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Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metall
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Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem
Metall, mit einem beheizbaren Tiegel zur Aufnahme einer Metallschmelze und mit einem
im Tiegel angeordneten Dosierbehälter, wobei der Dosierbehälter einen Einlaß für
das flüssige Metall und eine nach oben abgehende, mit einem Rückschlagventil versehene
Dosierleitung aufweist, sowie mit einem Förderdruckgeber verbunden ist.
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Dosiereinrichtung des vorstehend beschriebenen Aufbaus dienen beispielsweise
und vor allem dazu, in der Metallgießerei das flüssige Metall chargenweise in jeweils
vorbestimmter Dosierung aus dem Tiegel zu einer Gießeinrichtung, beispie:;weise
zur Druckkammer einer Kalt-Kammer-Druckgießmaschine oder zur Gießform einer Gießvorrichtung
zu fördern. Der Dosierbehälter ist dabei üblicherweise in die Metallschmelze eingetaucht,
und das flüssige Metall tritt durch den Einlaß, der üblicherweise mit einem Rückschlagventil
versehen ist, in den Dosierbehälter ein. Die Förderung vom Dosierbehälter zur Gießeinrichtung
erfolgt dadurch, daß der Dosierbehälter mit Förderdruck beaufschlagt wird, wobei
der Einlaß geschlossen wird und das flüssige Metall in vorbestimmter Menge durch
die Dosierleitung abgegeben wird. Der Förderdruck kann auf unterschiedliche Weise,
beispielsweise durch- Schwerkrafteinwirkung, mittels eines im Dosierbehälter angeordneten
Kolbens, mit einer Kreiselpumpe o. dgl. oder pneumatisch durch Gasdruckbeaufschlagung
erzeugt werden. Im Rahmen der Erfindung wird insbesondere von einer pneumatischen
Förderung des flüssigen Metalls ausgegangen.
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Dosiereinrichtungen dieses grundsätzlichen Aufbaus sind in verschiedenen
Ausführungsformen bekannt (vgl. DE-AS 24 49 685, DE-AS 14 83 620, DE-AS 11 94 104).
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Für die Anordnung der Dosierleitung bestehen dabei verschiedene Möglichkeiten.
So weist die Dosierleitung in vielen Fällen einen abwärtsgeneigten Auslaufabschnitt
auf, aus dem das flüssige Metall durch Schwerkrafteinwirkung ausfließt (vgl. DE-AS
24 49 685, DE-AS 11 94 104). Bei dieser Anordnung wird der Auslaufabschnitt der
Dosierleitung bei jedem Dosiervorgang mehr oder weniger vollständig entleert mit
der Folge, daß bei jedem-neuen Dosiervorgang zunächst der Auslaufabschnitt wieder
gefüllt werden muß. Dies ist nachteilig, denn das freie Ausfließen des Metalls aus
dem Auslaufabschnitt führt zu einer ungenauen Dosierung und zur Bildung von Oxiden,
und außerdem ergeben sich verhältnismäßig lange Taktzeiten durch die Notwendigkeit,
den Auslaufabschnitt jeweils erneut zu füllen, bevor flüssiges Metall abgegeben
werden kann. Entsprechendes gilt auch für eine bekannte Dosiereinrichtung mit auf
ganzer Länge ansteigender Dosierleitung (vgl. DE-AS 14 83 620), bei der zwischen
aufeinanderfolgenden Dosiervorgängen gleichfalls eine unkontrollierte,
mindestens
teilweise Entleerung der Dosierleitung eintritt.
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Es ist (aus der Praxis) bekannt, diese Nachteile dadurch zu beheben.
daß die Dosierleitung auf ganzer Länge ansteigend angeordnet und durch ein Rückschlagventil
geschlossen wird, das einen Rückfluß des flüssigen Metalls aus der Dosierleitung
nach dem Abschluß eines Dosiervorgangs verhindert. Damit. kann erreicht werden,
daß das flüssige Metall stets unmittelbar unter der Auslauföffnung der Dosierleitung
steht, so daß wesentlich kürzere Taktzeiten zwischen aufeinanderfolgenden Dosiervorgängen
erreicht werden können. Bei dieser ebenso wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
ist die Dosierleitung selbstverständlich mit einem Heizmantel umgeben, um eine Erstarrung
des flüssigen Metalls in der Dosierleitung zu verhindern.
