DE202021106147U1

DE202021106147U1 - Speiser

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Publication number: DE202021106147U1
Application number: DE202021106147.2U
Authority: DE
Original assignee: ASK Chemicals GmbH
Current assignee: ASK Chemicals GmbH
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-11-14
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: WO2023083404A1; EP4200093B1; EP4200093A1; CN118215548A

Abstract

Speiser (1) für den Metallguss, umfassend:
- einen Speiserkörper (2),
- wobei der Speiserkörper (2) einen Speiserhohlraum (9) zur Aufnahme flüssigen Metalls aufweist,
- wobei der Speiserkörper (2) eine Öffnung aufweist, durch welche flüssiges Metall in den Speiserhohlraum (9) hinein bzw. aus dem Speiserhohlraum (9) hinaus fließen kann,und
- wobei der Speiserkörper (2) aus Metall oder Kunststoff oder beidem hergestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speiser für den Metallguss, wobei der Speiser einen metallischen und/oder aus Kunststoff gefertigten Speiserkörper aufweist. Daneben betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des Speisers für den Metallguss in teilbaren Gießformen, insbesondere in horizontal-teilbaren Gießformen.
Stand der Technik
Speiser sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Üblicherweise werden aufformbare, d. h. auf eine Modelplatte aufsteckbare Speiser aus exothermen Materialen oder aus isolierenden Materialien hergestellt. Die Art des eingesetzten bzw. des verwendeten Speisermaterials (exotherm oder isolierend) ist beispielsweise abhängig von dem herzustellenden Gussstück oder der Art des Metallgusses.
Ein Speiser ist oberhalb des zu speisenden Teils des Gussstücks angeordnet, so dass das flüssige Metall bedingt durch den metallostatischen Druck zum Gussstück nachspeisen kann. Üblicherweise wird eine Gießform beispielsweise über geeignetes Anschnittsystem von außen mit flüssigem Metall befüllt, wobei das flüssige Metall durch die Gießform in den Speiser hineinläuft. Dabei gelangt das flüssige Metall bei oberhalb des Gussstücks angeordneten Speisern erst in den Speiserhohlraum, wenn die Gießform bzw. der zu speisende Teil des Gussstücks, nahezu komplett mit flüssigem Metall befüllt ist.
Exotherme Speisermaterialien zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass beim Befüllen des Speisers mit flüssigem Metall eine exotherme Reaktion stattfindet, wodurch das innerhalb des Speisers befindliche Metall über einen bestimmten Zeitraum erhitzt wird und somit flüssig bleibt und zum erkaltenden Gussstück nachspeisen kann. Die Volumenkontraktion des erstarrenden Gussteils kann mit dem im Speiser befindlichen flüssigen Metall ausgeglichen werden. Isolierende Speisermaterialien verlangsamen den Wärmeabtransport aus dem Speiser bzw. aus dem im Speiser befindlichen flüssigen Metall in den Formstoff, wodurch das flüssige Metall über einen längeren Zeitraum flüssig bzw. fließfähig gehalten wird. Dadurch wird flüssiges Metall zur Kompensation der Volumenkontraktion des Gussstücks bereitgehalten. Dies wird auch als Nachspeisen bezeichnet.
Naturspeiser sind Speiser, welche aus dem gleichen Formstoff wie die gesamte Gießform hergestellt sind und ohne Verwendung isolierender oder exothermer Materialien hergestellt bzw. daraus ausgeformt werden. Im einfachsten Fall handelt es sich bei einem Naturspeiser beispielsweise um eine Ausnehmung im Formstoff, in welche flüssiges Metall hinein- bzw. hinauslaufen kann. Naturspeiser können auch mit exothermen Abdeckpulver abgedeckt werden, damit sie ihre Speisungsvermögen lange aufrechterhalten können.
Definitionsgemäß sind Naturspeiser weder aus isolierenden noch exothermen Materialien hergestellt. Dies hat u. a. den Vorteil, dass Naturspeiser beim Metallguss weniger Emissionen als herkömmliche, aus exothermen oder isolierenden Materialien hergestellte Speiser, entwickeln. Ein weiterer Vorteil von Naturspeisern gegenüber herkömmlichen Speisern ist, dass diese nach dem Metallguss weniger Rückstände beispielsweise in Form von Pyrolyseprodukten im Formstoff hinterlassen als herkömmliche, aus exothermen oder isolierenden Materialien hergestellte Speiser.
Naturspeiser werden üblicherweise mittels eines Speisermodells, welches auf der Formplatte (Modellplatte) fest angeordnet ist, im Formstoff als Formhohlraum ausgebildet. Das Speisermodell entspricht dabei im einfachsten Fall dem Formhohlraum. Der Formstoff umgibt das Speisermodell und die Formplatte und bildet nach dem Verdichten und anschließendem Abformen der Formplatte vom verdichteten Formstoff die Gießform (Gussform).
Dies bedeutet, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Speisermodelle mit der Formplatte verbunden sind und die Speisermodelle beim Abformen des Naturspeisers wieder aus dem verdichteten Formstoff entfernt werden. Dies birgt den Nachteil, dass Naturspeiser nur seitlich neben der Gussteilgeometrie an der Formplatte (Modellplatte) ohne Hinterschneidungen platziert werden können, d.h. in Richtung der Flächennormale auf die Ebene der Formplatte, da es sonst zu Hinterschneidungen beim Abformen, d. h. beim Entfernen der Formplatte zusammen mit dem Speisermodell vom komprimierten Formstoff kommt, wodurch die Gießform unbrauchbar wird. Aufformbare Naturspeiser, welche eine Platzierung oberhalb des Gussteils ermöglichen, sind bisher unbekannt.
