DE2245768A1

DE2245768A1 - Vorrichtung zum giessen oder abmessen von geschmolzenem metall, beispielsweise blei

Info

Publication number: DE2245768A1
Application number: DE2245768A
Authority: DE
Inventors: Thomas Blackledge Stamp
Original assignee: Individual
Current assignee: Tbs Engineering (cheltenham) Ltd Cheltenham
Priority date: 1971-09-24
Filing date: 1972-09-18
Publication date: 1973-03-29
Also published as: DE2245768B2; ATA811772A; US3800986A; GB1377628A; DE2245768C3; AT328633B; IT975062B

Description

PATENTANWALT;
E. SPEIDEf

gegangen m..AiLiii.L·.

Thomas Blackledge Stamp_s Winchcombe, Gloucestershire

Großbritannien

Vorrichtung zum Gießen oder Abmessen von geschmolzenem Metall.,

beispielsweise Blei

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Gießen oder Abmessen von geschmolzenem Metall, insbesondere Blei, und ist vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich anwendbar auf eine Blei-Gießvorrichtung zur·Verwendung in einer ßießma~ schine zum Gießen von Platten oder Teilen von Blei-Akkumulatoren, welche eine einzige feste Gießform oder eine Anzahl von Gießformen aufweist, die auf einem endlosen Förderband angeord-* net sind und nacheinander unter den Ausguß der Vorrichtung gebracht werden können. Bei solchen Maschinen ist es wichtig, daß die Menge des geschmolzenen Metalls, die jeder Gießform zugeführt wird, ziemlich genau gesteuert wird, und ©si wurden viele Versuche unternommen, um Gießvorrichtungen eu schaffen, die kontinuierlich ohne ständige überwachung arbeiten«

Eine bekannte Vorrichtung weist eine kontinuierlich arbeitende Pumpe auf, die geschmolzenes Blei von einem Schmelztiegel durch eine lange Zufuhrleitung, welche elektrisch oder durch Gas von außen beheizt ist_s zu einem Gießtiegel fördert, von welchem ein überlauf zurück zum Schmelztiegel führt» Zu bestimmten Zeiten wird der Gießtiegel geschwenkt_s um-eine abgemessene Menge in eine Fo_rm_ zu gießen. Dieses System hat eine Mehrzahl von Nachteilen. Die Oberfläche der Schmelze wird über einen großen Bereich der Luft ausgesetzt und ist dadurch einer Oxydation unterworfen. Die Gießgeschviindigkeit ist verhältnismäßig groß und schwer zu kontrollieren, sodaß ein Verschütten eintreten kann. Das Metall wird ständig sum Gießtiegel hinbefördert und von diesem wieder zurückgeführt, wodurch große

Heizvorrichtungen erforderlich sind, um ein zu starkes Absinken der Temperatur zu verhindern. Schließlich muß bei einem Fehler in der Anlage das gesamte System abgesperrt werden und in manchen Fällen muß sogar das geschmolzene Metall aus dem Behälter abgelassen werden, bevor die Pumpe zwecks Überholung ausgebaut werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Metall-Gießsystem zu schaffen, das die erwähnten Nachteile der bekannten Vorrichtung nicht aufweist.

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum Gießen oder Abmessen einer Menge an geschmolzenem Metall, beispielsweise Blei, aus, die einen Schmelztiegel aufweist, der mit einer Heizvorrichtung versehen ist, um das Metall in geschmolzenem Zustand zu halten, und eine Pumpe enthält, die zumindest teilweise innerhalb des Schmelztiegel angeordnet ist, wobei ihre Saugseite nahe dem Boden des Schmelztiegels liegt. Erfindungsgemäß ist die Pumpe an einem Tragkörper angebracht, welcher am Schmelztiegel befestigt ist oder ein Teil desselben bildet und von dem eine Förderleitung ausgeht, die mit einem Kanal in der Pumpe zusammenwirkt, um einen Pfad für die Förderung des geschmolzenen Metalls von der Pumpe zu einer Ausgußdüse oder -öffnung zu schaffen, sodaß die Pumpe von dem Tragkörper zwecks Überholung oder Ersatz abgenommen werden kann.