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Die Erfindung geht von dem zuletzt beschriebenen Stand der Technik,
d. h. von einer Dosiereinrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus aus. Eine solche
Dosiereinrichtung zeichnet sich, wie erläutert, dadurch aus, daß kurze Taktzeiten
erreicht werden können, weil die Dosierleitung stets bis zur Auslauföffnung gefüllt
ist. Dies bringt jedoch zugleich Probleme mit sich, mit deren Behebung die Erfindung
sich beschäftigt. Wenn das flüssige Metall beständig in der Dosierleitung steht,
kann es im Laufe der Zeit zu Ablagerungen kommen, durch die der lichte Querschnitt
der Dosierleitung mehr oder minder zugesetzt wird. Ferner besteht die Gefahr, daß
das flüssige Metall in der Dosierleitunq, deren Beheizung sich wesentlich weniger
genau kontrollieren läßt als die Beheizung des Tiegels, überhitzt wird oder erkaltet.
Diese Probleme erweisen sich als besonders schwerwiegend bei längeren Maschinenstillstandzeiten,
die beispielsweise bei Umrüstarbeiten, während der Wochenendruhe usw. eintreten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Dosiereinrichtung
der eingangs beschriebenen Gattung in einfacher Weise die Möglichkeit einer Entleerung
der Dosierleitung zu schaffen. Dabei bezieht die Erfindung sich zwar vor allem auf
mit einem Rückschlagventil in der Dosierleitung versehene Dosiereinrichtungen des
eingangs beschriebenen Aufbaus. Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Lösung
der angegebenen Aufgabe läßt sich aber
entsprechend auch bei Dosiereinrichtungen
verwirklichen, bei denen ein Rückschlagventil nicht vorgesehen ist, gleichwohl aber
nicht nhne weiteres eine Entleerung der Dosierleitung eintritt.
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Die vorstehend angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Dosierleitung vom Rückschlagventil abnehmbar und auf das Rückschlagventil
abdichtend aufsetzbar ist. Während üblicherweise die Dosierleitung fest mit dem
Dosierbehälter verbunden ist, wird- erfindungsgemäß vorgesehen, die Dosierleitung
nur lose auf das Rückschlagventil (bzw. auf den Dosierbehälter) aufzusetzen, so
daß sie leicht abgenommen werden kann. Wird die Dosierleitung vom Rückschlagventil
abgenommen, wobei bereits ein geringer Abstand völlig ausreicht, so fließt das flüssige
Metall aus der Dosierleitung unter Umgehung von Rückschlagventil und Dosierbehälter
unmittelbar in die im Tiegel enthaltene Metallschmelze zurück. Anschließend braucht
die Do-sierleitung lediglich unter - den jeweiligen Anforderungen entsprechender
- Abdichtung wieder auf das Rückschlagventil (bzw. auf den Dosierbehälter) aufgesetzt
zu werden, damit die Dosiereinrichtung - bei entleerter Dosierleitung - wieder betriebsbereit
ist. Vor dem nächsten Dosiervorgang muß lediglich die Dosierleitung wieder gefüllt
werden. Die beschriebene Entleerung der Dosierleitung erfolgt selbstverständlich
nur bis zur Höhe des Spiegels der umgebenden Metallschmelze; dies ist jedoch nicht
weiter nachteilig, weil sich in der Schmelze ohne weiteres eine einwandfreie Temperierung
aufrecht erhalten läßt. Im übrigen erlaubt es die Erfindung auch, in einfacher Weise
die Dosierleitung für überholung oder Austausch vollständig vom Dosierbehälter anzunehmen
und dabei das Metall in den Tiegel zurückfließen zu lassen.
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Das Abnehmen bzw. Aufsetzen der Dosierleitung kann grundsätzlich in
beliebiger Richtung bezüglich des Dosierbehälters erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch
das Rückschlagventil nach oben gewandt angeordnet und die Dosierleitung von oben
lose auf das Rückschlagventil aufgesetzt, wobei die dichtende Anlage ohne zusätzliche
Maßnahmen bereits durch Schwerkraftwirkung gegeben ist. Das Rückschlagventil wird
dabei vorzugsweise unmittelbar an der Oberseite des Dosierbehälters montiert.