Aufformbare Speiser aus exothermem oder isolierendem Material werden üblicherweise auf einen auf einer Formplatte angebrachten Speiserdorn aufgesteckt, sind also nicht fest mit der Formplatte verbunden. Der Formstoff um den aufformbaren Speiser wird anschließend verdichtet. Nach dem Verdichten wird die Formplatte, die dem Gussstück entspricht, samt des Speiserdorns wieder aus dem verdichteten Formstoff gezogen, wobei der aufformbare Speiser im Formstoff verbleibt.
Die Herstellung von Gussteilen erfolgt unter anderem in teilbaren Gießformen, wobei die Gießformen entweder vertikal teilbar oder aber horizontal teilbar sind. Vertikal-teilbare Gießformen sind beispielsweise in EP 2982458 A1 beschrieben. Vertikal-teilbare Gießformen werden z.B. in Formanalagen der Firma DISAMATIC (Dänemark) eingesetzt.
Nachteilig bei aufformbaren Speisern ist nach heutigem Stand der Technik, dass die Herstellung solcher Speiser aus exothermem oder isolierendem Material durch die teuren einzusetzenden Rohstoffe und den Zeitaufwand bei der Herstellung kostenintensiv ist. Darüber hinaus werden durch den Einsatz von exothermen und isolierenden Materialien deren Pyrolyseprodukte und Bestandteile wie Fluorträger, unverbranntes Aluminium oder Fasern in den Formstoff eingetragen. Dies kann die Wiederverwendbarkeit gebrauchter Gießsande reduzieren und zu Mehraufwendungen bei der Deponierung der gebrauchten Gießsande (Altsande) führen. Auch werden beim Verbrennen von Speisern Emissionen freigesetzt, welche zur Gesamtemissionslast einer Gießerei erheblich beitragen. Dies ist jedoch unerwünscht. Darüber hinaus ist es ein bekanntes Problem, dass industriell hergestellte Speiser üblicherweise einsatzfertig, d.h. vollständig montiert zum Abnehmer geliefert werden, wobei der Transport der Speiser aufgrund der Leervolumina der hergestellten Speiser zumeist ineffizient ist und zu hohen Transportkosten führt.
Es besteht somit auch weiterhin Bedarf an Speisern, welche gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Speisern kostengünstiger herstellbar sind. Ebenfalls wäre es wünschenswert, wenn diese Speiser bei einer ordnungsgemäßen Verwendung weder den Formstoff verunreinigen noch die Emissionslast der Gießerei erhöhen. Darüber hinaus wäre es wünschenswert, dass solche Speiser kosteneffizienter sowie platzsparender gelagert und transportiert werden können, d. h. dass die Speiser beispielsweise platzsparender verpackt werden können.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit einen Speiser bereitzustellen, welcher kostengünstig herstellbar ist sowie die Vorteile eines Naturspeisers hinsichtlich verminderter Emissionslast und Verunreinigungen beim Metallgießen mit den geometrischen Freiheiten eines aufformbaren Speisers kombiniert. Weiterhin wäre es wünschenswert einen Speiser bereitzustellen, welcher kostengünstiger, weil u. a. platzsparender, zu transportieren ist.
Beschreibung der Erfindung
Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Schutzansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Inhalt der Unteransprüche bzw. werden nachfolgend genauer beschrieben.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich Speiser, welche einen metallischen Speiserkörper beziehungsweise einen aus einem Kunststoff hergestellten Speiserkörper aufweisen, kostengünstig herstellen lassen ohne dabei qualitativ schlechtere Gießergebnisse etwa im Hinblick auf etwaige Fehlstellen am Gussstück (sogenannte Lunkerbildung) zu erzielen. Weiterhin war es überraschend, dass die Speiserkörper der erfindungsgemäßen Speiser, welche vorzugsweise aus einem Metallblech wie beispielsweise aus Aluminium- oder Stahlblech hergestellt werden, den üblichen Verdichtungsdrücken von Hochdruckformanlagen standhalten, ohne dass die Speiser beim Komprimieren des Formstoffes kollabieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speiser für den Metallguss, welcher einen Speiserkörper aus Metall und/oder Kunststoff umfasst. Der Speiserkörper weist einen Speiserhohlraum zur Aufnahme von flüssigem Metall auf und zusätzlich wenigstens eine Öffnung auf, durch welche das flüssige Metall in den Speiserhohlraum hinein bzw. aus dem Speiserhohlraum hinaus fließen kann.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Speisers beim Metallguss in teilbaren Gießformen, insbesondere in horizontal-teilbaren Gießformen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass Speiser, welche einen metallischen Speiserkörper bzw. einen Speiserkörper aus einem Kunststoff aufweisen, im Vergleich zu herkömmlichen isolierenden oder exothermen Speisern kostengünstig und einfach hergestellt und verwendet werden können. Weiterhin war es überraschend, dass die Speiser Kompressionsdrücken, wie sie für zu verdichtende Formstoffe erforderlich sind, ohne zu kollabieren standhalten können.
Erfindungsgemäß weisen die Speiser einen metallischen Speiserkörper und/oder einen Speiserkörper aus Kunststoff auf. Dies bedeutet, dass der Speiserkörper des erfindungsgemäßen Speisers nicht aus isolierenden oder exothermen Speisermaterialien hergestellt werden. In einer Ausgestaltung ist der Speiserkörper eines erfindungsgemäßen Speisers aus einem Kunststoff gefertigt, wobei der Kunststoff insbesondere so gewählt ist, dass dieser beim Gießvorgang eine geringe Rauchentwicklung aufweist. Hierzu zählen beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), expandiertes Polystyrol (EPS), sowie deren Mischungen, zum Beispiel PE/PP.
