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Vorrichtung zum Schöpfen, Transportieren und zu dosierter Abgabe
von Flüssigkeiten, vorzugsweise von Schmelze Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Schöpfen, Transportieren und zu dosierter Abgabe von Flüssigkeiten unter Verwendung
eines Gießtopfes, welcher zur Aufnahme von Flüssigkeit von oben in einen Flüssigkeitsbehälter
eingefahren wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schöpfen
und Gießen von Schmelze, welche einem Warmhalteofen zu entnehmen ist, um sie an
einer Gießform abzugießen.
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Bekannt sind Schöpf- und GießvorrichtungeXbei welchen ein Gießtopf
bzw. eine Pfanne in den Warmhalteofen eingeführt und mit der darin befindlichen
Metallschmelze gefüllt wird. Die Pfannen dieser Konstruktion sind zumeist mit verschließbaren
Bodenöffnungen versehen.
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Der Nachteil dieser Konstruktionen besteht darin, daß die Schöpfmenge
nicht genau dosiert werden kann und unter Einfluß der Höhenschwankungen der Metallschmelze
im Warmhalteofen steht. Es ist besonders nachteilig, daß die Pfannen bzw. Töpfe
bekannter Konstruktionen
einen großen Teil der an der Oberfläche
der Schmelze befindlichen Schlacke aufnehmen, wenn sie in das Bad eintauchen und
anschließend wieder herausgehoben werden.
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Um den bestehenden Problemen der genauen Mengenregulierung zu begegnen
hat man die Schöpfvorrichtungen bisher mit einer Vielzahl von Mess- und Steuerungsorganen
ausgestattet, somit Kontaktfühlern, Schwimmern, Elektroden etc. Die Aufgabe dieser
Steuerelemente besteht im wesentlichen in der Kompensierung der Badhöhe in Einflußnahme
auf die Vertikalbewegung der Schöpforgane, weil sich der Pegel der Schmelze innerhalb
des Warmhalteofens verändert. Man will dadurch vermeiden, daß die Schöptorgane,
so Pfannen, Gießtöpfe etc.,zuwenig oder zuviel Schmelze aufnehmen.
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Die mit Mess- und Steuerungselementen arbeitenden Schöpf- und Gießvorrichtungen
sind jedoch kompliziert im Aufbau und somit teuer in der Fertigung, ferner sehr
wartungsbedürftig und unterliegen einer Vielzahl von Fehlerquellen. Ein insbesondere
durch den rauhen Gießbetrieb verursachter Messfehler kann zur Folge haben, daß die
Pfanne bei Einführen in den Warmhalteofen zuwenig oder zuviel Schmelze aufnimmt,
was nachfolgend zu einem Fehlguß bzw. zu längerem Aussetzen der gesamten Gießanlage
führen kann. Darüberhinaus besteht natürlich erhöhte Unfallgefahr, speziell beim
Druckgißen, wenn die Mess- und Steuerungselemente und entsprechend die Schöpfvorrichtung
fehlerhaft arbeiten.
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Die beschriebenen Nachteile und Probleme sind in vergleichbarer Weise
bei allen als bekannt anzusehenden Schöpfvorrichtungen für Farben, Kunststoffschmelzen
etc. vorhanden.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine ein--fach
aufgebaute, dennoch sehr genau arbeitende und betriebssichere Anlage zum Schöpfen
und Gießen von FlUssigkeiten, vorzugsweise von Schmelze,zu schaffen, welche den
eingangs erwähnten tiachteilen nicht ausgesetzt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung in Auswirkung auf den Gießvorgang läßt sich
wie folgt erläutern: Die aus dem FlAssigkeitsbehElter, so z.B. aus dem Warmhalteofen
mittels der Schöpfvorrichtung heraus genommene und in die mit Flüssigkeit zu beschickende
Vorrichtung einzubringende Menge soll genau dosiert werden können. Bei der Entnahme
der Flüssigkeit, insbesondere von Metallschmelze, sollen die Schwankungen der Badhöhe
innerhalb des Warmhalteofens keine Rolle spielen.
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Bei der Entnahme von Schmelze soll es möglich sein, daß von der Oberfläche
des Metallbades keine Schlacke bzw. nur eine möglichst geringe Menge der Schlacke
mit aufgenommen wird.
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Die Anlage soll darüberhinaus von einfachem Aufbau sein, sie soll
bereits bestehenden FlUssigkeitsbehElter3 so Warmhalteöfen und den mit Flüssigkeit
zu beschickenden Anlagen zugeordnet werden können; sie soll zudem in universeller
Weise auf große und keine Schmelzmengen eingestellt werden können, ohne umfangreiche
Umstellungsarbeiten vornehmen zu müssen.