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Für das Rückschlagventil empfiehlt sich die übliche Ausbildung mit
einem Ventilsitz mit Durchlaßöffnung und einer im Ventilsitz angeordneten Venteilkugel
die sich unter Schwerkraftwirkung abschließend auf die Durchlaßöffnung setzt und
durch das aus dem Dosierbehälter unter Förderdruckbeaufschlagung austretende Metall
angehoben wird. Bei einer solchen Ausführungsform sieht die Erfindung weiter vor,
daß der Ventilsitz an seiner Oberseite eine umlaufende Dichtfläche aufweist und
daß das Dosierrohr an seinem unteren Ende eine der Dichtfläche des Ventilsitzes
zugeordnete umlaufende Dichtfläche aufweist, die vorzugsweise durch eine auf das
Dosierrohr aufgesetzte Endmuffe entsprechender Wandstärke gebildet ist. Die Dichtflächen
von Ventilsitz und Dosierrohr können aneinander angepaßt konisch ausgebildet sein,
wodurch eine genaue koaxiale Zuordnung von Ventilsitz und Dosierleitung gegeben
ist. Es besteht auch die in vielen Fällen vorteilhafte Möglichkeit, eine der beiden
Dichtflächen, beispielsweise die am Dosierrohr vonjesehene, als konvexen Kugelflächenabschnitt
und die andere Dichtfläche, I,eispielsweise also die des Ventilsitzes, nach unten
konvergierend, vorzugsweise konisch, auszubilden, wobei der Berührungsdurchmesser-(ier
Dichtflächen kleiner ist als der öffnungsdurchmesser der konvergierenden Dichtfläche.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine gegenseitige Schwenkung von Dosierleitung und
Ventilsitz.
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Um unter Umständen mögliche Störungen beim Aufsetzen der Dosierleitung
auf den Ventilsitz nach dem Entleeren zu vermeiden, empfiehlt es sich, eine entsprechende
Einstellmöglichkeit des Ventilsitzes vorzusehen. Dies läßt sich nach weiterer Lehre
der Erfindung beispielsweise dadurch erreichen, daß der Ventilsitz ringförmig mit
kugelflächenförmiger, vorzugsweise. halbkugeliger Außenseite ausgebildet und in
einen an den Dosierbehälter angeschlossenen und nach oben geöffneten Aufnahmering
eingesetzt ist. Die Durchlaßöffnung befindet sich dabei gleichsam am unteren "Pol"
des ringförmigen Ventilsitzes, dessen Innenseite nach unten zur Durchlaßöffnung
konvergiert, so daß die Ventilkugel sich ordnungsgemäß auf die Durchlaßöffnung setzt.
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Die Dosierleitung ist dabei lose auf den Ventilsitz aufgesetzt, der
seinerseits lose auf dem Aufnahmering aufliegt, wobei die ganze Anordnung-durch
Schwerkraftwirkung
einwandfrei zusammengehalten wird. Für das Dosierrohr ist dabei selbstverständlich
eine entsprechende Halterung bzw. Führung vorgesehen, was hier im einzelnen nicht
erläutert werden muß. Es empfiehlt sich dabei, den Autn2hmerlng an seiner Innenseite
nach unten konvergierend, vorzugsweise konisch, auszubilden, wobei der Ventilsitz
auf einem gegenüber dem Öffnungsdurchmesser des Aufnahmerings kleineren Berührungsdurchmesser
an der Innenseite des Aufnahmerings anliegt. Es ist auch eine inverse Anordnung
mit am Aufnahmering vorgesehener nach oben gewandter und von einer am Ventilsitz
vorgesehenen konvergierenden Dichtfläche überfaßten Kugelfläche möglich. Die vorstehend
angegebene Anordnung erweist sich jedoch als besonders günstig, weil sich mit der
am Ventilsitz vorgesehenen, nach unten gewandten Kugelfläche ohne weiteres ein zur
Aufnahme der Ventilkugel geeigneter Innenraum bietet. Das führt zu einer platzsparenden
gedrungenen und damit besonders stabilen Anordnung.
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tn jedem Fall ist wesentlich, daß das Rückschlagventil selbst gleichsam
als Kugelgelenk für die Dosierleitung ausgebildet ist, so daß die Dosierleitung
sich in einfacher Weise ordnungsgemäß auf den Ventilsitz aufsetzen läßt.
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Zugleich besteht damit die häufig erwünschte Möglichkeit, die Dosierleitung
zur Einstellung auf die nachgeschaltete Gießeinrichtung gegenüber dem Dosierbehälter
zu verschwenken.