Der metallische Speiserkörper eines erfindungsgemäßen Speisers weist eine Stärke von 0,1 bis 1,5 mm auf. Insbesondere weist das Metallblech des Speiserkörpers vorzugsweise eine Stärke von 0,1 mm bis 1,2 mm, weiter bevorzugt 0,2 mm bis 1,0 mm und insbesondere bevorzugt 0,3 mm bis 0,7 mm auf. Die Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass Metallbleche, welche eine Stärke von zumindest 0,1 mm aufweisen, bei herkömmlichen Kompressionsdrücken, welche teilweise mehr als 100 bar betragen können, die Speiserkörper beim Komprimieren des Formstoffes nicht kollabieren. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung, in welcher der Speiserkörper aus einem Kunststoff gefertigt ist, können die Wandstärken des Speiserkörpers oberhalb derer von metallischen Speiserkörpern liegen. Insbesondere sind aus Kunststoff gefertigte Speiserkörper mit einer Wandstärke von 0,1 mm bis zu 30 mm, abhängig von dem gewählten Kunststoff, von der vorliegenden Erfindung umfasst.
Bevorzugt ist der Speiserkörper aus einem Metall oder mehreren Metallen hergestellt. Insbesondere wird der Speiserkörper des erfindungsgemäßen Speisers aus einem Metallblech durch Umformen hergestellt, wobei das Metallblech vorzugsweise auf ähnlicher Materialbasis wie der verwendete Gusswerkstoff hergestellt ist. So wird vorzugsweise bei einem Aluminiumguss ein erfindungsgemäßer Speiser, welche einen Speiserkörper aus einem Aluminiumblech aufweist verwendet, wohingegen bei einem Stahlguss oder einem Eisenguss ein Speiserkörper aus einem Stahlblech oder einem Eisenblech bevorzugt verwendet wird. Es ist auch möglich, dass der Speiserkörper aus unterschiedlichen Metallen hergestellt werden kann. Die vorzugsweise eingesetzten Bleche sind so beschaffen, dass diese tiefgezogen oder anderweitig kalt umgeformt werden können. In einer Ausgestaltung ist der Speiserkörper aus dem Fachmann bekannten Kaltband DIN 10130 DC01 oder DC04 hergestellt.
Der Speiserkörper des erfindungsgemäßen Speisers weist einen Speiserhohlraum sowie wenigstens eine Öffnung auf. Der Speiserhohlraum ist dazu ausgelegt, flüssiges Metall während des Gießvorgangs aufzunehmen. Während des Gießvorgangs bzw. beim Erkalten des Gussstücks kann flüssiges Metall über die Öffnung in den Speiserkörper gelangen bzw. zum erkaltenden Gussstück nachspeisen.
Der Speiserkörper des erfindungsgemäßen Speisers kann unterschiedliche Formen aufweisen. Insbesondere ist es möglich, dass die Speiserkörper die Form eines sogenannten Kugelspeisers aufweisen. Dies kann bevorzugt sein, da Kugeln bei gegebenem Volumen die kleinste Oberfläche aller möglichen Körper aufweisen. Solch eine Form birgt den Vorteil, dass die mit der Umgebung ausgetauchte Wärme während des Gießvorgangs möglichst geringgehalten wird, wodurch das während einer ordnungsgemäßen Anwendung im Speiser befindliche flüssige Metall möglichst lange flüssig bzw. fließfähig gehalten wird.
Der Speiserkörper eines erfindungsgemäßen Speisers kann sowohl einteilig als auch mehrteilig ausgebildet sein. In einer Ausgestaltung ist der Speiserkörper einteilig aus einem Metallblech ausgebildet, z. B durch Umformen eines Rohres. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Speiserkörper eines erfindungsgemäßen Speisers zweiteilig ausgebildet und weist zwei Speiserkörperteile auf, die zusammengefügt werden, wobei die zwei Speiserkörperteile bevorzugt in etwa gleichgroß sind. In noch einer weiteren Ausgestaltung ist der Speiser bzw. der Speiserkörper drei- oder mehrteilig ausgebildet.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der Speiserkörper eines erfindungsgemäßen Speisers eine Form aufweisen, welche sich zur Formplatte hin zumindest teilweise verjüngt. Die Verjüngung des Speiserkörpers kann bevorzugt sein, um zwischen dem Speiserkörper und der Formplatte bzw. nach dem Abformen zwischen Speiserkörper und Gussteil nach dem Verdichten eine geeignete Brechkante zu erzeugen, die eine Nachbearbeitung des Gussstücks unnötig macht bzw. eine Nachbearbeitung zumindest vereinfacht und die Nachbearbeitungszeit reduziert.
Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Speiser ein mit dem Speiserkörper über die Öffnung im Speiserkörper in Kontakt stehendes Verbindungselement auf. Der Speiserkörper ist über das Verbindungselement direkt oder indirekt mit dem Gussstück bzw. mit der Gießform verbunden. Das Verbindungselement verjüngt sich zum Gussstück hin und trägt dabei zur Ausbildung einer Brechkante bei. Verbindungselemente sind z. B. aus DE 202012102418 U1 , DE 10142357 A1 , EP 1184104 A1 und DE 102005008324 A1 bekannt. Das Verbindungselement ist dazu ausgelegt, zwischen dem Speiserkörper und der Formplatte bzw. nach dem Abformen zwischen Speiserkörper und Gussteil nach dem Verdichten eine Brechkante zu erzeugen, die eine Nachbearbeitung des Gussstücks unnötig macht bzw. eine Nachbearbeitung zumindest vereinfacht und die Nachbearbeitungszeit reduziert.