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Zudem soll die Anlage bereits bestehenden pneumatischen oder hydraulischen
Anschlüssen zugeordnet werden können.
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Die Anlage soll insbesondere beim Schöpfen und Gießen von Schmelze
sicher im Betrieb seinind geringer Wartung unterliegen, so daß die Reparatur- und
Ausfallzeiten auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Gießtopf an seiner Unterseite geschlossen
ist, daß ein Rüssel in die Seitenwand des Gießtopfes mündet und sich von der Setenwand
schräg nach unten erstreckt, so daß die Flüssigkeit bei Eintauchen des Gießtopfes
in den Flüssigkeitsbehälter über den Rüssel in dan Innere des Topfes
gelangt
und diesen füllt, und daß ein Verdrängerkolben, dessen Aussendurchmesser kleiner
ist als der Innendurchmesser des Gießtopfes, innerhalb desselben höhenverstellbar
geführt ist.
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Um den Verdrängerkolben innerhalb des Gießtopfes in seiner Höhenlage
verstellen zu können, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung nach einer vorteilhaften
Ausgestaltung so beschaffen, daß das obere Ende des Verdrängerkolbens mit der Kolbenstange
eines über dem Gießtopf befindlichen Druckmittelantriebes verbunden ist, welcher
den Verdrängerkolben innerhalb des Topfes auf die Füllposition, auf die Transportposition
des Topfes und auf die Gießposition oberhalb der mit der Flüssigkeit zu beschickenden
Vorrichtung einstellt, und daß der Gießtopf von einem mittels eines weiteren Druckmittelantriebes
höhenverstellbaren Gestänge getragen ist.
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Nach Entnahme der Flüssigkeit, so der Schmelze, ist diese in Position
über die Gießform zu bringen. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Vorrichtung gemäß
der Erfindung sieht vor, daß der durch einen Druckluftzylinder gebildete Druckmittelantrieb
des Verdrängerkolbens und der durch zwei Druckluft zylinder gebildete Druckmittelantrieb
des den Topf tragenden Gestänges auf einem gemeinsamen Wagen angebrachtsind, welcher
auf einer Schiene zwischen einer Position oberhalb des Flüssigkeitsbehälters und
einer Position oberhalb der mit Flüssigkeit zu beschickenden Vorrichtung bewegbar
ist.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung
gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung und aus
weiteren Patentansprüchen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Die beigefügte Zeichnung stellt in Teil-Schnittansicht eine Vorrichtung
zum Schöpfen und Gießen von Flüssigkeiten, insbesondere von Schmelze, dar.
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Der an der Unterseite der Vorrichtung befindliche, in der Zeichnung
im Schnitt dargestellteGießtopf 1 gemäß der Erfindung weist einen geschlossenen
Boden und einen in die Seitenwand mündenden Rüssel 2 auf. Der Gießtopf 1 kann jede
beliebige Form aufweisen, ist jedoch vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Der in
die Seitenwand mündende Rüssel 2 erstreckt sich schräg nach unten und ist an der
Unterseite geöffnet. Innerhalb des Gießtopfes 1 ist ein Verdrängerkolben 5 beweglich
geführt. Der Aussendurchmesser des Verdrängerkolbens ist kleiner als der Innendurchmesser
des Gießtopfes, so daß zwischen Verdrängerkolben und Innenwandung des Gießtopfes
der aus der Zeichnung ersichtlicheRingraum verbleibt.
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Der Verdrängerkolben ist an einer Kolbenstange 6 befestigt, welche
sich nach oben in einen Druckmittelantrieb erstreckt. Dieser ist als Druckluftzylinder
7 ausgebildet, kann jedoch auch die Form eines Hydraulikzylinders besitzen. Es ist
auch möglich, anstelle der Kolbentange 6 eine durch ein Ritzel betätigbare Zahnstange
zur Höhenverstellung des Verdrängerkolbens 5 einzusetzen.
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Entsprechend der Vertikalbewegung der Kolbenstange 6 kann der Verdrängerkolben
5 innerhalb des Gießtopfes 1 nach oben oder nach unten bewegt werden. Zwei weitere
Druckmittelantriebe in Form von Druckftzylindern 9, 9 tragen mit Hilfe eines Gestänges
8, 8 den Gießtopf; das Gestänge 8, 8 ist über einen Querbügel13 mit den beiden Kolbenstangen
12, 12 der Druckluft zylinder 9, 9 verbunden und kann durch entsprechendes Ausfahren
bzw. Einziehen der Kolbenstangen vertikal bewegt werden. Ein den Druckluftzylinder
7 tragendes Gestänge 14, 14 ist gemäß Darstellung gleichfalls mit dem Querbügel
13 verbunden, weshalb der Druckluftzylinder 7 mit Hilfe des Querbügels 13 relativ
zu den Druckluftzylindern 9, 9 höhenverstellbar ist.
