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Die Erfindung betrifft eine Speiseranordnung zum Gebrauch mit einer beim Gießen von Metallen verwendeten Gießform aufweisend einen Speisereinsatz mit einem ein Speiservolumen ausbildenden Speiserkorpus aus einem exothermen und/oder isolierenden Material, wobei der das Speiservolumen zur Aufnahme des aus dem Formhohlraum der Gießform überströmenden flüssigen Metalls beinhaltende Speiserkorpus Seitenwände, einen Deckelbereich sowie einen Bodenbereich mit einer darin ausgebildeten Speiseöffnung als Verbindung zum Formhohlraum der Gießform aufweist und in dem Deckelbereich eine Entlüftungsöffnung für das Speiservolumen ausgebildet ist.
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Ein Speisereinsatz mit den vorgenannten Merkmalen ergibt sich beispielsweise aus der
DE 20 2007 005 575 U1 . Damit die bei dem Gießvorgang durch das Einströmen des flüssigen Metalls in das Speiservolumen des Speisereinsatzes entsprechend verdrängte Luft entweichen kann, ist in dem Deckelbereich des Speiserkorpus eine Entlüftungsöffnung ausgebildet. Dabei ist es nicht auszuschließen, dass beim Befüllen des Speiservolumens flüssiges Metall auch über diese Entlüftungsöffnung nach außen austritt. Soweit der Speisereinsatz in eine Sandform eingebettet ist, ist ein derartiger Metallüberschuss nicht weiter von Belang, da sich das überschüssige Metall auf der Außenseite der Sandform verteilt und hier erstarrt. Es gibt jedoch auch Anwendungsfälle, bei denen der Speisereinsatz frei auf dem Oberteil einer Gießform aufgesetzt und nicht von einem Sandbett umgeben ist. Bei derartigen Anwendungsfällen wird über die Entlüftungsöffnung austretendes überschüssiges Metall über die Außenseite des Speisereinsatzes ablaufen und mit Teilen der Gießform in Berührung kommen, was nachteilig und daher unerwünscht ist.
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Eine weitere bekannte Speiseranordnung ist aus der
DE 20 2010 012 663 U1 bekannt. Diese Anordnung weist in der äußeren Oberfläche ihres Deckelbereichs einen an eine Entlüftungsöffnung angeschlossenen Tümpel zur Aufnahme von dort austretendem flüssigem Metall auf. Gleichwohl ist auch diese Anordnung im Gebrauch nicht immer voll befriedigend.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Speiseranordnung mit den gattungsgemäßen Merkmalen so auszubilden, dass insbesondere bei einem Einsatz des Speisereinsatzes außerhalb einer Sandform ein Austreten flüssigen Metalls nach außerhalb des Speisereinsatzes vermieden ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Schutzansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
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Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass zwischen dem Speiserkorpus und der Gießform eine Dichtung in Form einer Ringstruktur aus einem nachgiebigen Feuerfest-Material angeordnet ist. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass auch bei nicht exakt geformtem Speiserkorpus kein flüssiges Metall durch etwaige Ritzen an der Verbindungsstelle zur Gießform ausströmen kann.
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In Ausführungsformen weist die Speiseranordnung ferner an ihrer äußeren Oberfläche im Deckelbereich einen Tümpel auf. Die Auslegung des Volumens des Tümpels ist dabei von den Gießbedingungen abhängig und kann bei der Auslegung des Speisereinsatzes beliebig festgelegt werden. Im Gießbetrieb besteht die Möglichkeit, den Speisereinsatz zu überwachen und die weitere Metallzufuhr in den Formhohlraum der Gießform zu stoppen, sofern ein Austritt von flüssigem Metall aus der Entlüftungsöffnung des Speisereinsatzes sichtbar wird. In diesem Fall kann das bis dahin ausgetretene flüssige Metall keinen Schaden anrichten, soweit es sich in dem an dem Speisereinsatz ausgebildeten Tümpel sammelt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Tümpel aus einer auf der Außenseite des Deckelbereichs in dem Deckelbereich des Speiserkorpus ausgebildeten Vertiefung besteht, wobei in einer zweckmäßigen Weise vorgesehen sein kann, dass die die Vertiefung umschließende Randfläche des Deckelbereichs einen der Ausbildung eines zur Entlüftungsöffnung gerichteten Trichters entsprechenden geneigten Verlauf aufweist.
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Hinsichtlich der Herstellung eines solchermaßen ausgebildeten Speisereinsatzes kann vorgesehen sein, dass die Vertiefung des Deckelbereichs des Speiserkorpus bei der Herstellung des Speisereinsatzes eingeformt ist.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist zunächst vorgesehen, dass ein den Speiserkorpus außen übergreifendes und an der Gießform festzulegendes Halteelement vorgesehen ist, welches seinerseits zur Ausbildung des Tümpels herangezogen werden kann, ohne die Grundform des Speiserkorpus zu verändern. Hierbei ist vorgesehen, dass das Halteelement den Deckelbereich des Speiserkorpus mit einem umlaufenden Halteansatz lediglich über einen Teilbereich übergreift derart, dass die Randfläche des Halteansatzes den Tümpel auf der Oberseite des Deckelbereichs des Speiserkorpus ausbildet.