Das Verbindungselement ist in einer Ausgestaltung ein rohrähnlicher Körper, welcher jede beliebige und im Einzelfall geeignete Länge, Wandstärke und Durchmesser aufweisen kann. Die Wandstärke wird in Abhängigkeit von dem verwendeten Material in der Regel zwischen 0,1 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 0,3 mm und 5 mm, besonders bevorzugt 0,3 mm bis 0,5 mm liegen. Die optimalen Abmessungen sind dem Fachmann aufgrund seiner Erfahrungen bekannt. In der Regel weist der rohrähnliche Körper eine Länge zwischen etwa 15 und etwa 300 mm, insbesondere zwischen etwa 35 und etwa 100 mm auf. Die Länge des rohrähnlichen Körpers wird bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform so gewählt, dass mindestens der Abstand zwischen dem Speiserkörper und dem Gussstück überbrückt wird.
Der Innendurchmesser des rohrähnlichen Körpers kann im Prinzip beliebig gewählt werden, wobei die Öffnung am unteren bzw. oberen Ende des rohrähnlichen Körpers groß genug sein sollte, um das Fließen der Schmelze in bzw. aus dem Speiser während des Gieß- und Erstarrungsvorgangs zu gewährleisten. Der Durchmesser des rohrähnlichen Körpers orientiert sich in der Regel am Durchmesser der im Speiserkörper vorgesehenen Öffnung, durch welche der rohrähnliche Körper hindurchgeführt wird und in welcher dieser verschiebbar ist. In der Regel wird der Durchmesser des rohrähnlichen Körpers so gewählt, dass durch die Öffnung im Speiserkörper eine ausreichende Führung des rohrähnlichen Körpers gewährleistet wird, wenn dieser in den Speiserkörper beim Verdichten des Formstoffes hineingeschoben bzw. vor Anbringen an der Formplatte aus diesem herausgezogen wird.
Der rohrähnliche Körper kann an sich aus jedem geeigneten Werkstoff, der eine entsprechende Festigkeit aufweist und keine störende Reaktion auf das zu speisende Gussstück aufweist, gebildet werden. Diese Materialien sind dem einschlägigen Fachmann bekannt und umfassen beispielsweise Metall, Kunststoff, Pappe, Keramik oder ähnliche Materialien. Bevorzugt besteht der rohrähnliche Körper aus einem dem Gussprogramm ähnlichen Werkstoff, wie Aluminium oder Stahlblech oder Eisenblech. Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement bzw. der rohrähnliche Körper aus demselben Material wie der Speiserkörper.
Der rohrförmige Körper weist in einer Ausgestaltung in seinem dem Speiserhohlraum zugewandten Abschnitt einen Anschlag auf. Der Anschlag ist also an einer solchen Position am rohrförmigen Körper angeordnet, dass er sich innerhalb des im Speiserkörper vorgesehenen Speiserhohlraums befindet. Beim Herausziehen des rohrförmigen Körpers aus dem Speiserkörper gelangt der Anschlag an einer Fläche zur Anlage, welche sich im Hohlraum an die Öffnung anschließt. Der Anschlag kann im Prinzip beliebig ausgebildet sein, solange gewährleistet ist, dass der rohrförmige Körper nicht aus der Öffnung herausfallen kann. Der Anschlag kann beispielsweise als Verdickung an der Außenseite des rohrförmigen Körpers ausgebildet sein und den rohrförmigen Körper entlang seinem Umfang umlaufen. Es können aber auch einzelne Vorsprünge vorgesehen sein, wobei die Anzahl der Vorsprünge bevorzugt ausreichend hoch gewählt wird, um ein Verkanten des rohrförmigen Speisers zu verhindern, wenn dieser vollständig herausgezogen ist. Es ist auch möglich den Anschlag als getrenntes Bauteil auszuführen und diesen nachträglich am rohrförmigen Körper zu befestigen. Besonders bevorzugt ist der Anschlag als ringförmiger Vorsprung ausgebildet, welcher um den äußeren Umfang des rohrförmigen Körpers umläuft. Dies gewährleistet, dass der rohrförmige Körper beim Herausziehen aus dem Speiserkörper zentriert wird, so dass die Längsachse des rohrförmigen Körpers parallel zur Längsachse des Speiserkörper verläuft.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Verbindungselement ein rohrähnlicher Körper und weist an einem unteren Abschnitt eine Verdickung auf, welche dazu ausgelegt ist, ein Hineinrutschen des Verbindungselements beim Komprimieren des Formstoffes in den Speiserhohlraum des Speiserkörpers zu verhindern. Unteres Ende des Verbindungselements meint im Sinne der vorliegenden Erfindung das dem Gussstück bzw. das der Formplatte zugewandtes Ende. In einer weiteren Ausgestaltung weist das Verbindungselement an dem oberen Ende einen Anschlag oder eine Verdickung auf sowie an einem anderem unteren Ende eine Verdickung oder einen Anschlag auf. Dies kann insbesondere bevorzugt sein, um zu verhindern, dass das Verbindungselement gänzlich in den Speiserhohlraum hineinrutschen als auch dass das Verbindungselement aus dem Speiserkörper herausfallen kann.
