-
Eine Dosiervorrichtung der eingangs
genannten Art kommt beispielsweise bei der Herstellung von Metalloxiden
zum Einsatz, um die Menge an Metallschmelze möglichst exakt vorgeben zu können, die
dem Oxidierungsprozess zugeführt
werden soll.
-
Die Dosiervorrichtung ist hierzu
mit einer Dosierkammer ausgestattet, welche entweder getrennt von
der Schmelzeinrichtung für
das Metall angeordnet und durch eine Leitung mit dieser verbunden
ist oder unmittelbar an der Schmelzeinrichtung vorgesehen ist. Gegebenenfalls
kann die Dosierkammer auch beheizt ausgebildet sein.
-
Mit Hilfe eines Dosierelementes kann
die an der Dosierkammer vorgesehene Dosieröffnung freigegeben oder geschlossen
werden, um auf diese Weise die Menge an abzugebender Schmelze zu
regulieren.
-
Da das Dosieren der Schmelze bei
Schmelztemperatur erfolgen muss, besteht insbesondere bei Materialien,
die zu Oxidation neigen, das Problem, dass sich die Dosieröffnung während des
laufenden Betriebes durch Oxide langsam zusetzt, so dass eine ordnungsgemäße Dosierung
erschwert oder gegebenenfalls unmöglich gemacht wird. Bei den
bisher üblichen
Dosiervorrichtungen muss bei einem Zusetzen der Dosieröffnung die
Dosiervorrichtung abgeschaltet werden. Nach dem Abkühlen der
Dosiervorrichtung kann dann das Dosierelement und die Dosieröffnung gereinigt
werden.
-
Nachteilig an den bekannten Dosiervorrichtungen
ist, dass eine Reinigung der Dosieröffnung und des Dosierelementes
nur bei abgeschalteter Dosiervorrichtung möglich ist, wodurch der laufende Herstellungsprozess
unterbrochen werden muss. Darüber
hinaus besteht das Problem, dass aufgrund der hohen Temperaturen,
mit denen derartige Dosiervorrichtungen betrieben werden, immer
auch die Gefahr besteht, dass sich das Wartungspersonal bei nicht
ausreichender Abkühlzeit
beim Reinigen der Dosiervorrichtung verletzt, beispielsweise Verbrennungen
zuzieht.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine
Dosiervorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
dass ein Zusetzen der Dosieröffnung
während des
laufenden Betriebes der Dosiervorrichtung nahezu ausgeschlossen
werden kann.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Dosiervorrichtung
mit den Merkmalen nach Anspruch 1.
-
Bei der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung
dient das Dosierelement nicht nur zum Verschließen der Dosieröffnung,
sondern gleichzeitig auch als Einrichtung zum Reinigen der Dosieröffnung während des
laufenden Betriebes der Dosiervorrichtung. So kann mit der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung
während
des laufenden Betriebes das Dosierelement axial hin und her bewegt
werden. Gleichzeitig oder zeitlich versetzt zum axialen Hin- und
Herbewegen kann des Dosierelement ferner um seine Einführrichtung
herum gedreht werden, wodurch zusätzlich eine rotatorische Relativbewegung
des Dosiereiementes zur Dosieröffnung
erreicht wird. Durch diese gleichzeitig oder auch aufeinanderfolgend
auftretenden Relativbewegungen des Dosierelementes zur Dosieröffnung können sowohl
am Dosierelement als auch an der Dosieröffnung anhaftende Rückstände, wie
Oxide der Schmelze, auf sehr einfache und elegante Weise während des
laufenden Betriebes der Dosiervorrichtung entfernt werden. Hierdurch kann
auf das bei dem Stand der Technik übliche Abschalten der Dosiervorrichtung
und das Demontieren des Dosierelementes oder eines mit der Dosieröffnung versehenen
Einsatzes verzichtet werden.
-
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung
werden aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den
Unteransprüchen
ersichtlich.
-
Als Dosierelement wird vorzugsweise
eine axial verstellbare Dosiernadel eingesetzt, welche gleichzeitig
zusätzlich
zur axialen Verstellbarkeit um ihre Längsachse herum drehbar anzutreiben
ist. Zum Verschließen
der Dosieröffnung
wird die Dosiernadel in die Dosieröffnung eingeführt. Die
Verwendung einer Dosiernadel, also eines länglichen Dosierelementes mit
vergleichsweise geringem Querschnitt, hat den Vorteil, dass die
Dosiernadel beim Auftreffen auf Abscheidungen mit einer bezogen
auf die Fläche vergleichsweise
großen
Kraft auf die Abscheidungen einwirkt und diese lösen kann.
