DE2022989B2 - Vorrichtung zum dosieren von geschmolzenem metall - Google Patents
Vorrichtung zum dosieren von geschmolzenem metallInfo
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Description
022 989
Spiegels bei fortschreitender Entleerung des Ofens Augenblick, während dem im Gefäß der von der
ausgestattet, doch hat die Erfahrung gezeigt, daß Höhe des Schmelzspiegels abhängige Druck P1 vor-
Sehwiminer zum Überwachen des Badspiegels nicht handen und ein Kurzschlußimpuls auf die Schützen-
besonders geeignet sind, da sich Oxide ansetzen, die steuerung? abgegeben wird. Durch den Kurzschluß-
buld zu Meßiineinigkeiten führen, was häufige In- 5 impuls wird ein Ventil 12 zwischen dem Gefäß und
juindselzungsarbeiten am Schwimmer notwendig der Meßkammer I des Differenzdrucktransmittrrs 10
iruieht. geschlossen. Jetzt befindet sich in der Meßkammer I
In der Zeitschrift »Gießereitechnik«, 11 (1965), der DruckP1 eingeschlossen. Das Drucklufteinlaß-
HeIt 7, S. 203 bis 206, sind vorwiegend allgemeine ventil 8 bleibt weiterhin offen, so daß sich im Gefäß
Hinweise über die Einflüsse auf die Dosiergenauig- 10 und in der Meßkammer II des Differenzdrucktrans-
keii gegeben. Ferner ist ausgesagt, daß durch Einfüh- mitters 10 sowie in einem Transmitter 14 der Druck
rung eines unabhängigen Zeitparameters für alle P = P1 + P., ausbilden kann. Da mit den Elektroden
Funktionen sich diese Funktionen von einer einzigen 11 ein Zeitrelais verbunden ist, entfließt nun dem
Schaltröhre aus steuern lassen. Genaue Angaben Abgaberohr 5 die genau dosierte Menge der
über bestimmte nacheinander ablaufende Meß- und 15 Schmelze, la einem Grenzwertschalter 13 ist der ge-
Sehaltvorgänge zur Erzielung einer genauen Dosie- wählte Druck P., eingestellt. Sobald nun durch einen
rung sind dieser Druckschrift nicht zu entnehmen. auch Mischteif genannten Vergleicbswertgeber 15
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- dem Grenzwertschalter 13 durch einen Stromimpuls
gründe, für Dosiergefäße mit einem Zeitrelais zum das Erreichen des Druckes.', gemeldet wird, schließt
Einstellen der Zeitspanne für den Gie Jvorgang, der ao das Drucklufteinlaßventil 8. Nach Ablauf der durch
unter Zufuhr von Fördergas abläuft, bd einfachem das Zeitrelais gemessenen Gießzeit werden das EntAufbau
eine Dosiergenauigkeit von ±3°/o des Soll- lüftungsvenül 9 sowie das Ventil 12 gtöffnet. Damit
gewichtes des auszutragenden Metalls zu erreichen. w^d schlagartig der Ausfluß der Metallschmelze aus
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfin- der Öffnung des Abgaberohres 5 unterbunden und
dung im wesentlichen vorgeschlagen, daß der Druck- 25 der Gießvorgang abgeschlossen.