In einer anderen Ausgestaltung ist das Verbindungselement ähnlich einer Ziehharmonika einfahrbar ausgebildet, wie z. B. in DE 202012102418 U1 offenbart. Dabei ist das Verbindungselement so an beziehungsweise auf dem Speiserkörper angebracht, dass sich beim Komprimieren des Formstoffes das Verbindungselement relativ zum Speiserkörper des erfindungsgemäßen Speisers einfahrbar bewegt. In dieser Ausgestaltung ist das Verbindungselement vorzugsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Metall, insbesondere einem Metallblech, gefertigt und direkt am Speiserkörper angebracht. Hierbei können Verbindungselement und Speiserkörper integral ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Speiserkörper neben der Öffnung eine Ausnehmung für das obere Ende eines Zentrierdorn und/oder eines Federdorns auf. Die Ausnehmung gegenüberliegend zur Öffnung des Speiserkörpers angeordnet, so dass ein Zentrierdorn oder ein Federdorn durch die Öffnung im Speiserkörper (und soweit vorhanden zuvor durch das Verbindungselement geführt) und in die Ausnehmung gesteckt werden kann, um den Speiser auf der Formplatte zu zentrieren. Mit Hilfe des Zentrierdorns bzw. des Federdorns wird der erfindungsgemäße Speiser auf der Formplatte (Modellplatte) angeordnet. Der Federdorn bzw. der Zentrierdorn wird nach dem Verdichten des Formstoffes mitsamt der Formplatte aus der fertigen Gießform, bzw. aus einem Teil der fertigen Gießform wieder hinausgezogen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Speiserkörper eine Ausnehmung für einen Deckel auf. Der Deckel weist in dieser Ausgestaltung weiter vorzugsweise die oben beschriebene Ausnehmung auf, in welche ein Zentrierdorn und/oder ein Federdorn eingesteckt werden kann. Mithilfe eines Zentrierdorns bzw. mithilfe eines Federdorns wird der erfindungsgemäße Speiser auf einer Formplatte angeordnet bzw. wird der erfindungsgemäße Speiser auf die Formplatte gesteckt. Dabei wird der Zentrierdorn bzw. Federdorn durch die im Speiserkörper befindliche Öffnung bzw. durch ein optional im Speiserkörper angeordnetes Verbindungselement durch den Speiserhohlraum bis zu der im Deckel befindlichen Öffnung geführt. In dieser Ausgestaltung ist der im Speiserkörper angeordnete Deckel gegenüber der Öffnung des Speiserkörpers, durch welche flüssiges Metall in den Speiserhohlraum gelangt bzw. durch welche flüssiges Metall zum erkaltenden Gussstück nachspeisen kann, angeordnet. Der Deckel kann in einer bevorzugten Ausgestaltung einen Williamskern ausbilden. Dabei hat der Deckel die Form eines kegelförmig, spitz zulaufenden Kernes. Der Williamskern wird in den Speiser eingesetzt und dient der Ausbildung einer Sandkante, mit dem Ziel, die Erstarrung des flüssigen Metalls durch den eintretenden Sandkanteneffekt zu verzögern. Der Deckel kann aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein, wird aber insbesondere aus den gleichen Materialien wie auch der Speiserkörper bzw. das optionale Verbindungselement hergestellt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Speiserkörper des erfindungsgemäßen Speisers mehrteilig, insbesondere zweiteilig oder dreiteilig ausgebildet, besonders bevorzugt zweiteilig ausgebildet. Dieser bevorzugte Speiser weist zumindest ein erstes und ein zweites Speiserkörperteil auf. Herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte Speiser weisen einstückige Speiserkörper auf. Dies hat u. a. den Nachteil, dass die Speiser beim Transport ein großes Leervolumen bedingt durch den Speiserhohlraum einnehmen, was den Transport wirtschaftlich ineffizient macht. Die Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass Speiser mit mehrteiligen Speiserkörpern, insbesondere zweiteilige oder dreiteilige Speiserkörper, einfach zu transportieren sind und vom Endabnehmer bzw. vom Kunden problemlos zusammengesetzt bzw. zusammengesteckt werden können. Dabei war es insbesondere überraschend, dass auch Speiser, welche mehrteilige Speiserkörper aufweisen, den hohen Kompressionsdrücken standhalten ohne zu kollabieren.
In einer Ausgestaltung ist der Speiserkörper zweiteilig mit einem ersten und einem zweiten Speiserkörperteil ausgebildet. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Speiserkörper dreiteilig ausgebildet und weist ein erstes, ein zweites und ein drittes Speiserkörperteil auf. Bevorzugt ist der Speiserkörper eines erfindungsgemäßen Speisers zweiteilig ausgebildet und weist ein erstes Speiserkörperteil und ein zweites Speiserkörperteil auf. Dabei ist in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der mehrteilige Speiserkörper horizontal in zwei, z. B. etwa gleichgroße, Speiserkörperteile teilbar. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist der mehrteilige Speiserkörper vertikal in zwei, z. B. etwa gleichgroße, Speiserkörperteile teilbar. Die Speiserkörperteile eines mehrteiligen Speiserkörpers eines erfindungsgemäßen Speisers weisen in einer bevorzugten Ausgestaltung Verbindungsmittel auf, mit denen die Speiserkörperteile zu dem Speiserkörper verbunden bzw. zusammengesetzt und/oder zusammengesteckt werden können. Zusammensetzbar bzw. zusammensteckbar meint im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Speiserkörperteile Verbindungsmittel aufweisen, mit welchem diese zusammengesteckt und/oder zusammengesetzt werden können. So kann ein mehrteiliger Speiser in einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durch einen Klickverschluss zusammengesetzt bzw. zusammengesteckt werden. Nach einer anderen Ausgestaltung können das erste und das zweite Speiserkörperteil mittels eines Bajonettverschlusses zusammengesteckt bzw. zusammengesetzt werden. nach einer weiteren Ausgestaltung weisen die Speiserkörperteile eine oder mehrere Steckverbindungen auf, mit denen die Speiserkörperteile zusammengesteckt werden können. Nach weiteren Ausgestaltung weisen die Speiserkörperteile Nut und Feder auf, so dass diese jeweiligen Speiserkörperteile miteinander zu einem Speiserkörper verbunden werden können. Nach einer weiteren Ausgestaltung weist eines der Speiserkörperteil Klemmelemente auf, mit welchen das Speiserkörperteil an einem anderen Speiserkörperteil festgeklemmt werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weisen die Speiserkörperteile jeweils eine Bördelkante auf, wobei die Speiserkörperteile so aneinander legbar sind, dass sich die Bördelkante aneinanderlegen und durch Umbördeln oder Nieten miteinander verbunden werden können.
