-
Die
Erfindung betrifft einen Speiser zum Einsetzen in eine beim Gießen von
Metallen verwendete Gießform
mit einem ein Speiservolumen umschließenden Speiserkorpus, bestehend
aus einer umlaufenden Seitenwand, einem Deckelbereich sowie einem
eine Speiseröffnung
als Verbindung zum Formhohlraum aufweisenden Bodenbereich, wobei
der Speiserkorpus wenigstens im Bereich seiner Seitenwand doppelwandig
mit einem zwischen einer Innenwand und einer Außenwand bestehenden Zwischenraum
ausgebildet ist.
-
Ein
derartiger Speiser ist aus der
DE 23 34 501 A1 bekannt. Der Speiser besteht
aus zwei ineinander angeordneten, aus einem dünnwandigen Kunststoff gebildeten
Bechern, zwischen denen ein vorzugsweise von Bindemitteln freier
feuerfester Isolationswerkstoff eingebracht ist. Hierzu ist beispielsweise
ein Kieselgur vorgeschlagen. Mit dem bekannten Speiser ist der Nachteil
verbunden, dass der Kunststoff bei seiner Berührung mit der in das Speiservolumen
eintretenden Metallschmelze verbrennt, wobei die entstehenden Gase
zu unerwünschten Emissionen
beitragen können.
Ferner hält
der bekannte, aus Kunststoff bestehende Speiser bereits beim Einformen
in die Gießform
mittels heute üblicher
Hochdruck-Formanlagen dem einwirkenden Formdruck nicht stand, wobei
nach dem Verbrennen der Kunststoffteile die Formstabilität des Speisers weiter
eingeschränkt
ist. Daher kommt die Metallschmelze unmittelbar in Kontakt mit dem
Isolationswerkstoff und es können
Verunreinigungen in das beim Speiservorgang in den Hohlraum zurück gesaugte
flüssige
Metall gelangen.
-
Aus
der
G 82 12 968 U1 ist
ferner ein aus einer isolierend oder exotherm oder isolierend und
exotherm wirkenden keramischen Masse hergestellter Speiser bekannt,
der an seiner Außenseite
und an seiner das Speiservolumen umschließenden Innenseite einen Mantel
als Schutz gegen Beschädigungen
des Speisers beim Transport aufweist. Als Werkstoff für den Mantel
sind wiederum Kunststoffe, unter anderem jedoch auch dünne Aluminium-Folien
vorgeschlagen. Auch dieses Mantelmaterial schmilzt beim Füllen beziehungsweise
beim Abbrennen des aus einem exothermen Material bestehenden Speisers
sofort. Auch ist die Formstabilität eines solchen Speisers nicht
gewährleistet.
-
Schließlich sind
auch aus einem rein exothermen Material bestehende Speiser bekannt
(
DE 164 42 838 A1 ),
mit denen eine Reihe von Nachteilen verbunden ist. So enthalten
exotherme Speiser organische Verbindungen, die bei der Pyrolyse
aufgrund der Gießhitze
zerfallen und zu unerwünschten
Emissionen beitragen. Die bei der Pyrolyse freigesetzten Gase können über die
entstehenden Gasgemische zu unkontrollierten und unerwünschten
Explosionen innerhalb der Gießform
führen,
die eine Schädigung der
Gussoberfläche
zur Folge haben. Schließlich
gelangen die nach der Pyrolyse vorliegenden Reststoffe des ursprünglichen
Speisermaterials in den Formstoffkreislauf und beeinflussen die
Formstoffeigenschaften für
die Herstellung weiterer Gießformen nachteilig.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Speisereinsatz
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der bei guter Isolationswirkung
die vorgenannten Nachteile vermeidet und sich soweit als möglich im
Verhältnis
zur Metallschmelze wie auch zum Formstoff neutral verhält.
-
Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Schutzansprüche, welche
dieser Beschreibung nachgestellt sind.
-
Die
Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass der Speiserkorpus
mit Innenwand und Außenwand
aus einem formstabilen Metallkörper
besteht. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass der aus
Metall bestehende Speisereinsatz während der Einwirkung der heißen Metallschmelze
beim Gießvorgang
keine Schadstoffe freisetzt, vielmehr nach dem Erstarren der Restschmelze
in dem Speiservolumen mit dem sogenannten Speiserrest verbunden
ist und gemeinsam mit diesem von dem fertigen Gußstück entfernt und dem Kreislaufmaterial und
damit einer Wiederverwertung zugeführt werden kann. Dabei ist
es hinsichtlich der konstruktiven Ausführung des Speiserkorpus ausreichend,
wenn der Speiserkorpus wenigstens im Bereich seiner Seitenwand doppelwandig
mit dem Hohlraum ausgebildet ist. Es kann aber auch vorgesehen sein,
dass sich der Hohlraum über
die Seitenwand hinaus bis in den Deckelbereich erstreckt, wobei
der Hohlraum auch sich über
die Seitenwände
und den Deckelbereich umlaufend erstrecken kann.