iauiu des Gefäßes mit einem den vorgegebenen For- Als besonders wesentlich gilt im vorstehend gederdruck unabhängig vom Badspiegel registrierenden schilderten Mechanismus das Wirken des Vergleichs-Ditterenzdruckmesser und mit einem den Gefäßdruck wertgebers 15, der die Stromimpulse aus dem Diffemessenden Transmitter pneumatisch verbunder, ist, renzdrucktransmitter 10 und aus dem Transmitter 14 die beide elektrisch mit einem Vergleichswertgeber 30 mischt. Wenn nach Vorlage des Druckes P1 das Vengekoppelt sind, der seinerseits elektrisch mit einem til 12 geschlossen ist, befindet sich in der Meßkamdas Druckgaszufünmngsventü steuernden Grenzwert- mer I der Druck P1 eingeschlossen. Wenn sich im schalter in Verbindung steht. Auf diese Weise ergibt Verlaufe des Druckanstiegs im Gefäß und in der sich eine hohe Dosiergenauigkeit der Vorrichtung, Meßkammer II der Druck P — P1 + P2 ausgebildet ferner wird weder eine Badentnahmekammer vor 35 hat, so meldet der Differenzdrucktransmitter 10 in dem Abp.aberohr noch eine gesonderte Zuspeisevor- den Vergleichswertgeber 15 den Druck P1 -+- P1- P1 richtung für das Förderdruckgas benötigt. Außerdem = P.,. Im Transmitter 14 befindet sich gleichzeitig fallen auf dem Metallspiegel aufliegende Schwimmer, der Druck P = P1 -t- P2. Da P1, wie vorstehend ein-Tiiiichkolben od. dgl. fort, was üon Aufbau des gehend dargelegt, mit sinkendem Schmelzspiegel Gefäßes vereinfacht und seine Betriebssicherheit er- 40 variiert (d. h. bei sinkendem Schmelzspiegel ist ein höht. höherer Druckaufwand P1 erforderlich, um die
iauiu des Gefäßes mit einem den vorgegebenen For- Als besonders wesentlich gilt im vorstehend gederdruck unabhängig vom Badspiegel registrierenden schilderten Mechanismus das Wirken des Vergleichs-Ditterenzdruckmesser und mit einem den Gefäßdruck wertgebers 15, der die Stromimpulse aus dem Diffemessenden Transmitter pneumatisch verbunder, ist, renzdrucktransmitter 10 und aus dem Transmitter 14 die beide elektrisch mit einem Vergleichswertgeber 30 mischt. Wenn nach Vorlage des Druckes P1 das Vengekoppelt sind, der seinerseits elektrisch mit einem til 12 geschlossen ist, befindet sich in der Meßkamdas Druckgaszufünmngsventü steuernden Grenzwert- mer I der Druck P1 eingeschlossen. Wenn sich im schalter in Verbindung steht. Auf diese Weise ergibt Verlaufe des Druckanstiegs im Gefäß und in der sich eine hohe Dosiergenauigkeit der Vorrichtung, Meßkammer II der Druck P — P1 + P2 ausgebildet ferner wird weder eine Badentnahmekammer vor 35 hat, so meldet der Differenzdrucktransmitter 10 in dem Abp.aberohr noch eine gesonderte Zuspeisevor- den Vergleichswertgeber 15 den Druck P1 -+- P1- P1 richtung für das Förderdruckgas benötigt. Außerdem = P.,. Im Transmitter 14 befindet sich gleichzeitig fallen auf dem Metallspiegel aufliegende Schwimmer, der Druck P = P1 -t- P2. Da P1, wie vorstehend ein-Tiiiichkolben od. dgl. fort, was üon Aufbau des gehend dargelegt, mit sinkendem Schmelzspiegel Gefäßes vereinfacht und seine Betriebssicherheit er- 40 variiert (d. h. bei sinkendem Schmelzspiegel ist ein höht. höherer Druckaufwand P1 erforderlich, um die
Wie geschmolzene Metalle, wie z. B. Aluminium, Schmelze von der Höhe des Schmelzspiegels auf die
gemäß der Erfindung präzise dosiert werden, mag an Ausflußhöhe des Abgaberohres zu fördern), wirkt der
folgendem in der Zeichnung veranschaulichtem Bei- Stromimpuls aus Transmitter 14 im Vergleichswertspiel
erkannt werden. 45 geber 15 korrigierend auf den Stromimpuls aus dem
Eine Dosicrvoi richtung bzw. das die Metall- Differenzdrucktransmitter 10 ein. Dabei kann erfin-
schmcke enthaltende Gefäß weist ein druckdichtes dungsgemäfl der Impuls aus Transmitter 14 in voller
Stahlbiechgchäuse mit einer sehr hochwertigen Iso- Höhe oder prozentual dem Vergleichswertgeber 15
lierung 1 auf, die allseitig angeordnet ist. Die gegos- zugeführt werden, je nach Bauweise des Gefäßes und
scne Wanne 2 ist resistent gegen Schmelze und 50 Art der Schmelze geeicht.