-
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung
wird vorgeschlagen, zumindest das in die Dosieröffnung einzuführende freie
Ende des Dosierelementes aus einem wärmebeständigen und gleichzeitig gehärteten Material
zu fertigen. Das freie Ende ist hierzu entweder durch geeignete
Härte-
und Wärmebehandlungsschritte
gehärtet.
Alternativ ist es auch möglich,
das Dosierelement aus einem Grundkörper aus einem wärmebeständigen Material
zu fertigen, an dessen Ende ein aus einem wärmebeständigen und gleichzeitig gehärteten Material
gefertigter Aufsatz, beispielsweise ein Schneidstempel, durch geeignete
Befestigungsverfahren wie Schweißen oder Kleben befestigt ist.
Durch Ausbilden des freien Endes des Dosierelementes aus einem wärmebeständigen und
gleichzeitig gehärteten
Material wird sichergestellt, dass insbesondere das freie Ende des
Dosierelementes den während
des Reinigens entstehenden hohen mechanischen Belastungen widerstehen
kann, so dass das Dosierelement trotz seiner Reinigungsfunktion
eine verglichen mit den bekannten Dosierelementen vergleichbar hohe
Standzeit aufweist.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen,
an dem Dosierelement nahe seinem in die Dosieröffnung einzuführenden
freien Ende mindestens einen radial nach außen abstehenden Schaber vorzusehen.
Mit Hilfe dieses Schabers ist es möglich, die Ablagerungen im
Eintrittsbereich der Dosieröffnung
zu entfernen.
-
Bevorzugt ist die Dosieröffnung an
einem Einsatz ausgebildet, welcher an der Dosierkammer vorzugsweise
lösbar
befestigt ist. Bei dieser Weiterbildung kann der mit der Dosieröffnung versehene Einsatz
aus einem besonders widerstandsfähigen Material
gebildet sein, so dass insbesondere der Öffnungsbereich der Dosieröffnung,
der durch das Öffnen
und Schließen
einerseits und durch das Reinigen andererseits sehr hohen mechanischen
Belastungen ausgesetzt ist, eine vergleichsweise hohe Standzeit zeigt.
Ist der Einsatz lösbar
an der Dosierkammer befestigt, kann er ohne großen Aufwand ausgebaut und durch
einen anderen Einsatz ersetzt werden.
-
Die Dosieröffnung weist vorzugsweise einen Einlauftrichter
auf, der einen sich in Abströmrichtung der
Schmelze kegelförmig
verjüngenden
Trichterabschnitt hat, welcher vorzugsweise in einen Kanal konstanten
Querschnitts übergeht,
wodurch ein kontinuierlicher Schmelzestrom aus der Dosieröffnung sichergestellt
werden kann. Bei einer derart ausgestalteten Dosieröffnung mit
Einlauftrichter ist es von besonderem Vorteil, wenn der zuvor beschriebene Schaber
bei vom Dosierelement geschlossener Dosieröffnung zumindest abschnittsweise
an dem Trichterabschnitt des Einlauftrichters anliegt.
-
Der Aktuator, mit dem das Dosierelement
sowohl axial als auch rotatorisch verstellt werden kann, ist vorzugsweise
mit einer einzigen Antriebseinheit ausgestattet. Hierdurch wird
insbesondere der für
die Dosiervorrichtung insgesamt erforderliche Bauraum deutlich vermindert.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Antriebseinheit
ein vorzugsweise pneumatisch zu betätigender Linear-Rotations-Zylinder
verwendet, welcher mit dem Dosierelement zur Übertragung der Stellbewegung
gekoppelt ist.
-
Alternativ ist es auch möglich, einen
Aktuator zu verwenden, der eine erste Antriebseinheit zum axialen
Verstellen des Dosierelementes sowie eine zweite Antriebseinheit
zum rotatorischen Verstellen des Dosierelementes aufweist. Dies
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ein bereits bestehendes
System mit einer Antriebseinheit zum axialen Verstellen des Dosierelementes
zusätzlich
mit einer Antriebseinheit zum rotatorischen Verstellen des Dosierelementes
nachgerüstet
werden soll.
-
Das axiale und rotatorische Verstellen
des Dosierelementes kann gegebenenfalls gleichzeitig erfolgen. Alternativ
ist es auch möglich,
das Dosierelement wahlweise axial oder rotatorisch zu verstellen. Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind
diese beiden Betriebsmodi gleichzeitig realisiert, so dass der Benutzer
das Dosierelement entweder gleichzeitig axial und rotatorisch oder
aber nur axial und nur rotatorisch verstellen kann. Insbesondere das
gleichzeitige axiale und rotatorische Verstellen des Dosierelementes
hat den Vorteil, dass das Reinigen der Dosieröffnung sowie des Dosierelementes auch
während
des normalen Betriebs der Dosiervorrichtung erfolgen kann.