Vorzugsweise ist die Pumpe eine Kolben- oder Plungerpumpe, die durch einen druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder betätigt werden kann und in ihren Einlaß- und Auslaßkanälen Rückschlagventile aufweist, wobei Mittel vorgesehen sind, um mindestens eines dieser Ventile offen zu halten zwecks Entleerung der Pumpe, wenn diese aus dem Schmelztiegel, entnommen werden soll, beispielsweise ein Anschlag am Ende des Ventilschaftes,

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der federbelastet ist, um das Ventil normalerweise geschlossen zu halten.

Vorzugsweise enthält die Förderleitung einen Förderkanal_a der in einem starren Block angeordnet ist., welcher am anderen Ende des genannten Tragkörpers angebracht ist und in der Ausgufödüse oder -öffnung endet. Dieser Block sowie gegebenenfalls die Düse enthalten vorzugsweise zusätzliche Heizvorrichtungen, um die Temperatur des geschmolzenen Metalls zu erhöhen. Dar den Förderkanal aufnehmende Block ist vorzugsiieise ein relativ massiver Metall-Gußkörper, der als Wärmespeicher dienen kann.

In einer besonders bevorzugten Konstruktion erstreckt sich die Förderleitung schräg nach oben zur Ausgußdüse oder -Öffnung» um das Austreten von in der Leitung etwa eingeschlossener Luft zu erleichtern. Vorzugsweise endet die Förderleitung in einer Gießlippe an der Ausgußdüse oder -öffnung₉ um das Austreten von eingeschlossener Luft zu erleichtern₉ wobei die Anordnung so getroffen ist, daß am Ende eines Gießvorganges geschmolzenes Metall in der Leitung verbleibt und diese möglichst vollständig ausfüllt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen senkrechten Querschnitt durch die Hauptteile der Gießvorrichtung,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt gemäß Linie II-II in Fiß.1,

Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt gemäß Linie III-III in Fig. I₉ und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Befestigung für die in Fig. 1 gezeigte Pumpe in vergrößertem Maßstab.

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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ißt, weist die Vorrichtung einen im wesentlichen rechteckigen Metall-Schmelztiegel 10 mit einer inneren elektrischen Heisvorrichtung 49 auf. Der Schmelztiegel 10 ist erhöht auf einer automatischen Gießmaschine angebracht , um geschmolzenes Blei in Gießformen zu gießen, die nacheinander von einem endlosen Förderband unter eine Ausgußdüse gebracht werden. An einer Seitenwand 11 des Schmelstiegels 10 ist durch Schweißen ein Halteblock 12 befestigt, der zwei im wesentlichen senkrechte, einander gegenüberliegende Flächen aufweist, die gegenüber der Senkrechten in einem Winkel von etwa 2° geneigt sind.

Direkt an diesem Halteblock 12 ist eine Pumpe 13 angebracht, die ein metallisches Gehäuse, vorzugsweise in Form eines Gußkörpers aufweist, der an seinem unteren Ende eine Zylinderbohrung 14 enthält, in der ein Hubkolben 15 angeordnet ist, der an einem pneumatischen Arbeitszylinder 19 oberhalb des Pumpengehäuses angebracht ist. Das untere Ende des Gehäuses ist von einer Platte 16 verschlossen, die Einlaß- und Aualaß-.kanäle 21 bzw. 22 aufweist, in denen als Tellerventile ausgebildete Rückschlagventile 23 bzw. 24 angeordnet sind· Jedes Tellerventil 23,24 ist an einem Ventilstössel 50 befestigt, der sich durch eine Bohrung in dem Pumpengebäuse nach oben erstreckt und an seinem oberen Ende einen manuell betätißbaren Griff 51 aufweist. Die Stössel 50 sind von Federn 52 umgeben, welche bestrebt sind, die Tellerventile 23,24 geschlO3r sen zu halten. Durch Herunterdrücken der Griffe 51 können die beiden Ventile geöffnet werden. Der pneumatische Arbeitszylinder 19 enthält einstellbare Begrenzungsanschläge 19A, um den Hub der Pumpe und damit die geförderte Metallmenge einzustellen. Dies kann auch durch ein einstellbares Glied 15a in der Kolbenstange erreicht v/erden.

