphon mündet.
Durch die abgestufte Vertiefung erfolgt beispielsweise die Verbindung
mit dem Kanal eines seitlich angeflanschten Rinneninduktors.
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Aus der
US 5 465 777 A ist eine druckgas- und
stopfenbetätigte
Gießeinrichtung
zum automatischen Gießen
von Metallschmelzen in Gießformen mit
einem feuerfest ausgekleideten Kessel, einem druckdichten Deckel,
einem Eingusssiphon und einem Ausgusssiphon bekannt, welcher in
ein Gießbecken
mit Auslauföffnung
mündet
welche durch einen Stopfen verschließbar ist. Im Bodenbereich ist
der Kessel mit einem Rinneninduktor zur Aufheizung der Schmelze
verbunden.
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Aus der
CH 646 624 A5 ist eine druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung
zum automatischen Gießen
von Metallschmelzen in Gießformen mit
einem feuerfest ausgekleideten Kessel, einem druckdichten Deckel,
einem Eingusssiphon und einem Ausgusssiphon bekannt, welcher in
ein Gießbecken
mit Auslauföffnung
mündet
welche durch einen Stopfen verschließbar ist. Im Bodenbereich ist
der Kessel mit einem Rinneninduktor zur Aufheizung der Schmelze
verbunden.
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Das automatische Gießen in auf
Formanlagen erzeugten Formen hat im Vergleich zum Gießen von
Hand bekannte Vorteile, nämlich
- – eine
Reduzierung des Ausschussanteils und eine Verringerung von Kreislaufmaterial
durch Reproduzierbarkeit des Gießablaufs,
- – eine
Erhöhung
der Produktivität
durch Gießen
in kurzen Taktzeiten und mit kleinstem Personalaufwand,
- – eine
Verbesserung der Gussstück-Qualität durch
genaue Einstellung und Konstanz von Temperatur und chem. Zusammensetzung
der Schmelze,
- – eine
Verbesserung der Qualitätskontrolle
und -sicherung,
- – eine
Verbesserung der Arbeitsplatz- und Umweltbedingungen.
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Diese Vorteile werden im industriellen
Gießereibetrieb
in hohem Maße
mit druck- und stopfenbetätigten
Gießeinrichtungen
realisiert, die nach dem bekannten Teapot-System gebaut sind. In 5 ist eine allgemein bekannte
druck- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung
gezeigt. Sie besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen, feuerfest
ausgekleideten Kessel 1' mit
druckdichtem Deckel 2' sowie
Eingusssiphon 3' und
Ausgussiphon 4',
einem Stopfen 6' im Gießbecken 5' an der äußeren Mündung des
Ausgusssiphons 4',
einem Druckregelsystem und meistens einem angeflanschten Rinneninduktor 7.
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Zum Gießen in Gießformen 8' wird die Schmelze
durch Druckerhöhung
aus dem Kessel 1' in
das Gießbecken 5' gedrückt, dessen
Auslauföffnung 9' mit dem Stopfen 6' verschließbar ist.
Das Niveau der Schmelze im Gießbecken 5' wird – unabhängig vom
jeweiligen Kesselinhalt – durch
entsprechende Druckregelung auf gleicher Höhe gehalten, so dass für die Stopfendosierung
konstante Bedingungen vorliegen. Die Gießleistung, d. h. die Menge der
pro Zeiteinheit ausfließenden
Schmelze, hängt somit
vom Hub des Stopfens 6' und
dem Durchmesser der Auslauföffnung 9' ab.
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Die Gießeinrichtung kann in Längs- und Querrichtung
zur Formanlage verfahren werden, um unterschiedliche Gießpositionen
zu erreichen. Eine hydraulische Kippvorrichtung ermöglicht eine
Totalentleerung durch Rückkippen über den
Eingusssiphon.
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Dieses druck- und stopfenbetätigte Gießsystem
hat sich hauptsächlich
aufgrund folgender besonderer Merkmale seit Jahren weltweit in vielen
Gießereien
bewährt:
- – Schlackenfreies
Gießen
durch Abziehen der Schmelze unter der Badoberfläche.
- – Leichte
Automatisierbarkeit des Gießprozesses durch
konstanten Badstand im Gießbecken
sowie durch schnelle und genaue Stopfenbetätigung.
- – Geschlossene
Atmosphäre über der
Schmelze im Gießkessel
durch das Teapot-Prinzip,
was beispielsweise das Verarbeiten von Mg-behandelter Eisenschmelze
unter Inertgas-Atmosphäre
mit minimalem Magnesiumabbrand ermöglicht.
- – Abscheiden
von Schlackenresten durch das Einfüllen der Schmelze per Siphon.
- – Leichte
Anpassbarkeit der Gießeinrichtung
an jede Position der Einfüllöffnung der
Form.
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Als ein Nachteil erweist sich jedoch
immer häufiger
das ungünstige
Verhältnis
von Nutz- zu Gesamtfassung der allgemein bekannten Kessel. Die schematische
Darstellung gemäß 6 zeigt die Restschmelze 10' bei Gießende, die
sich nicht weiter per Druckförderung,
sondern nur durch Rückkippen der
Einrichtung aus dem Gießkessel
entnehmen lässt.
Dieser Restinhalt beträgt
30–40
% des Gesamtinhaltes und wird im günstigsten Fall in die Schmelzanlage
zurückgegeben;
meistens aber fällt er
als Kreis laufmaterial an, entweder weil die anlagentechnischen Voraussetzungen
für die
Rückgabe nicht
gegeben sind oder weil inzwischen die Schmelzanlage auf eine andere
Werkstoffsorte umgestellt ist. Der beschriebene Nachteil ist um
so gravierender, je häufiger
die Gießeinrichtung
wegen Werkstoffwechsel oder Produktionspausen entleert werden muss.