Die mehrteiligen Speiserkörper können in einer weiteren Ausgestaltung zusammengeschweißt werden. In einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich, dass die Speiserkörperteile eines erfindungsgemäßen Speisers zusammengeschraubt werden. Auch ist es möglich, dass die Speiserkörperteile zusammengeklebt werden. In einer weiteren Ausgestaltung werden die Speiserkörperteile mit einem Niet miteinander verbunden.
Insbesondere ist es in einer Ausgestaltung möglich, dass die Speiserkörperteile unterschiedliche Materialien umfassen. So kann es gewünscht sein, dass ein erfindungsgemäßer mehrteiliger Speiser einen zweiteiligen oder mehrteiligen Speiserkörper aufweist, wobei die Speiserkörperteile sowohl aus einem Metall als auch aus einem Kunststoff gefertigt sind. Insbesondere ist es auch möglich, dass ein mehrteiliger Speiser sowohl aus metallischen Speiserkörperteilen sowie aus Kunststoff gefertigten Speiserkörperteilen gefertigt sind.
Weiter ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung möglich, dass zumindest ein Speiserkörperteil eines mehrteiligen Speisers, vorzugsweise eines horizontal-teilbaren mehrteiligen Speisers, so ausgestaltet ist, dass sich dieses in Richtung der Modellplatte verjüngt, analog einer Form eines Verbindungselements. Die Verjüngung des Speiserkörpers kann bevorzugt sein, um zwischen dem Speiserkörper und der Modellplatte bzw. nach dem Abformen zwischen Speiserkörper und Gussteil nach dem Verdichten eine geeignete Brechkante zu erzeugen, die eine Nachbearbeitung des Gussstücks unnötig macht bzw. eine Nachbearbeitung zumindest vereinfacht und die Nachbearbeitungszeit reduziert zumindest aber das einfache Abschlagen des Speiserhalses. Weiter bevorzugt ist ein Speiserkörperteil so ausgestaltet, dass es beim Komprimieren mit dem Formstoff sich ziehharmonikaartig deformiert und dadurch einfahrbar ist.
Insbesondere übernimmt der ziehharmonikaartige Abschnitt die Funktion des Verbindungselements, ist dann jedoch vorzugsweise integraler Bestandteil eines Speiserkörperteils. Insbesondere verjüngt sich der der ziehharmonikaartige Abschnitt und bildet so eine Tülle aus, die der Verbindung mit dem Gussstück dient.
Die vorliegende Erfindung wird weiter durch die nachfolgende Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen:

1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Speisers mit einem zweiteiligen, horizontal geteilten Speiserkörper aufweisend ein erstes und ein zweites Speiserkörperteil und einem Deckel und einem Verbindungselement;
2 eine Seitenansicht auf den Speiser nach 1, wobei das erste Speiserkörperteil, das zweite Speiserkörperteil, Deckel und Verbindungselement zusammengesetzt sind;
3 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Speisers nach 1 und 2;
4 eine Seitenansicht auf den zusammengesetzten Speisers nach 2 nach dem Komprimieren des Formstoffes, wobei das Verbindungselement in den Speiserhohlraum eingefahren ist;
5 einen Schnitt durch einen Speiser mit zweiteiligem Speiserkörper, wobei das zweite Speiserkörperteil nach unten konisch zuläuft und dort ziehharmonikaartig gestuft ist;
6 eine Seitenansicht auf den Speiser nach 5;
7 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Speisers mit einem zweiteiligen, vertikal-geteilten Speiserkörper aufweisend ein erstes und ein zweites Speiserkörperteil;
8 eine perspektivische Seitenansicht auf den Speiser gemäß 7.

1 zeigt eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Speisers 1 mit einem zweiteiligen Speiserkörper 2. Der erfindungsgemäße Speiser hat die Ausgestaltung eines Kugelspeisers. Der zweiteilige Speiserkörper 2 weist ein erstes Speiserkörperteil 4 und ein zweites Speiserkörperteil 5 auf. Im ersten Speiserkörperteil 4 ist eine Ausnehmung für einen Deckel 3 angeordnet, in welchem eine Ausnehmung für einen Zentrierdorn angeordnet ist (nicht gezeigt). Das zweite Speiserkörperteil 5 weist eine Öffnung auf, die das Verbindungselement 6 verschiebbar aufnimmt, und verjüngt sich in Richtung der Formplatte (nicht gezeigt). Der Speiserkörper 2 ist durch das erste Speiserkörperteil 4 und das zweite Speiserkörperteil 5 horizontal in etwa zwei gleichgroße Speiserkörperteile teilbar. Am ersten Speiserkörperteil 4 ist ein Verbindungsmittel 8 in Form einer das erste Speiserkörperteil 4 umlaufenden Bahn mit Klemmelementen (nicht gezeigt) angeordnet, anhand derer das erste Speiserkörperteil 4 in das zweite Speiserkörperteil 5 eingeklemmt bzw. eingesteckt werden kann. Die Klemmelemente bilden ein Verbindungsmittel 8, mit welchem das erste Speiserkörperteil 4 und das zweite Speiserkörperteil 5 verbunden und in Eingriff gebracht werden können. An dem Verbindungselement 6 ist an dessen unterem Ende eine Verdickung 7 angeordnet, welche dazu geeignet ist zu verhindern, dass das Verbindungselement 6 beim Komprimieren des Formstoffes in den Speiserhohlraum 9 (nicht gezeigt) des erfindungsgemäßen Speisers 1 hineingeschoben werden kann.