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Da die Ventile am Boden des Pumpengehäuses angeordnet sind, wird gewährleistet, daß sie ständig in dem geschmolzenen Metall eingetaucht sind, sodaß sie keiner Oxydation unterworfen sind. Es sei auch darauf hingewiesen, daß durch Entfernen der Platte 16 ein direkter Zugang zur Pumpenkammer 14, zu beiden Ventilen 23 und 2k und zu den Einlaß- und Auslaßkanälen 21,22 ermöglicht wird, sodaß diese Teile leicht Überprüft werden können.

Der Hauptförderkanal 17 der Pumpe 13 erstreckt sich senkrecht nach oben zu einem waagrechten Kanal 18, der mit einem Kanal 20 in dem Halteblock 12 fluchtet, wenn die Pumpe am Halteblock 12 befestigt ist.

Am entgegengesetzten äußeren Ende des Halteblocks 12 ist eine beheizte Auslaßeinheit 25 angebracht, die in einer Ausguß-Düseneinheit 26 endet. Die Einheit 25 besteht aus einem massiven, im wesentlichen zylindrischen Metall-Gußkörper 28 mit einem zentralen Kanal 29. Dieser Gußkörper ist Über seine ganze Länge von elektrischen Heizkörpern 27 umgeben, die von einer Isolierhülle 30 bedeckt sind. An seinem dem Schmelztiegel 10 zugewandten Ende hat der Gußkörper 28 einen Hals 31 kleineren Durchmessers und einen Flansch 32, der mit Löchern 33 (Pig.2) versehen ist, durch welche sich Schrauben 37 erstrecken, mit denen der Gußkörper 28 an dem Halteblock 12 und der^ Pumpe 13 befestigt ist (siehe Fig. 2 und 4). Diese Schrauben 37 liegen ausreichend oberhalb, des Niveaus des geschmolzenen Metalls, sodaß sie von dem flüssigen Metall nicht angegriffen werden und jederzeit zugänglich sind. An seinem anderen Ende hat der Gußkörper 28 eine Aussparung 34, von welcher sieh Bohrungen zur benachbarten Stirnfläche erstrecken, die Haltebolzen zur Befestigung der Ausgußdüseneinheit 26 aufnehmen. Die aneinanderliegenden Flächen der Pumpe 13, des Halte-'

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blocks 12, der Auslaßeinheit 25 und der Düseneinheit 26 sind eben geschliffen, sodaß keine Leckage eintritt und ein guter Kontakt zwischen allen diesen Teilen über eine große Fläche im Verhältnis zur Größe des Kanals 29 vorhanden ist, um eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten.

Die Ausgußdüse 26 weist einen Gußkörper 35 auf, der an seiner hinteren Fläche einen zentralen Einlaß 36 enthält, der mit dem zentralen Kanal 29 im Gußkörper 23 übereinstimmt. Dieser Einlaß 36 mündet in einen horizontalen Hohlraum 38» von welchem zwei horizontale Hauptauslaßschlitze 40 (Fig.3) ausgehen. Die Fläche der schrägen Vorderseite 42 des Oußkörpers ist oberhalb jedes Schlitzes 40 bei 43 zurückgesetzt, und an dieser schrägen Vorderfläche 42 ist eine Deckplatte 44 befestigt, die eine Anzahl von schrägen Ausflußschlitzen 45 aufweist, welche im wesentlichen senkrecht liegen, wenn diese Platte 44 am Gußkörper 35 befestigt ist. Wenn die Platte 44 angebracht ist, bildet sie eine Lippe oder Hülst 47 oberhalb der Ebene der oberen Fläche des Hohlraumes 38. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die gesamte Ausgußanordnung, bestehend aus den beiden Einheiten 25 und 26, so an dem Halteblock 12 angebracht ist, daß die Mittellinie der Förderleitung (Kanal 29) sich in einem kleinen Winkel von etwa 2° von der Horizontalen schräg nacii oben zu den Ausgußöffnungen erstreckt. Dies trägt dazu bei, daß eingeschlossene Luft zusammen mit dem geschmolzenen Metall durch die Leitung strömen kann. Die Kombination der Lippe 47 mit den senkrechten Ausströmschlitzen hindert das geschmolzene Metall daran, mit zu großer Geschwindigkeit auszutreten, wodurch die Gefahr eines Verschüttens verringert wird. Da die Fläche des geschmolzenen Metalls an der Lippe 47 zwischen zwei Gießvorgängen verhältnismäßig klein ist, kann nur geringe Oxydation eintreten. Elektrische Heizelemente 39 sind innerhalb von Bohrungen in der Düse 26 angeordnet und die Düse selbst ist durch einen Mantel 41 wärmeisoliert .