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Die Druckluftzylinder 7 bzw. 9, 9 sind gemeinsam auf einem Wagen 10
befestigt, welcher mittels Rcllen - oder Gleitlager auf einer Schiene 11 bewegbar
ist. Die Schiene 11 überbrückt den Raum zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und der
mit Flüssigkeit zu beschickenden Vorrichtung, so zwischen dem Warmhalteofen und
der Gießvorrichtung, in welche die Schmelze einzubringen ist. Auch der Wagen 10
wird mittels pneumatischer oder hydratischer Antriebe gefahren, so mit Hilfe einer
Kette, welche an einen Druckluftmotor mit Untersetzungsgetriebe angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgt: Um den Gießtopf mit im
Warmhalteofen befindlicher Metallschmelze zu füllen, wird der Topf in den Warmhalteofen
bis kurz über den Boden desselben abgesenkt. Der Verdrängerkolben 5 befindet sich
während dieser Arbeitsstufe mit seiner Unterkante an der in der beigefügten Zeichnung
mit A bezeichneten Stelle, also an der oberen Nündungskante des Rüssels 2 in der
Seitenwand 3 des Gießtopfes 1. Der Gießtopf kann sich also mit der über den Rüssel
eindringenden Metallschmelze bis zur Unterkante des Verdrängerkolbens füllen; nachdem
der Gießtopf vollständig in die Schmelze eindringt, füllt sich auch der vorangehend
erwähnte Ringraum, welcher oberhalb der oberen Mündungskante zwischen Aussenfläche
des Verdrängerkolbens und Innenfläche des Gießtopfes besteht. Beim Eintauchen des
Rüssels in die Schmelze kann nur ein äußerst geringer Anteil der an der Oberseite
der Schmelze schwimmenden Schlacke über den Rüssel in das Innere des Gießtopfes
gelangen; während der weiteren5 nacltinten gerichteten Bewegung kann die möglicherweise
über den Rüssel eingedrungene Schlacke über den bestehenden Ringraum nach oben wieder
herausgespült werden, insbesondere deshalb, weil die Schlacke spezifisch leichter
ist als die Schmelze selbst. Nach der kurzen für das Füllen des Gießtopfes erforderlichen
Zeit wird dieser
mit Hilfe der Druckluftzylinder 9, 9 aus dem Warmhalteofen
herausgehoben. Um zu verhindern, daß die im Gießtopf befindliche Schmelze silber
den Rüssel 2 herausschwappt, fährt man den Verdrängerkolben 5 im Warmhalteofen mit
Hilfe geeigneter3 verstellbarer Endanschläge soweit nach unten, daß seine Unterkante
die Stelle B erreicht, welche etwas unterhalb der Mündungsunterkante des Rüssels
2 liegt.
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Das bedeutet, daß der Gießtopf diejenige Menge von Schmelze aus dem
Warmhalteofen heraushebt, welche zwischen Unterseite des Verdrängerkolbens und Boden
des Gießtopfes besteht. Während des Heraushebens läuft die den Ringraum zwischen
Aussenwand des Verdrängerkolbens und Innenwand des Gießtopfes ausfüllende Schmelze
über den Rüssel 2 ab und fließt in die im Warmhalteofen befindliche Schmelze zurück.
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Die Druckluftzylinder 7 und 9, 9 sind in ihrer Wirkungsweise gegenseitig
eingestellt. Die Kolbenstange 6 macht also die Hebe-und Senkbwegung des den Gießtopf
tragenden Gestänges 8, 8 mit, da der Druckluftzylinder 7 über das Gestänge 14, 14
mit dem Querbügel 13 verbunden ist. Die Kolbenstange führt aber zusätzlich die zum
Füllen bzw. Entleeren erforderlichen Vertikalbewegungen relativ zu den Vertikalbewegungen
der beiden Kolbenstangen 12, 12 aus. Die Bewegungen aller Druckluftzylinder werden
vorteilhafterweise über schnell lösliche Endanschläge gesXuert, welche oberhalb
des Warmhalteofens und oberhalbder Gießvorrichtung bzw der Gießform Anfang und Ende
der Vertikalbewegungen der Kolbenstangen, also deren Hub steuern.
