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Stopfenbetätigungseinrichtung für Gießpfanne Die tirfindung betrifft
eine Betätigungseinrichtung für einen auf- und abwärts bewegbaren Stopfen mit einem
Diflerentialzylinder als Antrieb für diesen, zum Öffnen und Verschließen der im
Boden einer Gießpfanne angeordneten Auslauföffnung für die Schmelze.
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Soll aus einer Gießp£S1ne schlackenfrei vergossen werden, so läßt
man das flüssige Metall aus einer am Boden der Pfanne angeordneten Öffnung austreten
iiiid im freien Fall als Strahl in die zu füllende Form einlaufen, bis diese gefüllt
ist.
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Zu diesem Zweck wird bei einer bekannten, mit einem Differentialzylinder
ausgerüsteten Betätigungseinrichtung für den Stopfen, dieser über eine bestiu?mte
Zeit entsprechend dem Hub des Kolbens im Zylinder von der Bodenauslaßöffnung abgehoben
und dann wieder auf diese aufgesetzt.
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Da die Gießzeit unabhängig vom Gußstückgewicht so einzustellen ist,
daß einerseits die im Formhohlraum befindliche Zuluft restlos austreten kann, die
von der einlaufenden Schmelze vor sich hergetrieben wird und diese andererseits
während des Gießens nicht vorzeitig erstarren darf, kann die bekannte Stopfenbetätigungseinrichtung
nur für die Fälle verwendet werden, bei denen sich eine Form mit gleichbleibender
Einlaufmenge an Schmelze noch in einem wirtschaftlich vertretbaren Zeitraum füllen
läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stopfenbetätigungseinrichtung
vorzuschlagen, mit welcher in Abhängigkeit vom Durchmesser des Anschnitts oder der
Gestalt des zu füllenden Formhohlraums mit verschieden großen Auslaufmengen an Schmelze
aus der PSamle vergossen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Differentialzylinder
zwei auf einer gemeinsamen Mittellinie hintereinander liegende, in eigenen Dickkamrern
angeordnete Kolben aufweist, deren Kolbenstangen die Stirnflächen des Differentialzylinders
durchdringen.
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Zur Einstellung der Hubhöhe des einen über den Schlitten wld die Traverse
mit der Stopfenstange verbundenen Kolbens und der Hubhöhe des T)ifferentialzylinders,
die beide zum Regeln der Ausflußzenge an Schmelze entsprechend dem sich aus der
Gestalt des herzustellenden Gußteils ergebenden Volumen/Oberflächenverhältnis verändert
werden sollen, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Innenteile der Kolbenstangen
einen größeren Durchmesser als deren Außenteile haben und an den Zylinderstirnflächen,
diese übergreifend, am Zylindermantel aufschraubbare Überwurfmuttern vorhanden sind,
deren Bohrungsdurchmesser etwas größer als derjenige der Außenteile, jedoch kleiner
als der Durchmesser der Irnienteile der Kolbenstangen sind.
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Um für den Stopfen, der gut dichtend die Auslauföffnung am Boden der
Gießpfanne verschließen muß, wenn nicht vergossen wird, ohne Veränderung der eingestellten
Ausflußmenge eine gute Nachstellmöglichkeit zu haben, die benötigt wird, wenn durch
von der Schmelze .verursachte Auswaschungen am Ausgußstein; und dem Kopf der Stopfenstange
auszugleichen sind, wird erfindungsgemäß empfohlen, daß der Außenteil der oberen
Kolbenstange starr mit dem über eine Traverse die Stopfenstange tragenden, in Lagern
des Halte gerüstes geführten Schlitten verbunden und der Außenteil der unteren Kolbenstange
in Achsrichtung einstellbar am abgewinkelten Teil des Traggerüstes festgelegt sind.
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Weiterhin wird zuni dichten Verschließen der am Boden der Gießpfanne
befindlichen Auslauföffnung durch den Stopfen für den Ball, daß die Kolben des Differentialzylinders
drucklos sind, nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß zwischen dem oberen Lager
und einem darunter sich auf dem Schlitten befindlichen, festlegbaren Stellring eine
Druckfeder angeordnet ist.
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Um schließlich noch aufeinanderfolgend verschieden große Schmelzgutmengen
über unterschiedlich lange Zeiträume aus der Gießpfanne in einen Fornhohlraum laufen
lassen zu können, wird er:Sindungsgemäß weiter empfohlen, daß für die Beaufschlagung
eines jeden Kolbens des Differentialzylinders in der einen oder anderen Richtung
zweckentsprechende Steuermittel vorhanden und diese mit einstellbaren Zeitgliedern
kombiniert sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung besprochen, in
deren Fig. 1 beispielsweise eine Stopfenbetätigungseinrichtung senkrecht geschnitten
dargestellt ist.