-
Damit sich das Dosierelement in der
Dosieröffnung
möglichst
nicht verkantet sowie zum Ausgleich fertigungsbedingter oder betriebsbedingter
Toleranzen, ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung
zwischen dem Dosierelement und dem Aktuator eine kardanische Aufhängung vorgesehen,
welche das Dosierelement mit dem Aktuator koppelt. Mit Hilfe der
kardanischen Aufhängung
kann ein Achsversatz zwischen dem Dosierelement und den Bewegungsachsen
des Aktuators ausgeglichen werden.
-
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung
ist der Aktuator außerhalb
der Dosierkammer angeordnet, wobei als Dosierelement eine Dosiernadel
dient, welche durch die Dosierkammer hindurchragt und in die Dosieröffnung axial
eingeführt
oder aus dieser herausgezogen werden kann. Bei dieser Ausgestaltung
der Dosiervorrichtung ist die Dosiernadel in einer an der Wand der
Dosierkammer ausgebildeten Halteöffnung
verschieblich und drehbar gelagert. Auf diese Weise wird eine sehr
definierte Positionierung der Dosiernadel relativ zur Dosieröffnung erreicht.
-
Die Dosierkammer ist vorzugsweise
durch eine beheizte Versorgungsleitung mit der Schmelzeinrichtung
verbunden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mehrere
Dosierkammern zum Einsatz kommen, die an einer gemeinsamen Schmelzeinrichtung
angeschlossen sind.
-
Die zuvor beschriebene Dosiervorrichtung wird
vorzugsweise zum Dosieren einer Metallschmelze eingesetzt. Insbesondere
eignet sich die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung
zum Dosieren geschmolzenen Bleis bei der Bleioxidherstellung.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispieles
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung näher
beschrieben. Darin zeigt:
-
1 eine
schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung; und
-
2 eine
perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Dosiernadel.
-
In 1 ist
in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Dosiervorrichtung 10 dargestellt.
Die Dosiervorrichtung 10 dient im vorliegenden Fall zur
dosierten Abgabe einer Bleischmelze für die Bleioxidherstellung.
-
Die Dosiervorrichtung 10 hat
eine beheizte Dosierkammer 12, die aus einem hitrebeständigen Material
gefertigt oder zumindest mit einem hitzebeständigen Material ausgekleidet
ist. Die Dosierkammer 12 steht über eine gleichfalls beheizte
Versorgungsleitung 14 mit einer nicht dargestellten Schmelzeinrichtung
in Verbindung, in welcher das Blei für den Dosiervorgang aufgeschmolzen
wird.
-
An der Unterseite der Dosierkammer 12 ist eine Öffnung 16 ausgebildet,
in welcher ein Einsatz 18 lösbar gehalten ist. Der Einsatz 18 ist
hierzu an der Dosierkammer 12 durch eine nicht dargestellte Überwurfmutter
gesichert.
-
In dem zylindrischen Einsatz 18 ist
eine sich entlang seiner Symmetrieachse erstreckende Dosieröffnung 20 ausgebildet,
welche einen Einlauftrichter 22 aufweist, mit dem die Dosieröffnung 20 mit dem
Innenraum der Dosierkammer 12 verbunden ist. Der Einlauftrichter 22 hat
einen sich in Abströmrichtung
der Schmelze kegelförmig
verjüngenden
Trichterabschnitt 24, welcher in einen Kanal 26 mit
rundem und konstanten Querschnitt übergeht.
-
An der Wand der Dosierkammer 12,
welche der Dosieröffnung 20 gegenüber angeordnet
ist, ist eine Halteöffnung 26 ausgebildet,
in welcher eine Führungsbuchse 30 gehalten
ist. Die Halteöffnung 28 ist
dabei so relativ zur Öffnung 16 bzw.
so relativ zur Dosieröff nung 20 angeordnet,
dass die Symmetrieachse der Führungsbuchse 30 zur
Symmetrieachse der Dosieröffnung 20 zumindest
annähernd
fluchtet.
-
In der Führungsbuchse 30 ist
als Dosierelement eine Dosiernadel 32 längsverschieblich und rotatorisch
geführt,
deren Aufbau nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 näher
erläutert
wird.
-
Die Dosiernadel 32 hat einen
Nadelkörper 34 aus
einem wärmebeständigen Stahl.
An dem in 2 unten dargestellten
freien Ende des Nadelkörpers 34 ist
ein aus einem wärmebeständigen und gleichzeitig
gehärteten
Stahl gefertigter Schneidstempel 36 durch Schweißen bzw.