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Im Rahmen der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten
bildet das Rückschlagventil ein auf den Dosierbehälter lose aufgesetztes Teil, das
sich üblicherweise unterhalb des Spiegels der Metallschmeize befindet und damit
nicht ohne weiteres erreichbar ist. Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen werden,
daß der Ventilsitz mit dem Dosierrohr verbunden, und zwar höhenveränderlich verbunden
ist, wobei die Höhenveränderlichiceit beispielsweise dadurch erreicht werden kann,
daß die Verbindung mit entsprechendem Spiel vorgenommen wird. Damit ist es möglich,
in dem durch die höhenveränderliche Verbindung gegebenen Rahmen die Dosierleitung
vom Ventilsitz abzuheben und in der erläuterten Weise zu entleeren. Wird die Dosierleitung
weiter angehoben, so kann zusammen mit der Dosierleitung das ganze Rückschlagventil
für Reinigung,
Austausch usw. aus der Metallschmelze entnommen
werden. Eine solche Anordnung läßt sich beispielsweise und gemäß einer zu bevorzugenden
Ausführungsform dadurch verwirklichen, daß der Ventilsitz Anschlußlaschen mit Führungsausnehmungen
aufweist und daß mit der Dosierleitung-verbundene Haltebolzen die Führungsausnehmungen
mit Höhenspiel durchsetzen. Das läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß
an mit der Dosierleitung verbundenen senkrechten Haltearmen angeschlossene horizontale
Haltebolzen die als Langlöcher ausgeführten Führungsausnehmungen der gleichfalls
senkrecht angeordneten Anschlußlaschen durchsetzen. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, daß horizontale Anschlußlaschen mit Führungslöchern auf mit der Dosierleitung
verbundenen senkrechten Haltebolzen geführt sind, die ihrerseits selbstverständlich
geeignete Endanschläge aufweisen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Dosiereinrichtung
zum Fördern von flüssigem Metall in schekritischer Darstellunq, Fig. 2 einen vergrößerten
Ausschnitt des Gegenstands der Fig. 1 im Schnitt.
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Die in Fig. 1 in ihrem grundsätzlichen Aufbau dargestellte Dosiereinrichtung
dient zum chargenweisen dosierten Fördern von flüssigem Metall' aus einer in einem
beheizbaren Tiegel 1 enthaltenen Metallschmelze 2 in die Druckkammer 3 einer im
übrigen nicht dargestellten Kaltkammer-Druckgießmaschine. Der Tiegel 1 ist in einer
Heizeinrichtung 4 angeordnet, durch die die Metallschmelze 2 auf der vorgesehenen
Temperatur gehalten wird, und ist durch einen Deckel 5 abgedeckt. Im Tiegel 1 ist
- in die Metallschmelze 2 eingetaucht - ein Dosierbehälter 6 angeordnet. Der Dosierbehälter
6 weist an seiner Unterseite einen Einlaß 7 auf, der mit ei-nem Rückschlagventil
8 versehen ist. Das Rückschlagventil 8 und seine Halterung 9 sind in der DE-AS 24
49 685 ausführlich beschri-eben und brauchen daher hier nicht im einzelnen erläutert
zu werden.
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Drirch das Rückschlagventil 8 tritt flüssiges Metall aus der Metallschmelze
2 in das Innere des Dosierbehälters 6 ein. Zur dosierten Abgabe von flüssigem Metall
wird der Dosierbehälter durch eine Druckleitung 10 mit einem Druckgas beaL-schlagt,
so ' 5 das flüssige Metall durch eine bis nahe zum Boden des Dosierbehälters 6 reichende
Steigleitung 11 aus dem Dosierbeilälter 6 herausgefördert wird.
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Am oberen Ende der Steigleitung 11 ist ein Rückschlagventil 12 angeordnet,
dcs nachfolgend näher erläutert wird. An das Rückschlagventil 12 schließt sich eine
nach oben abgehende Dosierleitung 13 an, die von einem Heizelement 14 umgeben ist
und mit einer Auslauföffnung 15 endet, aus der das flüssige Metall austritt. Die
Dosierleitung 13 ist durch eine - in der Fig. 1 nur sehr vereinfacht angedeutete
Halterung 16 gehalten und geführt und verläuft, wie crre Fig. 1 deutlich erkennen
läßt, auf ihrer ganzen Länge - mit Ausnahme eines kurzen abgewinkelten Abschnitts
unmittelbar vor der Auslaßöffnung 15 - ansteigend.