-
Nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist vorgesehen, dass der zwischen Innenwand und Außenwand
belassene Zwischenraum als ein einen Isolierspalt bildender, gegen
die Umgebungsatmosphäre
abgedichteter Hohlraum ausgebildet ist. Aufgrund der doppelwandigen
Ausführung
des Speiserkorpus mit dem darin angeordneten Hohlraum liegt ein
Isolierkörper
vor, der durch geeignete Wahl der Wanddicke von Innenwand bzw. Außenwand
wie auch der für
die Herstellung des Speiserkorpus herangezogenen Metalllegierung
die Metallschmelze entsprechend lange zu Speisungszwecken flüssig halten
kann, ohne dass die Innenwand und die Außenwand etwa durch Erweichung
Kontakt bekommen mit der Folge, dass die Isolationswirkung zusammenbrechen
würde.
-
So
kann nach einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung vorgesehen sein, dass in den Hohlraum ein Inertgas oder
Luft eingebracht ist. Soweit ein Inertgas ausgewählt ist, welches sich bei Wärmeeinwirkung
ausdehnt, kann durch eine entsprechend angepasste Festlegung der
Wandstärke
der Innenwand des Speiserkorpus erreicht werden, dass sich die Innenwand
in das Speiservolumen hinein wölbt, so
dass eine aktive Speisung der Gießform erreichbar ist.
-
Um
einen Schutz des Speiserkorpus gegen eine Überbeanspruchung bei einer
wärmebedingten Ausdehnung
des Hohlraumes zu verhindern, ist nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen, dass die Außenwand des Speiserkorpus mit
einer Sollbruchstelle zur Herstellung einer den Hohlraum des Speiserkorpus
mit der Umgebungsatmosphäre
verbindenden Öffnung
versehen ist.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum evakuiert ist.
-
Zur
Verbesserung der Isolationswirkung insbesondere im Bereich des Hohlraumes
ist nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen, dass die Innenseiten der den Hohlraum
einschließenden
Flächen
von Innenwand und Außenwand des
Speiserkorpus eine Wärmestrahlung
reflektierende Eigenschaften aufweisen. Hierzu kann es ausreichend
sein, wenn die einander zugewandten Metallflächen von Innenwand und Außenwand
poliert sind.
-
Alternativ
ist es aber auch möglich,
dass die einander zugewandten Flächen
von Innenwand und Außenwand
mit einer Wärmestrahlung
reflektierenden Beschichtung versehen sind, die nach Ausführungsbeispielen
der Erfindung aus Zink oder auch Zinn beziehungsweise einer passenden
Legierung bestehen kann.
-
Nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der zwischen Innenwand
und Außenwand
belassene Zwischenraum mit einem hoch isolierenden Material gefüllt ist, wobei
vorgesehen sein kann, dass der Zwischenraum mit Silikatkugeln, Glaswolle
oder keramischen Teilchen gefüllt
ist.
-
Soweit
beim Gieß-
bzw. Speisevorgang zu vermeiden ist, dass sich beim Auftreffen der
heißen Metallschmelze
auf den zunächst
noch kalten Metallmantel des Speiserkorpus im Bereich der flüssigen Schmelze
eine metallische Haut ausbildet, die den Rückspeisungsvorgang stört, ist
nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen, dass die das Speiservolumen umschließenden Innenseiten der
Innenwand des Speiserkorpus eine Wärmestrahlung reflektierende
Eigenschaften aufweisen, wobei in alternativen Ausführungsformen
der Erfindung vorgesehen sein kann, dass die Innenseiten der Innenwand
poliert oder mit einer Wärmestrahlung
reflektierenden Beschichtung versehen sind.
-
Es
ist zweckmäßig, wenn
nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Beschichtung weiterhin eine Diffusionssperre für in der
Metallschmelze enthaltenen Kohlenstoff ausbildet. Insoweit steht
als ein geeigneter Werkstoff für
eine die vorstehenden Vorgaben erfüllende Beschichtung Zinn zur
Verfügung.
-
Alternativ
oder zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass auf der Oberfläche der das Speiservolumen
umschließenden
Innenwand eine Schicht aus einem exothermen Material, beispielsweise
aus Magnesium, angeordnet ist, so dass beim Auftreffen der heißen Metallschmelze
die Innenwandung des Speiserkorpus aufgeheizt und eine Hautbildung
verhindert wird.