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Die Gießpfanne 1 besteht aus einem tragenden Metallmantel 2, der mit
einer Keramik 3 zugestellt ist. Am Boden der Gießpfanne befindet sich der austauschbare
Äusgußstein 4, der eine AuslauS.öffnung 5 aufvJeist. Diese wird vom auswechselbaren
Kopf 6 der Stopfenstange 7 verschlossen, wenn diese herabgelassen ist.
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Über eine Traverse 8 ist die Stopfenstange verwindungssteif mit dem
parallel zu ihr angeordneten Schlitten 9 verbunden.
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Dieser wird von den Lagern 10, 11 senkrecht, auf- und abbeweglich
geführt und ist in diesen gegen Verdrehen gesichert.
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Die Lager sind am Traggerüst 12 angeordnet, das durch Halter 13, 14
starr mit dem Ivletallmantel 2 der Gießpfanne 1 verbunden ist.
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Der mit Luft oder einer Flüssigkeit als Druckmedium betreibbare Differentialzylinder
15 hat zwei auf einer gemeinsamen Mittellinie hintereinander liegende Kolben 16,17,
die sich in den Druckkammern 18,19 hin- und herbewegen, je nachdem, ob das Druckmittel
durch die Kanäle 20,23 hineingepreßt wird und gleichzeitig aus den anderen beiden
Kanälen 21,22 drucklos austritt, wie es die Zeichnung zeigt oder umgekehrt.
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Die Kolben 16,17 -haben Kolbenstangen 24,25, die aus im Durchmesser
kleineren Außenteilen 26,27- und größer ausgebildeten Innenteilen 28,29 bestehen.
Diese gehen durch die Stirnflächen 30,51 des Differentialzylinders 15 hindurch,
deren Bohn mgsflächen in zweckmäßiger Weise durch bekannte, nicht dargestellte Mittel
gegenüber den Innenteilen 28,29 abgedichtet sind, so daß in den Druckkammern 18,
19 kein Druckabfall entstehen kann.
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Der Differentialzylinder 15 hat nahe seiner Stirnflächen 30,31 auf
seiner aiftelfläche Gewinde 32, 33 für die Überwurfmuttern 34,35. Diese haben in
ihrem Zentrum Bohrungen 36,37, die eine solche Größe haben, daß sich darin nur die
Außenteile 26,27 der Kolbenstangen frei bewegen können, nicht aber deren Innenteile
28,29 hindurch passen.
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Der Außenteil 26 der Kolbenstange 24 ist starr mit dem Schlitten 9
verbunden, der über den Kolben 16 den an keiner Stelle festgelegten Differentialzylinder
15 trägt.
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Der Außenteil 27 der anderen Kolbenstange 25 greift mit seinem Gewinde
in dasjenige des unteren abgewinkelten Teils 38 vom Traggerüst 12 ein. Durch das
fest mit dem Außenteil 27 verbundene Handrad 41 läßt SiCh der Kolben 17 in seiner
Höhenlage einstellen.
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Zwischen dem oberen Lager 10 und dem Stellring 39 ist eine Druckfeder
40 angeordnet, durch die über den Schlitten 9 die Traverse 8 und die Stopfenstange
7, deren Kopf 6 flüssigkeitsdicht auf die Auslauföffnung 5 gepreßt wird, wenn der
Differentialzylinder 15 drucklos ist.
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Es wird nun die Funktionsweise der Betätigungseinrichtung besprochen.
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In der Zeichnung sollen die Kolben 16 und 17 über die Kanäle 20 bzw.
23 mit einem Druckmittel beaufschlagt sein. Der Differentialzylinder 15 sowie auch
der Kolben 16 befinden sich in ihren untersten Stellungen, bei welchen der Kopf
6 der Stopfenstange 7 die Auslauföffnung 5 der Gießpfanne 1 flüssigkeitsdicht verschließt.
Der Schließdruck, mit dem der Kopf 6 der Stopfenstange 7 auf dem Ausgußstein 4 aufliegt,
ist durch Betätigen des Handrades 41 eingestellt, das die Höhenlage des Differentialzylinders
15 bestimmt. Treten im Gießbetrieb durch entstandene Auswaschungen am Kopf 6 und/oder
Ausgußstein 4 im geschlossenen Zustand Undichtigkeiten auf, so können diese durch
Nachstellen des--Handrades 41 beseitigt werden, indem durch geringfügiges Absenken
des Differentialzylinders 15 der Schließdruck etwas erhöht wird und sich dadurch
der Kopf und Ausgußstein an ihren Berührungsstellen im Bereich der plastischen Verformung
einander besser anpassen.