Kleben befestigt. Beabstandet zum freien Ende des Schneidstempels 36 an
dem sich unmittelbar anschließenden
vorderen Abschnitt des Nadelkörpers 34 sind
drei radial nach außen
abstehende, gleichmäßig zueinander
beabstandete, identische Schaber 38 befestigt, welche sich
in Längsrichtung
L der Dosiernadel 32 erstrecken. Die dem Schneidstempel 36 zugewandten
vorderen Kanten 40 jedes Schabers 38 sind in Längsrichtung
L des Nadelkörpers 34 betrachtet
geneigt und verlaufen unter einem Winkel von etwa 30° zur Längsrichtung
L des Nadelkörpers 34.
Der Verlauf der vorderen Kanten 40 der Schaber 38 ist
dabei winkelmäßig an den
Verlauf des Trichterabschnittes 34 angepasst, wie später noch
erläutert
wird. Am anderen Ende des Nadelkörpers 34,
welcher in 2 oben dargestellt
ist, ist ein Außengewinde 42 ausgebildet.
-
Im montierten Zustand, wie er in 1 gezeigt ist, ist die Dosiernadel 32 mit
ihrem Nadelkörper 34 in
der Führungsbuchse 30 axial
und rotatorisch gelagert, wobei das Außengewinde 42 in eine
Verlängerung 43 eingeschraubt
ist, welche mit einer kardanischen Aufhängung 44 eines Aktuators 46 verbunden
ist. Der Aktuator 46 ist mit einem pneumatisch zu betätigenden
Linear-Rotations-Zylinder 48 ausgestattet, welcher in der
Lage ist, die Dosiernadel 32 wahlweise axial oder rotatorisch
zu verstellen.
-
Während
des Betriebes ragt die Dosiernadel 32 durch die Dosierkammer 12 und
ist mit ihrem Schneidstempel 36 so zur Dosieröffnung 20 gehalten,
dass bei einem Absenken der Dosiernadel 32 der Schneidstempel 36 in
den Kanal 26 eingeführt werden
kann, wodurch die Dosieröffnung 20 verschlossen
wird, während
gleichzeitig die vorderen Kanten 40 der Schaber 38 an
dem Trichterabschnitt 24 des Einlauftrichters 22 anliegen.
-
Wird dagegen die Dosiernadel 32 nach
oben in ihre Freigabestellung bewegt, gibt sie den Kanal 26 vollständig frei,
so dass in der Dosierkammer 12 enthaltene Bleischmelze
aus der Dosieröffnung 20 nach außen der
weiteren Verarbeitung dosiert zugeführt werden kann.
-
Da sich während des Betriebes der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung 10 sowohl
in der Dosieröffnung 20 Ablagerungen,
beispielsweise Bleioxide, bilden, kann ein ordnungsgemäßes Dosieren der
Schmelze erschwert sein. Die Dosiervorrichtung 10 bietet
nun die Möglichkeit,
mit Hilfe des axialen und rotatorischen Verstellens der Dosiernadel 32 sowie
durch das Zusammenwirken der Schaber 38 mit der Oberfläche des
Trichterabschnittes 24 die Dosieröffnung 20 und den
Schneidstempel 36 der Dosiernadel 32 zu reinigen.
-
Zu diesem Zweck können die Ablagerungen durch
Drehen der Dosiernadel 32 gelöst werden. Dabei werden im
Kanal 2b anhaftende Ablagerungen sicher entfernt und gleichzeitig
der Einlauftrichter 22 gereinigt werden. Danach wird die
Dosiernadel 32 in ihre Schließstellung bewegt, in der sie
mit ihren Schabern 38 an der Oberfläche des Trichterabschnittes 24 anliegt.
Anschließend
wird unter geringer axialer Vorspannung der Dosiernadel 32 in
Richtung der Dosieröffnung 20 die
Dosiernadel 32 in langsame Drehung versetzt, wobei die
Schaber 38 die Oberfläche
des Trichterabschnittes 24 reinigen.
-
Die sich lösenden Ablagerungen werden
von der Schmelze aus der Dosierkammer 12 abgeführt, sobald
die Dosieröffnung 20 wieder
geöffnet
wird.
-
- 10
- Dosiervorrichtung
- 12
- Dosierkammer
- 14
- Versorgungsleitung
- 16
- Öffnung
- 18
- Einsatz
- 20
- Dosieröffnung
- 22
- Einlauftrichter
- 24
- Trichterabschnitt
- 26
- Kanal
- 28
- Halteöffnung
- 30
- Führungsbuchse
- 32
- Dosiernadel
- 34
- Nadelkörper
- 36
- Schneidstempel
- 38
- Schaber
- 40
- vordere
Kanten
- 42
- Außengewinde
- 43
- Verlängerung
- 44
- kardanische
Aufhängung
- 46
- Aktuator
- 48
- Linear-Rotations-Zylinder
- L
- Längsrichtung