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Im Betrieb wird der pneumatische Arbeitszylinder 19 automa- ■ tisch in Abhängigkeit von der schrittweisen Bewegung des Förderbandes betätigt, und· der Arbeitszylinder 19 und die Pumpe 13 sind so ausgebildet und gesteuert, daß eine genau abgemessene Menge an flüssigem Metall bei jedem Hub gefördert wird, um die betreffende Gießform zu füllen. Die Temperatur des Metalls in dem Schmelztiegel 10 beträgt beispielsweise etwa 300 bis 35O°C, was ausreichend ist* um das Metall in einem flüssigen Zustand für das Abpumpen su halten, obgleich die erforderliche Gießtemperatur etwa 5Ö0°C beträgt. Dadurch, daß die Temperatur im Schmelztiegel unterhalb der eigentlichen Gießtemperatur gehalten wird, wird eine Oxydation im Schmelztiegel verringert. Die Heizkörper 27 und 39 in den Einheiten 25 und 26 steigern fortschreitend die Temperatur des Metalls auf etwa 500⁰C an der Ausgußlippe. Dadurch erreicht das Metall eret am Auslaß der Düseneinheit 26 die eigentliche Gießtemperatur. Der massive metallische Gußkörper 28 wirkt als Wärmespeicher, sodaß die Temperatur des Metalls während seines Durchganges durch die relativ kurze zentrale Bohrung 29 schnell erhöht werden kann.

Der Schmelztiegel 10 ist mit einem luftdichten Deckel 53 versehen, sodaß ein inertes Gas, z.B. Stickstoff, durch einen Einlaßstutzen 5^ in den Schmelztiegel 10 eingeführt werden kann. Dadurch wird eine Oxydation des geschmolzenen Metalls verringert oder ausgeschlossen. Das zu schmelzende Metall kann durch die öffnung 55 in den Schmelztiegel eingebracht werden. Der Deckel 53 erstreckt sich um die Pumpe 13 herum und kann leicht entfernt werden, um den Zugang zur Pumpe 13 zwecks Wartung oder Ersatz freizugeben.

Wenn die Pumpe 13 überholt werden muß, wie dies unter normalen

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Umständen gelegentlich erforderlich ist« ist es verhältnismässig einfach, die Pumpe auszubauen und falle nötig su ersetzen, ohne daß das ganze System abgesperrt oder der Schmelztiegel entleert werden muß. Die Schrauben 37» mit. denen die Pumpe am Halteblock 12 befestigt ist, werden gelöst, und die ganze Pumpe kann aus dem Schmelztiegel herausgehoben werden, wobei die Ventile 22,23 durch Herunterdrücken der Griffe 51 an den Ventilstösseln 50 geöffnet werden, sodaß alles geschmolzene Metall auslaufen kann. Es brauchen keine weiteren Teile entfernt zu werden und eine neue Pumpe kann sehr schnell eingebaut werden. Die Wartungsarbeiten an der Pumpe eelbst sind sehr einfach, da nach Abnahme der Platte 16 alle beweglichen Teile der Pumpe frei zugänglich sind. Wenn in der Auslafteinheit 25 oder der Düseneinheit 26 Probleme auftreten, können diese Teile ebenfalls schnell entfernt und ersetzt werden, ohne das gesamte Sy8tem entleeren zu müssen.