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Wird der Kolben 17 über den Kanal 22 mit einem Druckmittelbeaufschlagt,
währenddem aus dem Kanal 23 das Druckmediua austreten kann, und der Kolben 16 weiterhin
über den Kanal 20 unter Druck gehalten, so wird der Differentialzylinder 15 um die
Höhe der Druckkammer 19 angehoben und im gleichen Maße auch der Kopf 6 der Stopfenstange
7, vom Ausgußstein 4 entfernt, da die Stopfenstange 7 über die Traverse 8 mit dem
Schlitten 9 verbunden ist, an dessen unterem Ende die Kolbenstange 24 angreift.
Zwischen dem schmalen Ringspalt, der zwischen dem Kopf 6 und der Auslauföffnung
5 entstanden ist, kann in einer
bestimmten Zeiteinheit eine kleine
Schmelzgutmenge austreten.
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Soll die Menge der auslaufenden Schmelze in dem gleichen Zeitraum
vergrößert werden, so läßt sich zu diesem Zweck der Kopf 6-! der Stopfenstange 7
um die Höhe der Druckkammer 18 weiter gegenüber dem Ausgußstein 4 anheben, wenn
der Kolben 16 über den Kanal 21 mit dem Druckmittel beaufschlagt wird, während dieses
aus dem Kanal 20 drucklos entweichen kann.
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Die Hubhöhe des Differentialzylinders 15 und des Kolbens 16 können
auch noch in den Druckkamnern 19 bzw. 18 beliebig durch Einschrauben der tibervurfmuttern
34, 35 praktisch bis auf Null verändert werden, wenn die Innenteile 28, 29 der Kolbenstangen
24, 25 an den Überwurfmuttern zur Anlage kommen.
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Die beschriebene Einrichtung läßt sich mit Steuermitteln, denen auch
Zeitglieder zugeordnet sein könnens betreiben, die nachfolgend anhand der Fig. 2-bis
4 besprochen werden.
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In den Figuren 2 bis 4, die einige von vielen möglichen Gießkurven
darstellen, ist jeweils auf der Ordinate die aus der Gießpfanne ausfließende Schmelzgutmenge
Q in kg im Verhältnis zur Längeneinheit ml, die der Anhebhöhe des Differentialzylinders
15 entspricht und der Längeneinheit m2, die für den Hub des Kolbens 16 gilt, aufgetragen.
Auf der Abzisse ist die Zeit t in s in Abschnitte tl, t2 und t3 unterteilt abgetragen.
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Dabei sind bei den Figuren 2 und D die Längeneinheiten ml und m2 verschieden
groß dargestellt, womit die durch die Übervur£- 1 muttern 34 und 35 gegebenen Verstellmöglichkeiten
gezeigt werden sollen.
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Nachdem Pig. 2 ist zunächst über den Zeitabschnitt t1 der Differentialzylinder
15 um die Längeneinheit ml angehoben, so daß eine dieser Einheit entsprechend kleine
Schmelzgutmenge ausfließt, die im Zeitraum zwischen tl und t2 um die Längeneinheit
m2, mit welcher der Kolben 16 hochgefahren ist,
vergrößert wird.
In der Zeitspanne zwischen t2 und t3 ist der Kolben 16 nieder abgesenkt. Es strömt
daher aus der Gießpfanne nur noch die der Längeneinheit m1 entsprechende Schmelz-
-gutmenge aus.
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In der. Fig. 3 werden bei Beginn des Gießvorganges gleichzeitig der
Kolben 16 um die Längeneinheit m2 hochgefahren und der Differentialzylinder 15 um
die Längeneinheit ml angehoben.
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Es fließt daher sofort über. den Zeitraum tl die größere, den beiden
Längeneinheiten ml und m2 entsprechende Schmelzgutmenge aus, die im Zeitabschnitt
von t1 bis t2 durch Herablassen des Differentialzylinders 15 im Verhältnis zu dessen
Längeneinheit Iml verkleinert ist.
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Bei der Fig. 4 wird die LängeneinSeit. ml für den angehobenen Differentialzylinder
15 in der gleichen Größe angenommen wie die Längeneinheit m2 für den hochgefahrenen
Kolben 16. Nach diesem Beispiel kann also über die Zeit tl entweder durch Anheben
des Differentialzylinders 15 oder durch Hochfahren des Kolbens 16 die gleiche Menge
an Gießmaterial vergossen werden.
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Die mit der~Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß es jetzt möglich geworden ist, mit einer leicht bedienbaren, in ihrem Aufbau
einfachen Einrichtung entsprechend der Form eines herzustellenden Teiles, dieses
mit zwei verschiedenen aus der Pfanne austretenden Gießstrahlquerschnitten herzustellen,
die auch noch jeder für sich einstellbar sind, womit sich eine bessere Gußqualitat
innerhalb einer kürzeren Vergießzeit als bisher erreichen läßt.