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Wie die Fig. 2 zeigt, besteht das Rückschlagventil 12 im wesentlichen
aus einem mit einer Durchlaßöffnung 17 versehenen Ventilsitz 18 und einer Ventilkugel
19, die sich infolge Schwerkraftwirkung auf die Durchlaßöffnung 17 setz beim Übertritt
von flüssigem Metall aus der Steigleitung 11 in die Dosierleitung 13 jedoch von
der Durchlaßöffnung 17 abgehoben wird. Der Ventilsitz 18 ist damit im wesentlichen
ringförmig ausgebildet, weist eine im wesenilichen halbkugelförmige Außenseite auf
und ist an seiner Innenseite nach unter konvergierend miteinander anschließenden
Hohlkegelabschnitten von unterschiedlichem Kegelwinkel ausgebildet. Im unteren Hohlkegelabschnitt
(von größerem Kegelwinkel) ist die Ventilkugel 19 geführt, während der obereX Hohikegelabschnitt
(mit kleinerem Kegelwinkel) eine umlaufende Dichtfläche bildet. Am unteren Ende
des Dosierrohrs 13 ist eine Endmuffe 21 angeschlossen, die eine der Dichtfläche
20 des Ventilsitzes 18 zugeordnete umlaufende Dichtfläche 22 aufweist, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel gleichfalls als Kugelflächenabschnitt ausgebildet ist, so daß
die Dosierleitung 13 gegenüber dem Ventilsitz 18 schwenkbar ist. In den Figuren
ist nicht dargestellt, daß die Dichtflächen 20, 22 auch aneinander angepaßt (d.
h. mit gleichem Kegelwinkel)
konisch ausgeführt sein können, so
daß sich eine streng koaxiale Anordnung von Dosierleitung 13 und Ventilsitz 18 ergibt
An der Oberseite des Dosierbehälters 6 ist ein die Öffnung der Steigleitung 11 umgebender,
nach oben geöffneter Aufnahmering 23 angeschlossen, der an seiner Innenseite 24
konisch konvergiert. Der Ventilsitz 18 ist in den Aufnahmerin<i 23 abdichtend
eingesetzt. Sowohl die Dichtflächen 20 und 22 an Dosierleitung 13 bzw. Innenseite
des Ventilsitzes 18 als auch die halbkugelige Außenseite 25 des Ventilsitzes 18
und die Innenwandung 24 des Aufnahmerings 23 sind so bemessen, daß die abdichtende
Anlage jeweils auf einem Berührdurchmesser erfolgt der kleiner ist als der öffnungsdurchmesser
des jeweiligen Innenkegels.
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An dem Ventilsitz 18 sind an gegenüberliegenden Seiten Anschlußlaschen
26 arigeschlossen, die je eine Führungsausnehmung 27 in Form eines senkrecht verlaufenden
Langlochs aufweisen. Mit der Dosierleitung 13 verbundene senkrechte Haltearme 28
tragen je einen horizontalen Haltebolzen 29, die je eine der Fij rungsausllehmungen
27 durchsetzene Der Ventilsitz 18 ist dadurch mit dem Dosierrohr 13 verbunden und
diesem gegenüber begrenzt höhenveränderlich, Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung
ist die Dosierleitung 13 von oben her lose auf das nach oben gewandt angeordnete
Rückschlagventil 12 aufgesetzt und von diesem abnehmbar. Das Rückschlagventil 12
seinerseits ist gleichfall, lose in <en Aufnahmering 23 eingesetzt und damit
auf den Dosierbehälter 6 abgestützt. Die Zuordnung- der beschriebenen Bauteile wird
durch Schwerkraftwir kung insbesondere durch das Gewicht der Dosierleitung aufrecht
erhalten, und die kugelgelenkartige Ausbildung der Dichtflächenpaare 20, 22 bzw.
24, 25 erlaubt eine Verschwenkung der Dosierleitung 13 gegenüber dem Dosierbehälter
6.
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Wird die osierleitung 13 - im Rahmen des durch die Führungsausnehmungen
27 und die Haltebolzen 29 gegebenen Höhenspiels - angehoben, so fließt das in dor
Dosierleitung 13 enthaltene flüssige Metall unter Umgehung von Rückschlagventil
12 uni Dosierbehälter 6 unmittelbar in die Metallschmelze 2 (vgl. Fig. 1) ab. Wird
die Dosierleitung 13 weiter angehoben, so kann sie zusammen mit dem Rückschlagventil
12 vollständig entnommen werden.