scharfe Vcredelungsstoffe. Die Beheizung 3 erfolgt Der von dem variablen Partialdruck P1 abhängige
durch Strahlrohre mit Widerstandsbeheizung. Be- Stromimpuls des Transmitters 14 wird im Vergleichs-
schicki wird das Gefäß mit Metall durch die Be- wertgeber 15 von dem aus dem Differenzdrucktrans-
schickungs- und Rcinigungsklappe 4. Der Austrag mitter 10 kommenden, dem Partialdruck P2 äqui-
cles flüssigen Metalls erfolgt durch das Abgaberohr 5, 55 valcnten stromimpuls subtrahiert, so daß der Vcr-
dessen Teil α aus Gußeisen, dessen Teil b aus Stahl- gleichswertgeber 15 dem Grcnzwcrtschalter 13 einen
blech mit Spezialauskleidung besteht. um einen Korrekturfaktor verminderten Druck mel-
Die Betätigung der Vorrichtung erfolgt über einen det. Da im Grenzwertschalter 13 der in Relation zum
Drucktaster 6. Durch ihn wird die Schützensteue- Zeitrelais stehende Druck P2 für die Dosierung einrungT
erregt, die das Drucklufteinlaßventil 8 öffnet 60 gestellt ist, so schaltet der Grenzwertschalter 13 erst
und gleichzeitig das Entlüftungsventil 9 schließt. Im später, wenn im Gefäß jener höhere Druck vorhan-Gefäß
steigt jetzt «'.er Druck an, ebenso in den beiden den ist, der dem durch das Absinken des Schmelz-Meßkammern
I und II eines auch als Ausgangselek- spiegeis im Laufe der Zeit höher werdenden korritronik
bezeichenbaren Differenzdrucktransmitters 10 gierten Partialdruck P, entspricht. Ist das der Fall,
sowie im Transmitter 14. 65 so wird das D.ucklufteinlaßventil 8 geschlossen,
Das geschmolzene Metall steigt unter dem Einfluß während sich das Entlüftungsventil 9 und das Ventil
der Druckluft aus dem Gefäß in das Abgaberohr 5 12 für Meßkammer I nach Ablauf der eingestellten
hoch, bis es die Elektroden 11 erreicht. Dies ist der Gießzeit öffnen. Dadurch wird die Abgabe der
Schmelze unterbrochen, die im Abeaberohr auf Spicgelhöhe
im Gefäß zurückfällt.
Ein gewähltes Zahlenbeispiel dient zur weiteren Veranschaulichung.
Das Gefäß sei derart dimensioniert, daß bei voller
Füllung ein Partialdruck P1 von 500 mm Wassersäule
(WS), bei nahezu völliger Entleerung ein Partialdruck P1 von 1000 mm WS angenommen werden
kann. Ferner nehme man an, daß bei der Wahl der Dosierung sich ein Förder- bzw. Partialdruck P2 von
200 mm Wassersäule ergibt. Der Differenzdrucktransmitter 10 wird — ob das Gefäß nun voll ist oder
fast leer — stets einen Stromimpuls entsprechend 200 mm Wassersäule an den Vergleichswertgeber 15
aussenden, dagegen variiert derStromimpuls des Transmitters 14 entsprechend dem jeweiligen Partialdruck
P1, der einen Wert zwischen 500 und 1000 mm WS einnehmen kann. Bei voller Gefäßfüllung registriert
der Transmitter 14 einen Druck P = P1 4- P2
= 500 mm WS + 200 mm WS = 700 mm WS, jedoch bei nahezu völliger Leerung des Ofens einen Druck
P = P1 + P2 = 1000 mm WS + 200 mm WS
= 1200 mm WS. Dabei soll der Differenzdrucktransmitter 10 so wirken, daß 0 bis 200 mm WS einem
Impulsstrom von 0 bis 20 rtiA entsprechen und somit 10 mm WS = 1 mA sind. Der Transmitter 14 hingegen sei so gewählt, daß 0 bis 2000 mm WS einem
Stromimpuls von 0 bis 20 mA entsprechen, so daß 100 mm WS = 1 mA ausmachen.
Wie bereits ausgesagt, wird man die prozentuale Einstellung des den Transmitter 14 verlassenden,
zwischen 0 und 100° ο wählbaren Impulsstromes entsprechend
der Dimensionierung des Gefäßes und der Art der Schmelze vornehmen, d. h.. man wird während
einer ersten Probenentnahme zunächst einmal empirisch testen, welche Einstellungen die optimale
Dosierung ergeben. Für die Verfolgung des Beispiels nehme man an, es habe sieh hierfür ein Wert von
100O als angemessen ergeben.