-
Nach
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist vorgesehen, dass der Speiser eine sich zum Formhohlraum
verjüngende
Form zur Ausbildung eines Brechkerns aufweist und die die Anschlussöffnung des
Speisers zum Formhohlraum umgebenden Wände isolierend ausgebildet
sind. Hierzu hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die
Anschlussöffnung
des Speisers zum Formhohlraum mit einem geringst möglichen,
eine ordnungsgemäße Speisung noch
ermöglichenden
Querschnitt ausgebildet ist, wobei die Umgebung der Anschlussöffnung entsprechend
zu isolieren ist.
-
Hierzu
ist nach einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung vorgesehen, dass die den Hohlraum umschließende Innenwand
und Außenwand
zur Ausbildung des Brechkerns umgebogen sind; damit ergibt sich
im Bereich der Anschlussöffnung
eine gleiche Isolierung wie in dem das Speiservolumen umgebenden
Bereich.
-
Alternativ
kann aber auch vorgesehen sein, dass an dem unteren Rand des Speiserkorpus
ein gesondertes, aus Metall bestehendes und mit Isolierwirkung ausgeführtes Bauteil
mit der Anschlussöffnung
angebracht ist.
-
Soweit
wegen der Verwendung von Metall als Grundmaterial für den Speiserkorpus
eine Luftdurchlässigkeit
nicht gegeben ist, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
vorgesehen, dass in dem Deckelbereich des Speiserkorpus eine Entlüftung angeordnet
ist, damit die bei Eintritt des flüssigen Metalls in das Speiservolumen
verdrängte
Luft entweichen kann. Eine solche Entlüftung ist in dem eingangs zitierten
Stand der Technik grundsätzlich ebenfalls
vorgesehen.
-
Gemäß einer
zweckmäßigen Ausführungsform
besteht der Speiserkorpus aus zwei unter Belassung des Hohlraumes
ineinander gesteckten topfförmigen
Speiserteilen, wie dies im Grundsatz ebenfalls im Stand der Technik
bekannt ist. Bei einer solchen Ausbildung des Speiserkorpus lassen
sich die nach Ausführungsbeispielen
der Erfindung vorgesehenen Behandlungen der Innen- und Außenwände der
topfförmigen
Speiserteile in einfacher Weise durchführen.
-
Soweit
nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung vorgesehen ist, dass Innenwand und Außenwand
des Speiserkorpus aus Feinblech hergestellt sind, ergibt sich daraus
der Vorteil, dass auf einfache Art Speisereinsätze in beliebiger Form und
Geometrie herstellbar sind.
-
Die
Wiederverwertung des Speiserkorpus im Anschluss an den Gießvorgang
kann dadurch verbessert werden, dass nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Zusammensetzung des für die Herstellung des Speiserkorpus
herangezogenen Metalls legierungstechnisch auf die in die Gießform einzubringende
Metallschmelze abgestimmt ist.
-
In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es
zeigen:
-
1 einen
Speisereinsatz im Schnitt,
-
2 einen
Speisereinsatz in einer anderen Ausführungsform.
-
3 einen
Speisereinsatz gemäß 2 mit
einer Brechkerngestaltung,
-
4 einen
Speisereinsatz gemäß 2 mit
einem gesonderten, isolierenden Brechkern.
-
Wie
zunächst 1 zu
entnehmen ist, weist der mit 10 bezeichnete Speisereinsatz
einen Speiserkorpus 11 auf, der eine ein inneres Speiservolumen 12 umschließende Seitenwand 14 sowie
einen Deckelbereich 13 umfasst. Mit seinem dem Deckelbereich 13 gegenüberliegenden
Bodenbereich 15, in welchem eine Speiseröffnung 20 als
Verbindung zwischen dem Speiservolumen 12 und dem Formhohlraum
ausgebildet ist, ist der Speisereinsatz 10 auf einen nicht
näher dargestellten
Formkörper
aufsetzbar, der beim Herstellen der Gießform durch Einbringen eines
entsprechenden Formsandes den Formhohlraum ausbildet.
-
Der
vorzugsweise aus metallischen Feinblechen gebildete bzw. zusammengesetzte
Speiserkorpus 11 besteht im Bereich seiner Seitenwand 14 aus einer
Innenwand 16 und einer Außenwand 17, die zwischen
sich einen Hohlraum 18 belassen, der mittels einer im Bodenbereich 15 des
Speiserkorpus 11 ausgebildeten Abdichtung 19 gegen
die Atmosphäre abgedichtet
ist. Der so abgeschlossene Hohlraum 18 kann zur Verbesserung
der Isolationswirkung entweder evakuiert oder mit einem Inertgas
oder auch mit Luft gefüllt
sein.
-
Wie
im einzelnen nicht dargestellt ist, können die Innenseiten der den
Hohlraum 18 einschließende und
einander gegenüberliegenden
Flächen
von Innenwand 16 und Außenwand 17 des Speiserkorpus 11 derart
ausgeführt
sein, dass sie eine auftretende Wärmestrahlung reflektieren.