Die Wirtschaftlichkeit des sonst vorteilhaften Teapot-Gießsystems
ist daher vor allem in Gießereien
mit ein- oder zweischichtiger Produktion und/oder der Herstellung
nur kleiner Serien in Frage gestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
druckgas- und stopfenbetätigte
Gießeinrichtung der
eingangs genannten Art anzugeben, die
- – die vorstehend
genannten Forderungen an das automatische Gießen erfüllt,
- – die
durch einen stark reduzierten Restschmelze-Inhalt für häufiges Entleeren
geeignet, d. h. ausreichend flexibel für den häufigen Werkstoff-Wechsel bzw.
den Teilzeit-Betrieb ist und
- – die
leicht zugänglich
ist und deshalb in einfacher Weise gereinigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung
mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch
die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielbaren
Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein besonders günstiges
Verhältnis
von Gesamt- zu Nutzfassung des Kessels erreicht wird. Alle vorstehend
genannten Vorteile des Teapot-Systems werden beibehalten.
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Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung
ersichtlich.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
seitlichen Schnitt durch eine Gießeinrichtung,
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2 einen
Schnitt durch eine Gießeinrichtung,
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3 einen
Schnitt durch eine praxisgerechte Ausführungsform einer Gießeinrichtung,
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4 eine
angekippte Ausführungsform
gemäß 3,
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5, 6 eine Ausführungsform
nach dem Stand der Technik.
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In 1 ist
ein seitlicher Schnitt durch eine Gießeinrichtung dargestellt. Es
ist ein zylindrischer, feuerfest ausgekleideter Kessel 1 mit
druckdichtem Deckel 2, einem Eingusssiphon 3 und
einem Ausgusssiphon 4 zu erkennen, wobei der Ausgusssiphon 4 in
einem Gießbecken 5 mit
Auslauföffnung 9 mündet. Von
großer
Wichtigkeit ist es, dass die Gießeinrichtung aufgrund der folgenden
zwei charakteristischen Merkmale eine minimale Restschmelzenmenge
bei Gießende
aufweist:
- a) Das Gießbecken 5 und der
Eingußsiphon 3 sowie
der Ausgußsiphon 4 haben
geringstmöglichen Inhalt.
Die sehr flache Bauweise des Kessels 1 mit einem kleinem
Höhen/Durchmesser-Verhältnis ermöglicht kurze
Siphons 3, 4 mit kleinem Inhalt, die den zusätzlichen
Vorteil der guten Zugänglichkeit
für das
mechanische Entfernen von oxidischen Ansatzbildungen haben, was
beispielsweise für
das Verarbeiten von Mg-behandelter
Eisenschmelze besonders wichtig ist. Weiterhin hat die flache Bauweise
den Vorteil, daß die Gießeinrichtung
im Normalfall ohne Grube auf einem Gießereiflur aufgestellt werden
kann.
- b) Der Ausgußsiphon 4 und
der Eingußsiphon 3 enden
in einer offenen Rinne 11 im feuerfest ausgekleideten Boden
des Kessels 1. Mit dieser speziellen Ausführung des
Kesselbodens wird erreicht, daß die
Gießeinrichtung
per Druckförderung
komplett entleert werden kann bis auf den Inhalt in der Bodenrinne
sowie dem Gießbecken und
den Siphons. Zum Entleeren wird die Schmelze mit einem maximalen Überdruck
von 0,3 atü in das
Gießbecken 5 gedrückt.
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In 2 ist
ein Schnitt einer im Vergleich zur 1 um
90° gedrehten
Gießeinrichtung
dargestellt, welcher insbesondere die im Kesselboden vorgesehene
Rinne 11 zeigt.
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In 3 ist
ein Schnitt durch eine praxisgerechte Ausführungsform einer Gießeinrichtung
gezeigt. Es ist wiederum der Kessel 1 mit Deckel 2,
Eingußsiphon 3,
Ausgußsiphon 4,
Rinne 11, Gießbecken 5,
Stopfen 6 und Auslauföffnung 9 zu
erkennen. Unter der Auslauföffnung 9 befindet
sich die Gießform 8 mit
ihrer Einlauföffnung.
Die Gießeinrichtung ist
auf einer hydraulischen Kippvorichtung 12 montiert.
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4 zeigt
eine angekippte Ausführungsform
gemäß 3. Wie gut zu erkennen ist,
sind die Auslaßöffnung 9 des
Gießbeckens 5 und
die äußere Mündung des
Eingußsiphons 3 derart
ausgebildet, daß der
die Schmelze enthaltende Kessel 1 im Störfall derart kippbar ist, daß einerseits
das Gießbecken 5 soweit
leerläuft,
daß der
Stopfen 6 geöffnet
werden kann und daß andererseits
die Schmelze nicht aus dem Eingußsiphon 3 ausläuft.
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Bei der in den 3 und 4 dargestellten
praxisgerechten Ausführungsform
einer gasbetätigten Gießeinrichtung
mit Stopfendosierung beträgt
das Gesamtfassungsvermögen
4.600 kg Eisenschmelze und läßt sich
per Druckförderung
bis auf 700 kg, d. h. 15 des Fassungsvermögens, entleeren – gegenüber lediglich
35 % bei herkömmlichen
Gießeinrichtungen dieser
Bauart.