Somit wird vom Differenzdrucktransmitter 10 für
ίο P2 = 200 mm WS ein Stromimpuls von 20 mA an
den Vergleichswertgeber 15 entsandt, während der Transmitter 14 bei vollem Gefäß entsprechend
700 mm WS einen Strom von 0,7 mA. bei nahezu leerem Ofen entsprechend 1200 mm WS einen Strom
von 1,2 mA in den Vergleichswertgeber 15 abgibt. Tm Vergleichswertgeber 15 wird dann eine Subtraktion vorgenommen: 20 mA aus dem Differenzdnjcktransmitter 10 minus 0,7 mA aus Transmitter 14
gleich 19,3 mA. Dies ergibt sich bei vollem Gefäß.
ao Bei nahezu leerem Gefäß: 20 mA aus dem DifTerenzdrucktransmitter 10 minus 1,2 mA aus Transmitter
14 gleich !8,8 mA.
Da im Grenzwertschalter 13 für die gewählte ZeitdäUr der Wert 20 mA (entsprechend 200 mm Was-
as sersäule für P2) festgelegt und eingestellt ist, so wird
der Grenzwertschalter 13 erst dann tätig, wenn der Korrekturfaktor berücksichtigt ist, also der Druck P,
so weit über 200 mm WS angestiegen ist, bis das Absinken des Schmelzspiegels im Gefäß ausgeglichen ist.
Aus diesem Beispiel ergibt sich, daß die Dosiervorrichtung präzise und ohne Trägheit arbeitet.
Claims (1)
1 2
muß, um vom sinkenden Schmelzspiegel aus durch Patentanspruch: Druckanstieg einen immer größer werdenden Raum
im Gefäß zu füllen.
Vorrichtung zum Dosieren von geschmolzenem Um den im Laufe der Gefäßentleerung erforder-
Metall, die ein hermetisch abgedichtetes Gefäß 5 liehen Mehraufwand an P1 innerhalb von P = P1 τ P2
mit einem Metallaustriitsstutzen und einem darin auszugleichen, hat man verschiedene Wege eingeangeordneten,
den Metallspiegel signalisierenden schlagen. So hat man versucht, das flüssige Met?Il
Signalgeber aufweist, der mit einem Ventil in der mittels einer Dosiervorrichtung abzugeben, welche
Druckga&zufuhr und über einen Zeitschalter mit mit einer gesonderten Gießkammer kombiniert ist,
einem Ventil in der Gefäßentlüftung gekoppelt io der flüssiges Metall aus dem Schmelzgefäß zugeführt
ist, und die ferner mit einer elektronisch gesteuer- wird, und in welcher Gießkammer der Spiegel des
ten Zuspeiseeinrichtung für Förderdruckgas zum flüssigen Metalls immer auf konstanter Höhe ge-Abgeben
bestimmter Mengen flüssigen Metalls halten wird. Abgesehen davon, daß die Bauweise
und einer automatischen Druckgasregulierung einer solchen Vorrichtung durch die gesonderte
zum Ausgleich des Gefäßdruckes bei fortschrei- 15 Gießkammer besondere Probleme aufwirft, kann von
tender Gefäßentleerung ausgestattet ist, da- dieser Methode natürlich keine große Präzision erdurch
gekennzeichnet, daß der Druck- wartet werden, weil besonders im Laufe der Zeit sich
raum des Gesäßes mit einem den vorgegebenen an den Wänden der Gießkammer Ansätze und Ver-FörderJruck
unabhängig vom Badspiegel regi- änderungen ergeben, die das Volumen beeinträchtistrierenden
DifTerenzdruckmesser (10) und mit 20 gen können.
einem den Gefäßdruck messenden Transmitter Zum Stand der Technik ist noch folgendes auszu-
(14) pneumatisch verbunden ist, die beide elck- führen: Die deutsche Auslegeschrift 1 558 279 zeigt
trisch mit einem Vcrgleichswertgeber (15) ge- ein durch Druckgas beaufschlagbares Gefäß zum
koppelt sind, der seinerseits elektrisch mit einem Dosieren von geschmolzenem Metall mit einem
das Druckgaszuführungsventil (8) steuernden 25 Signalgeber im Ausguß, der bei Kontakt mit dem
Grenzwertschalter (13) in Verbindung steht. Schmelzspiege.l die normale Druckgaszuführung in
das Gefäß unterbindet und gleichzeitig einen Zusatzbehälter
mit einer bestimmten Menge Förderdruckgas anschließt, das über eine an einem Zeitschalter einge-
30 stellte Zeitspanne die Schmelze aus dem Gefäß herausfördert.