2 zeigt eine Seitenansicht auf den zusammengesetzten Speiser 1 der 1. Der Deckel 3 ist in die Ausnehmung des ersten Speiserkörperteils 4 eingesetzt. Der Deckel 3 weist eine Ausnehmung für einen Zentrierdorn bzw. für einen Federdorn auf (nicht gezeigt). Das erste Speiserkörperteil 4 und das zweite Speiserkörperteil 5 bilden zusammen den Speiserkörper 2. Der Speiserkörper wird durch das Verbindungsmittel 8 (nicht gezeigt) verbunden bzw. greift das Verbindungsmittel 8 in den oberen Rand des zweiten Speiserkörperteils 5 ein. Das zweite Speiserkörperteil 5 verjüngt sich in Richtung der Formplatte (nicht gezeigt). Das Verbindungselement 6 ist in der Öffnung des zweiten Speiserkörperteil 5 verschiebbar angeordnet. Das Verbindungselement 6 ist dazu ausgelegt, den Speiserkörper 2 mit der Formplatte bzw. dem Gussstück (nicht gezeigt) zu verbinden. Das Verbindungselement 6 trägt zur Ausbildung einer geeigneten Brechkante bei. Das Verbindungselement 6 kann beim Komprimieren des Formstoffes in den im Speiserkörper 2 befindlichen Speiserhohlraum 9 (nicht gezeigt) hineingleiten bzw. hineinrutschen. Die Verdickung 7, welche am unteren Ende des Verbindungselements 6 angeordnet ist, verhindert, dass das Verbindungselement 6 gänzlich in den Speiserhohlraum 9 (nicht gezeigt) des Speiserkörpers 2 hineinrutscht, beispielsweise beim Komprimieren des Formstoffes.
3 zeigt einen Schnitt durch den Speiser nach 2. Im Deckel 3, welcher in einer Ausnehmung des ersten Speiserkörperteils 4 angeordnet ist, lässt sich eine Ausnahme für einen Zentrierdorn bzw. für einen Federdorn erkennen. Das Verbindungsmittel 8, welches an einer umlaufenden Bahn in Form von Klemmelementen am ersten Speiserkörperteil 4 angeordnet ist (siehe 2), verbindet das erste Speiserkörperteil 4 mit dem zweiten Speiserkörperteil 5, so dass diese beiden, in etwa gleichgroßen und horizontal-geteilten Speiserkörperteile den Speiserkörper 2 ausbilden. Das Verbindungselement 6, welches in einer Ausnehmung des zweiten Speiserkörperteils 5 angeordnet ist, kann in den Speiserhohlraum 9 beim Komprimieren des Formstoffes entlang der Führung des Verbindungselements 10 hineinrutschen und bildet so eine Brechkante zwischen dem fertigen Gussstück und einem Speiserrest. Die Verdickung am Verbindungselement 7 verhindert, dass das Verbindungselement 6 beim Komprimieren des Formstoffes gänzlich in den Speiserhohlraum 9 hineinfallen würde.
4 zeigt eine Draufsicht auf einen zusammengesetzten Speiser 1 nach 2 und 3, aber nach dem Komprimieren des Formstoffes. Dabei berührt die Verdickung des Verbindungselements 6 das zweite Speiserkörperteil 5 und verhindert, dass das Verbindungselement 6 gänzlich in den vom Speiserkörper 2 ausgebildeten Speiserhohlraum 9 des erfindungsgemäßen Speisers hineinrutscht.
5 und 6 zeigen einen Schnitt (5) und eine Seitenansicht (6) durch bzw. auf einen erfindungsgemäßen Speiser nach einer weiteren Ausgestaltung. Im Deckel 3, welcher in einer Ausnehmung des ersten Speiserkörperteils 4 angeordnet ist, lässt sich eine Ausnahme für einen Zentrierdorn bzw. für einen Federdorn erkennen (5). Das Verbindungsmittel 8, welches an einer umlaufenden Bahn in Form von Klemmelementen am ersten Speiserkörperteil 4 angeordnet ist (analog den 1 bis 4; nicht gezeigt), verbindet das erste Speiserkörperteil 4 mit dem zweiten Speiserkörperteil 5, so dass diese beiden, in etwa gleichgroßen und horizontal-geteilten Speiserkörperteile 4, 5 den Speiserkörper 2 ausbilden. Das zweite Speiserkörperteil 5 verjüngt sich treppenstufenartig in Richtung der Formplatte (nicht gezeigt) und ist so ausgestaltet, dass es beim Komprimieren des Formstoffes (nicht gezeigt) wie eine Ziehharmonika einfahrbar ist und so eine Brechkante zwischen dem fertigen Gussstück und dem erfindungsgemäßen Speiser 1 ausbildet.
7 und 8 zeigen eine Explosionsansicht (7) sowie eine perspektivische Seitenansicht (8) eines weiteren Speisers 1 körpers. Dieser weist ein erstes Speiserkörperteil 4 sowie ein zweites Speiserkörperteil 5 auf, welche in etwa gleich dimensioniert und vertikal geteilt sind. Sowohl am ersten Speiserkörperteil 4 als auch am zweiten Speiserkörperteil 5 ist am oberen Ende (dem Gussstück abgewandten Ende) jeweils eine Ausnehmung für einen Zentrierdorn bzw. für einen Federdorn angeordnet. Sowohl das erste als auch das zweite Speiserkörperteil 4, 5 weisen Verbindungsmittel 8 in Form einer die beiden Speiserkörperteile 4, 5 zumindest teilweise umlaufende Bördelkante auf. Die beiden Speiserkörperteil 4, 5 können über das Verbindungsmittel 8 zusammengeklebt werden. Weiterhin weisen beide Speiserkörperteile 4, 5 eine Öffnung für ein Verbindungselement 6 (nicht gezeigt) auf, welche gegenüberliegend der Ausnehmung für den Zentrierdorn angeordnet ist. Im Inneren der beiden Speiserkörperteile 4, 5 ist der Speiserhohlraum 9 ausgebildet, welche der Aufnahme flüssigen Metalls dient.