Hierzu können
die entsprechenden Metallflächen
poliert ausgebildet sein. Es kann jedoch auch eine Beschichtung
beispielsweise aus Zink oder Zinn oder einer anderen geeigneten
Legierung vorgesehen sein.
-
Ebenso
kann vorgesehen sein, dass die das Speiservolumen 12 umschließenden Innenseiten
der Innenwand 16 des Speiserkorpus 11 eine Wärmestrahlung
reflektierende Eigenschaften aufweisen, indem diese Innenseiten
der Innenwand 16 wiederum poliert sind. Es ist auch vorgesehen,
dass die Innenseiten der Innenwand mit einer Wärmestrahlung reflektierenden
Beschichtung versehen sind, wobei diese Beschichtung gleichzeitig
zur Ausbildung einer Diffusionssperre für in der Metallschmelze enthaltenen
Kohlenstoff ausbildet, so dass dieser Kohlenstoff nicht in die Innenwand 16 diffundieren
kann und die Innenwand 16 zu schnell aufschmilzt. Eine
solchermaßen
beide Anforderungen erfüllende
Beschichtung kann aus Zinn bestehen.
-
Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der
Speiserkorpus 11 aus zwei unter Belassung des Hohlraums 18 ineinander
gesteckten topfförmigen
Speiserteilen 25. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Außenwand 17 zusätzlich mit
einer Sollbruchstelle 24 ausgebildet, so dass bei Ausdehnung
der im Hohlraum 18 anstehenden Luft beziehungsweise eines
eingebrachten Gases bei einem zu hohen, sich aufgrund Erwärmung einstellenden Überdruck
eine kontrollierte Öffnung
der Außenwand 17 stattfindet.
-
Bei
beiden Ausführungsformen
ist im Deckelbereich 13 eine Entlüftung 26 in Form einer
entsprechenden Öffnung
ausgebildet, damit die beim Eintritt des flüssigen Metall in das Speiservolumen 12 beim
Gießvorgang
verdrängte
Luft über
die Entlüftung 26 entweichen
kann. Wie nicht weiter dargestellt, kann in die Entlüftung 26 beispielsweise
ein Williamskern aus einem isolierenden oder feuerfesten Material
eingesteckt sein.
-
Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Außenwand 17 und
Innenwand 16 zur Ausbildung eines eine Anschlussöffnung 28 aufweisenden
Brechkernbereich 27 zu einer sich zum (nicht dargestellten)
Formhohlraum einer Gießform
verjüngenden
Form umgebogen, wobei die Abmessung der Anschlussöffnung 28 deutlicher
kleiner gehalten ist als die Abmessung der bei den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 vorgesehenen
Speiseröffnung 20,
um Wärmeverluste
in diesem Bereich möglichst
gering zu halten. Da die Ränder
der Anschlussöffnung 28 durch
die Stirnseiten von Innenwand 16 und Außenwand 17 einschließlich des
davon umschlossenen Hohlraumes 18 gebildet sind, ist in
diesem Bereich eine gute Isolierung verwirklicht.
-
4 ist
zu entnehmen, dass zur Ausbildung eines Brechkerns auch ein gesondertes
Bauteil 30 vorgesehen sein kann, welches formschlüssig mit dem
unteren Rand des Speiserkorpus 11 verbunden ist, indem
am Bauteil 30 angebrachte Vorsprünge beziehungsweise ein umlaufender,
aufstehender Rand 31 in den Hohlraum 18 zwischen
Innenwand 16 und Außenwand 17 des Speiserkorpus 11 eingreifen
und gleichzeitig die Abdichtung in diesem Bereich bewirken. Das
Bauteil 30 enthält
die Anschlussöffnung 28 und
kann aus einem in geeigneter Weise hergestellten isolierenden bzw.
exothermen bzw. isolierend-exothermen Material bestehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist ferner in die Entlüftung 26 ein Williamskern 32 eingesetzt.
-
Wie
nicht weiter dargestellt, kann auch vorgesehen sein, dass der Zwischenraum
zwischen der Innenwand 16 und der Außenwand 17 nicht als
Hohlraum belassen, sondern mit einem hoch isolierenden Material
ausgefüllt
ist. Auch bei einer solchen Ausführungsform
ist verhindert, dass insbesondere die aus Metall bestehende Innenwand 16 aufschmilzt, wobei
durch die beschriebenen Maßnahmen
der Behandlung der Innenwand 16 auf deren das Speiservolumen 12 umschließender Innenseite
das Aufschmelzen der Innenwand 16 verhindert werden kann.
-
Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Schutzansprüchen und
den Zeichnungen offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln
als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.