Nach Ablauf der Zeitspanne bewirkt der Zeitschalter das Entlüften des Gefäßes und damit das
Ende eines Gießvorganges. Der zusätzliche Förder-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung druckgasbehälte- bedingt zusätzlichen apparativen
zum Dosieren von geschmolzenem Metall, die ein 35 Aufwand und eine Erhöhung der Störanfälligkeit des
hermetisch abgedichtetes Gefäß mit einem Metall- Gefäßes. Außerdem wird bei jixiem Dosiervorgang
austrittsstutzen und einem darin angeordneten, den aus dem Zusatzbehälter stets dieselbe Gewichtsmenge
Metallspiegel signalisierenden Signalgeber aufweist, an Förderdruckgas entnommen unabhängig davon,
der mit einem Ventil in der Druckgaszufuhr und über wie hoch der Metallspiegel im drucklosen Gefäß steht,
einen Zeitschalter mit einem Ventil in der Gefäß- 40 was logischerweise zu unterschiedlichen Dosierentlüftung
gekoppelt ist, und die ferner mit einer mengen führen muß, da die konstante Fördergaselektronisch
gesteuerten Zuspeisecinrichtung für gewichtsmenge bei einem nahezu leeren Gefäß nicht
Förderdruckgas zum Abgeben bestimmter Mengen die Förderwirkung ausübt wie bei einem Gefäß mit
flüssigen Metalls und einer automatischen Druckgas- einem optimalen Schmelzmengeninhalt,
regulierung zum Ausgleich des Gefäßdruckes bei 45 Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 508 560 fortschreitender Gefäßentleerung ausgestattet ist. geht ein Verfahren zur wiederholten Entnahme glei-
regulierung zum Ausgleich des Gefäßdruckes bei 45 Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 508 560 fortschreitender Gefäßentleerung ausgestattet ist. geht ein Verfahren zur wiederholten Entnahme glei-
Beim Herausdrücken genau definierter Mengen eher Materialmengen aus einem ortsfesten Schmelzflüssigen
Metalls durch Druckluft aus dem Gefäß i,nd Warmhalteofen hervor, nach dem das Fördereiner
Dosiervorrichtung, die oftmals auch als druckgas bei jedem Gießvorgang jeweils über einen
Schmelzofen oder Warmhalteofen bezeichnet wird, 50 bestimmten, bei allen Gießvorgängen gleichen Zeitergeben
sich bekanntlich dadurch besondere Pro- abschnitt in den Ofen eingeführt wird unabhängig
bleme, daß in gleichen Zeiträumen bei gleichen davon, wie hoch der Metallspiegel im Ofenraum
Druckdosierungen P durch das allmähliche Absinken steht. Das bedeutet letzten Endes, daß die während
des Metallschmelzspiegels im Gefäß stetig geringer eines Gießvorganges vergossene Schmelzmcnge bei
werdende Schmelzmengen aus dem Abfüllrohr ge- 55 gefülltem Gefäß größer ist als bei nahezu leerem
fördert werden. Dies ist dadurch erklärlich, daß der Gefäß.
Druck P aus zwei Komponenten P1 und P2 besteht. Die Zeitschrift »Gießerei«, 49 (1962), Heft 14,
Hierbei versteht man unter P1 jenen Dnick, der er- S, 391 bis 395, beschreibt unter anderem einen Ofen,
forderlich ist, um die Schmelze aus dem Ofen bis zur dem über einen Zeitschalter eine bestimmte Zeit
Ausflußöffnung des Abfüllrohres zu drücken, wäh- 60 vorgegeben wird, wührend welcher ein Druck auf die
rend P2 anschließend der reine Förderdruck ist, der, abgedichtete Warmhaltekammer einwirkt und eine
in einem bestimmten Zeitintervall aufrechterhalten, bestimmte Menge Metall aus der Gießschnauze herdie
Dosierung der Abflußmenge des flüssigen Metalls ausdrückt. Der beim Gießen sich verändernde Badvornimmt,
stand wird durch einen elektromagnetischen Schwim-Es liegt auf der Hand, daß der Partialdruck P2 65 rner ständig überwacht und über eine elektronische
konstant ist, während der Partialdruck P, dadurch Regelung durch eine Zusatzzeit zu der eingestellten
variabel ist, daß mit fallendem Schmelzspiegel auch Druckzeit berücksichtigt. Der Ofen ist zwar mit einer
c>«i höherer Partialdruck P1 aufgewendet werden Druckausgleichsregulierung beim Sinken des Metall-
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