Bezugszeichenliste

1: Speiser
2: Speiserkörper
3: Deckel
4: erstes Speiserkörperteil
5: zweites Speiserkörperteil
6: Verbindungselement
7: Verdickung am Verbindungselement
8: Verbindungsmittel
9: Speiserhohlraum
10: Führung des Verbindungselements

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2982458 A1 [0010]
DE 202012102418 U1 [0026, 0032]
DE 10142357 A1 [0026]
EP 1184104 A1 [0026]
DE 102005008324 A1 [0026]

Claims

Speiser (1) für den Metallguss, umfassend: - einen Speiserkörper (2), - wobei der Speiserkörper (2) einen Speiserhohlraum (9) zur Aufnahme flüssigen Metalls aufweist, - wobei der Speiserkörper (2) eine Öffnung aufweist, durch welche flüssiges Metall in den Speiserhohlraum (9) hinein bzw. aus dem Speiserhohlraum (9) hinaus fließen kann,und - wobei der Speiserkörper (2) aus Metall oder Kunststoff oder beidem hergestellt ist.
Speiser nach Anspruch 1, wobei der Speiser (1) ein Verbindungselement (6) aufweist, welches dazu geeignet ist, den Speiserkörper (2) direkt oder indirekt mit einem Gussstück bzw. einer Formplatte zu verbinden.
Speiser nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Speiserkörper (2) ein Metallblech umfasst, bevorzugt Aluminiumblech oder Stahlblech, wobei der Speiserkörper (2) weiter bevorzugt aus Aluminiumblech oder Stahlblech besteht.
Speiser nach Anspruch 3, wobei das Metallblech eine Stärke von wenigstens 0,1 mm bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,2 mm bis 1,0 mm, weiter bevorzugt 0,3 mm bis 0,7 mm aufweist.
Speiser nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Speiserkörper (2) eine Ausnehmung für einen Zentrierdorn und/oder Federdorn aufweist oder wobei der Speiser (1) einen Deckel (3) umfasst, wobei der Deckel (3) in einer Ausnehmung des Speiserkörpers (2) angeordnet ist und wobei vorzugsweise der Deckel (3) eine Ausnehmung für einen Zentrierdorn und/oder Federdorn aufweist.
Speiser nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Speiserkörper (2) mehrteilig ausgestaltet ist und zumindest ein erstes Speiserkörperteil (4) und ein zweites Speiserkörperteil (5) aufweist.
Speiser nach Anspruch 6, wobei das erste und das zweite Speiserkörperteil (4; 5) miteinander verbindbar sind, wobei vorzugsweise das erste und das zweite Speiserkörperteil (4; 5) Verbindungsmittel (8) zum Verbinden der Speiserkörperteile (4; 5) zum Speiserkörper (2) aufweisen.
Speiser nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Speiserkörper (2) horizontal oder vertikal in zumindest zwei Speiserkörperteile (4; 5) teilbar ist.
Speiser nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das erste und das zweite Speiserkörperteil (4; 5) nahezu gleich dimensioniert sind.
Speiser nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Verbindungselement (6) ein rohrähnlicher Körper und bevorzugt aus einem Metall oder einem Kunststoff ist, besonders bevorzugt aus Aluminiumblech oder Stahlblech, wobei das Verbindungselement (6) eine Stärke von 0,1 mm bis 10 mm, bevorzugt 0,3 mm bis 5 mm und besonders bevorzugt 0,3 mm bis 0,5 mm aufweist, und wobei unabhängig hiervon das Verbindungselement (6) eine Länge von 15 mm bis 300 mm, insbesondere von 35 mm bis 100 mm aufweist.
Speiser nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Verbindungselement (6) einfahrbar ausgebildet und am Speiserkörper (2) beweglich gelagert angeordnet ist, wobei sich das Verbindungselement (6) beim Komprimieren des Formstoffes relativ zum Speiserkörper (2) bewegt, indem das Verbindungselement (6) zumindest teilweise in den Speiserkörper (2) einfahrbar ist.
Speiser nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Verbindungselement (6) zumindest einen Anschlag und/oder eine Verdickung (7) aufweist, vorzugsweise zwei Verdickungen und/oder Anschläge (7) aufweist, wobei weiter bevorzugt der erste Anschlag und/oder die erste Verdickung (7) an einem oberen Ende des Verbindungselements (6) angeordnet ist, welche dazu ausgelegt ist, ein Hinausrutschen des Verbindungselements (6) aus dem Speiserkörper (2) zu verhindern, und wobei der zweite Anschlag und/oder die zweite Verdickung (7) an einem unteren Ende des Verbindungselements (6) angeordnet ist, welche dazu ausgelegt ist, ein Hineinrutschen des Verbindungselements (6) in den Speiserhohlraum (9) zu verhindern.
Speiser nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Speiserkörper (2) bzw. das zweite Speiserkörperteil (5) sich in Richtung der Öffnung des Speiserkörpers (2) verjüngt, wobei vorzugsweise der Speiserkörper (2) oder das zweite Speiserkörperteil (5) sich treppenstufenartig oder in Falten so verjüngt, dass der Speiserkörper (2) bzw. das Speiserkörperteil (5) bei Anlegen eines äußeren Druckes ziehharmonikaartig deformierbar ist.
Verwendung eines Speisers (1) nach einem der vorherigen Ansprüche beim Metallguss in teilbaren Gießformen, insbesondere in horizontal-teilbaren Gießformen.