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Soweit bei der Herstellung des Speiserkorpus wie auch des Halteelements jeweils ein organischer Binder mit in der Regel unterschiedlichen Anteilen zum Einsatz kommt, kann der Fall eintreten, dass der organische Binder bei dem Eintritt des heißen Metalls in das Speiservolumen unter Bildung einer Flamme verbrennt. Um diesen unerwünschten Vorgang zu vermeiden oder zumindest einzuschränken, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass ein den Speiserkorpus außen übergreifendes und an der Gießform festzulegendes Haltelement vorgesehen ist, welches den Deckelbereich des Speiserkorpus vollständig mit einem Deckel übergreift, wobei der Tümpel auf der äußeren Oberfläche des Deckels des Halteelements angeordnet ist und der Deckel des Halteelements eine mit der Entlüftungsöffnung des Speiserkorpus fluchtende Durchgangsöffnung aufweist. Hiermit ist der Vorteil verbunden, dass der den Speiserkorpus einhausende Deckel des Halteelements die Bildung einer Flamme verhindert. Hierbei kann ebenso wie bei der Ausbildung des Tümpels in dem Deckelbereich des Speiserkorpus vorgesehen sein, dass der Tümpel aus einer auf der Außenseite des Deckels des Halteelements in dem Deckel ausgebildeten Vertiefung besteht. Entsprechend kann weiterhin die die Vertiefung umschließenden Randfläche des Deckels des Halteelements an der Ausbildung eines zur Entlüftungsöffnung gerichteten Trichters entsprechenden geneigten Verlauf aufweisen, und es kann die Vertiefung in dem Deckel des Halteelements bei der Herstellung des Haltelements eingeformt sein.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind.
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Es zeigen:
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1 einen Speisereinsatz mit einem in dessen Deckelbereich ausgeformten Tümpel im Schnitt;
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2 einen mittels eines gesonderten Halteelementes an einer Gießform festzulegenden Speisereinsatz mit einem durch das Halteelement gebildeten Tümpel;
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3 ein anderes Beispiel der Speiseranordnung gemäß 2 in einer gegenüber 2 um 90° gedrehten Schnittdarstellung; und
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4 eine Ausführungsform der Erfindung.
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Wie sich zunächst aus 1 ergibt, hat ein die Speiseranordnung bildender Speiserkorpus 10 eines Speisereinsatzes Seitenwände 11, einen Deckelbereich 12 und einen Bodenbereich 13, wobei innerhalb des Speiserkorpus 10 ein Speiservolumen 14 ausgebildet ist, welches der Aufnahme des beim Abgießen des Metalls in die Gießform daraus aufsteigenden Metalls dient. Hierzu weist der Bodenbereich 13 des Speiserkorpus 10 eine Speiseröffnung 15 als Verbindung zum nicht dargestellten Formhohlraum der Gießform auf. In dem Deckelbereich 12 des Speiserkorpus 10 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Entlüftungen 16 vorgesehen, die außerhalb eines zentrisch angeordneten, vom Deckelbereich 12 in das Speiservolumen 14 vorstehenden Williamskerns 21 angeordnet sind.
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An der äußeren Oberseite des Deckelbereichs 12 ist eine Vertiefung 17 in das Material des Deckelbereichs 12 eingelassen, in die die beiden Entlüftungsöffnungen 16 einmünden. Die die Vertiefung 17 ausbildende, umlaufende Randfläche 18 ist mit einer derartigen Neigung ausgebildet, dass sich eine Trichterform der Vertiefung 17 ergibt, wobei sich der Trichter in Richtung der Entlüftungsöffnungen 16 beziehungsweise des im Speiserkorpus 10 ausgebildeten Speiservolumens 14 verjüngt. Soweit auf der äußeren Oberseite des Deckelbereichs 12 noch Materialrippen 22 hervorstehen, sind diese durch die Herstellung des Speiserkorpus 10 auf einer Schießmaschine in einem Schuss bedingt.