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Nachdem der Gießtopf mit/darin befindlicher Metallschmelze aus dem
Warmhalteofen herausgehoben wurde, bewegt sich der die gesamte Vorrichtung tragende
Wagen 10 auf der die Form eines hochkant stehenden Stahlprofils aufweisenden Schiene
11 an bzw. über die Gießvorrichtung, an welcher die Metallschmelze über den Rüssel
2 anzugießen ist. Wenn der Rüssel 2 über der Gießöffnung der
Gießvorrichtung,
so beispielsweise über der Druckgießform eingefahren ist, wird die Kolbenstange
6 mit Hilfe des Pruckluftzylinders 7 nach unten ausgefahren, bis der Verdrängerkolben
5 am Boden des Gießtopfes 1 aufliegt, also die Position C erreicht.
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Während dieser Abwärtsbewegung des Verdrängerkolbens übt dieser seine
ihm zugedachte Funktion aus, d.h. er verdrängt die Metallschmelze derart, daß diese
im Ringraum zwischen Aussenwand des Verdrängerkolbens und Innenwand des Gießtopfes
nach oben steigt und den Gießtopf über den Rüssel 2 verläßt.
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Wenn die vorgesehene Menge der Schmelze entsprechend der vorangehend
genannten Position B aus dem Gießtopf entleert ist, wird der Verdrängerkolben 5
innerhalb des Topfes bis zur Stelle A nach oben angehoben, was der Eintauchposition
des Gießtopfes im Warmhalteofen entspricht. Nunmehr wird die gesamte Vorrichtung
mit Hilfe des Wagens 1o auf der Schiene 11aus dem Bereich der Gießvorrichtung über
den Warmhalteofen zurückgefahren, um den Gießtopf mit an der Stelle A befindlichem
Verdrängerkolben in die Schmelze des Warmhalteofens eintauchen zu können. Der vorangehend
beschriebene Arbeitsablauf wiederholt sich nunmehr.
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Den vorangehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß die zum Gießen
dienende Menge von Flüssigkeit sehr genau und auf äußerst einfache Weise bestimmt
werden kann. Wird der Gießtopf 1 nach Füllung, wie bereits erläutert, aus dem Warmhalteofen
herausgehoben, so fährt man den Verdrängerkolben 5 an die Stelle B nach unten, so
daß die zwischen Unterseite des Verdrängerkolbens und Boden des Gietopfes befindliche
Menge an Schmelze verbleibt.
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Wird der Verdrängerkolben 5 dagegen in vorangehend beschriebener Weise
an die Stelle Bl nach unten abgesenkt, so verringert sich entsprechend die im Gießtopf
verbleibende Menge an Schmelze.
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Dies wiederum bedeutet, daß die über der Gießvorrichtung abgegebene
Menge an Schmelze kleiner ist. Je nach Größe der Druck-Gießform bzw. Größe des Druckgußteiles
kann also die abzugebende
Menge an Schmelze je nach Position B,
B1, B2 ... mit äußerster Genauigkeit bestimmt werden.
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Im Bedarfsfall kann die Regulierung der Menge auch so vorgenommen
werden, daß man den Verdrängerkolben 5 oberhalb der Gießvorrichtung nicht bis zum
Boden des Gießtopfes herabsenkt, sondern nur bis an die Stelle E ausfährt. In diesem
Fall verbleibt innerhalb des Gießtopfes eine kleine Menge von Metallschmelze, welche
anschließend in den Warmhalteofen wieder zurückgegeben werden muß.
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Besonders vorteilhaft ist natürlich das vollständige Entleeren des
Gießtopfes 1 mit bis an den Boden herangeführtem Verdrängerkolben, da dies zu einer
sauberen Arbeitsweise beiträgt.
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Die unter Bezugnahme auf Metallschmelzen beschriebenen Vorteile der
Vorrichtung gemäß der Erfindung kommen in vollem Umfang beim Schöpfen und Gießen
von Farbe, Kunststoffschmelze etc. zur Wirkung.
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Die Erfindung ist demnach nicht auS das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt sondern betrifft Anlagen zum Schöpfen, Transportieren und zu dosierter
Abgabe von Flüssigkeiten jeglicher Zusammensetzung, Temperatur, Viskosität etc.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist nicht auf die Beschickung
einer einzelnen Gießvorrichtung, Gießform oder vergleichbaren Anlage beschränkt,
d.h., die Schiene 11 kann im Bereich des Flüssigkeitsbehälters drehbar verankert
und mit dem entgegengesetzten Ende auf einer Kreisbahn zwischen mehreren, einzeln
zu beschickenden Anlagen verschwenkt werden. Die Vertikalbewegungen der Kolbenstangen
werden an diesen Anlagen durch entsprechende, verstellbare Endanschläge bestimmt.