im Rahmen der Erfindung Bind verschiedene Abänderungen der dargestellten Konstruktion möglich. So kann der Schmelztiegel 10 anstelle einer rechteckigen auch eine andere, beispielsweise eine kreisförmige Form haben. Der Halteblock 12 kann am Schmelztiegel auch durch Schrauben befestigt sein. Schließlich kann der Winkel, den die Förderleitung 29,38 Bit der Horizontalen bildet, größer od'jr kleiner als 2° sein.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

■ SSSSSSSSSS,SSSSSSSSSSSSSSSSSSS

1. Vorrichtung zum Gießen oder Abmessen ©iner Charge eines geschmolzenen Metalle, beispielsweise Blei, bestehend aus einem Schmelztiegel mit einer Heizvorrichtung, um das Metall in geschmolzenem Zustand zu halten, und einer Pumpe, die zumindest teilweise innerhalb des Schmelztiegels angeordnet ist, wobei ihre Saugseite nahe dem Boden des Schmelztiegels liegt, dadurch g e k e xrn ζ e i'.c hn e t, daß die Pumpe (13) an einem Tragkörper (12) angebracht ist, der an dem Schmelztiegel befestigt ist oder einen Teil desselben bildet, und daß eine von dem Tragkörper (12) sich erstreckende Förderleitung (2O_s29) susammen mit einem Kanal (17) in der Pumpe (13) einen Pfad für die Förderung des geschmolzenen Metalls von der Pump© (13) zu einer Ausgußdüse (26) oder -Öffnung (40) bildet _a sodaß die Pumpe (13) von dem Tragkörper (12) zwecks überprüfung oder Ersatz demontiert werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pumpe eine Hubkolbenoder Plungerpumpe ist, die von einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder betätigt wird und in ihrenEinlaB- und Äuslaßkanälen Rückschlagventile aufweist, gekennzeichnet durch Mittel (51), um mindestens eines der Ventile (23*24) zwecks Entleerung der Pumpe (13) offen zu halten, wenn die Pumpe aus dem Schmelztiegel entnommen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum öffnen des Ventils aus einem Anschlag (51) am Ende des Ventilstössels (50) bestehen, und daß eine Feder (52) vorgesehen ist, die bestrebt ist» das Ventil normalerweise geschlossen zu halten.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Förderleitung (29) in einem massiven Metallblock (28) angebracht ist, der am einen Ende am Tragkörper (12) befestigt ist und am anderen Ende die AusgußdU-se (26) ©der -öffnung (40) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (28) und gegebenenfalls die Düse (26) zusätzliche Heizvorrichtungen (27*39) zur Erhöhung der Temperatur des geschmolzenen Metalls aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Block (28) ein massiver Metallgußkörper ist, der ala Wärmespeicher dient.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Förderleitung (18,20,29) schräg nach oben zur Ausgußdüse (26) oder -öffnung erstreckt, um das Entfernen von in der Leitung eingeschlossener Luft zu erleichtern.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch Gekennzeichnet, daß die Förderleitung in einer Gießlippe oder Wulst (47) endet, die so angeordnet ist, daß am Ende eines Gießvorganges geschmolzenes Metall in der Förderleitung verbleibt und diese im wesentlichen vollständig ausfüllt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bia 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgußdüse (26) oder -öffnung (40) die Form von zwei oder mehreren Schlitzen hat.

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β Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgußöffnung in einer schrägen Stirnfläche (42) desjenigen Teils der Vorrichtung angeordnet ist» wo die Förderleitung endet» .

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgußöffnung mit einer Deckplatte (Hk) versehen ist, die eine Anzahl von schrägen Auelaßsehlitsen (k5) auf-. weist, welche im wesentlichen senkrecht liegen₅ wenn die Deckplatte (4*1) an der schrägen Stirnflache (*S2) angebracht ist.

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