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Bei dem in 2 dargestellten Beispiel einer Speiseranordnung ist der Speiserkorpus 10 von einem Halteelement 30 umschlossen und dadurch auf der nicht weiter dargestellten Gießform beziehungsweise einer Formplatte als Teil davon festgelegt. Der Speiserkorpus 10 selbst ist dabei nicht zur Ausbildung eines Tümpels 20 eingerichtet, sondern ist in herkömmlicher Weise ausgebildet; eine derartige einfache Speiserform wird üblicherweise als Speiserkappe bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nun das Halteelement 30 zur Ausbildung eines Tümpels 20 herangezogen, indem das Halteelement 30 den Deckelbereich 12 des Speiserkorpus 10 nicht vollständig übergreift, sondern nur mit einem umlaufenden Halteansatz 31, der den Deckelbereich 12 des Speiserkorpus 10 lediglich in dessen äußeren Eckbereich und damit lediglich über einen Teilbereich der gesamten Fläche des Deckelbereiches 12 übergreift. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Materialstärke des umlaufenden Halteansatzes 31 des Halteelementes 30 zur Ausbildung des Tümpels 20 heranzuziehen, indem die Randfläche 32 des umlaufenden Halteansatzes 31 den Tümpel 20 auf der Oberseite des Deckelbereichs 12 des Speiserkorpus 10 ausbildet bzw. umgrenzt. Bei diesem Beispiel ist die Randfläche 32 des Halteansatzes 31 derart geneigt, dass der Durchmesser des von der Randfläche 32 umschlossenen Tümpels 20 an dem Deckelbereich 12 des Speisereinsatzes 10 größer ist als an der freien Oberkante des Halteansatzes 31.
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Das in 3 dargestellte Beispiel einer Speiseranordnung unterscheidet sich von dem vorstehend zu 2 beschriebenen Beispiel dadurch, dass das den Speiserkorpus 10 übergreifende Halteelement 40 einen den Deckelbereich 12 des Speiserkorpus 10 übergreifenden, massiven Deckel 41 aufweist, in welchem eine mit der Entlüftungsöffnung 16 des Speiserkorpus 10 fluchtende Durchgangsöffnung 42 ausgebildet ist. Ähnlich dem zu 1 beschriebenen Beispiel ist auf der äußeren Oberseite des Deckels 41 die den Tümpel 20 bildende Vertiefung 17 in das Material des Deckels 41 eingelassen, in die die Durchgangsöffnung 42 als Verbindung zu dem Speiservolumen 14 über die Entlüftungsöffnung 16 des Speisereinsatzes 10 mündet. Gleichfalls ist die die Vertiefung 17 ausbildende, umlaufende Randfläche 18 mit einer derartigen Neigung ausgebildet, dass sich eine Trichterform der Vertiefung 17 ergibt. Soweit auf der äußeren Oberseite des Deckels 41 noch Materialrippen 22 hervorstehen, sind diese durch die Herstellung des Halteelements 40 auf einer Schießmaschine in einem Schuss bedingt.
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Mit der Anordnung des Deckels 41 und der damit verbundenen vollständigen Einhausung des Speiserkorpus 10 ist ein Herausschlagen von Flammen aus der Speiserordnung insbesondere bei der Verbrennung des bei der Herstellung des Speisereinsatzes 10 verarbeiteten Binders ausgeschlossen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist zwischen dem zweiteiligen Speiserkorpus 1, 2 und der nach unten anschließenden Gießform (ohne Darstellung) eine Ringstruktur 3 vorgesehen. Das Material dieser Ringstruktur ist zweckmäßigerweise feuerfest und nachgiebiger als das des Speiserkorpus. Beim Zusammenfügen des Speiserkorpus und der Gießform wird die Ringstruktur 3 etwas zusammengedrückt und passt sich die Ringstruktur 3 an etwa vorhandene Passfehler derart an, dass Ritzen ausgefüllt werden. Die Ringstruktur 3 kann bei einem wie dargestellt zweiteiligen Speiserkorpus 1, 2 grundsätzlich entweder nur am inneren, also die Innenwandung bereitstellenden Teil 1, nur am äußeren, also die Außenwandung bereitstellenden Teil 2, oder wie dargestellt an der Verbindungsstelle zwischen beiden angeordnet sein. Die Dicke der Ringstruktur im nicht-belasteten Zustand kann in Ausführungsformen 1–20 mm, insbesondere je nach Anwendung 2–12 mm oder 3–8 mm oder 4–6 mm betragen.
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Das Material der Ringstruktur ist in Ausführungsformen ein Fasermaterial, insbesondere eines auf Basis von Aluminiumsilikat. In Ausführungsformen besteht es zu 85–100 Gew.-% aus Aluminiumsilikat. Dabei beträgt der Gewichtsanteil von SiO2 in Ausführungsformen mindestens 45 Gew.% und der von Al2O3 mindestens 40 Gew.%. In Ausführungsformen hat es eine Rohdichte von 200–250 g/cm3 und eine Anwendungsgrenztemperatur von über 1000°C oder 1100–1300°C im Dauereinsatz. Die spezifische Wärme beträgt in Ausführungsformen zwischen 1,00 und 1,10 kJ/kg·K bei 1000°C. Dieses Material kann durch Schmelzen von Tonerden und Siliziumdioxid und Zerfasern der Schmelze beim Abkühlen hergestellt werden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Schutzansprüchen und der Zeichnung 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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007005575 U1 [0002]
- DE 202010012663 U1 [0003]
