DE3012047C2 - Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metall, mit einem beheizbaren so 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 und wobei das Rückschlagventil aus einem Ventilsitz mit Durchlaßöffnung und aus einer im Ventilsitz angeordneten und die Durchlaßöffnung abschließenden Ventilkugel besteht.

Dosiereinrichtungen des vorstehend grundsätzlich beschriebenen Aufbaues dienen beispielsweise und vor allem dazu, in einer Metallgießerei das flüssige Metall chargenweise in jeweils vorbestimmter Dosierung aus dem Tiegel zu einer Gießeinrichtung, beispielsweise zur Druckkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine oder zur Gießform einer Gießvorrichtung zu fördern. Der Dosierbehälter ist dabei üblicherweise in die Metallschmelze eingetaucht. Das flüssige Metall tritt durch einen 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 und das flüssige Metall in vorbestimmter Menge durch die Dosierleitung abgegeben wird. Der Förderdruck kann auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch Schwerkrafteinwirkung, mittete eines im Dosierbehälter angeordneten Kolbens, mit eine. Kreiselpumpe od. dgl. oder pneumatisch durch Gasdruckbeaufschlagung erzeugt werden. Im Rahmen der Erfindung wird insbesondere von einer pneumatischen Förderung des flüssigen Metalls ausgegangen. Dosiereinrichtungen dieses grundsätzlichen Aufbaues sind in -erschiedenen Ausführungsformen bekannt (vgL die DE-AS 24 49 685, DE-AS 14 83 620, DE-AS 11 94 104). Die aus der Praxis bekannte, eingangs erläuterte Dosiereinrichtung, von der die Erfindung ausgeht, weist eine auf ganzer Länge ansteigend angeordnete und durch ein Rückschlagventil geschlossene Dosierleitung auf. Das Rückschlagventil verhindert einen Rückfluß des flüssigen Metalls aus der Dosierleitung nach dem Abschluß eines Dosiervorganges. Dadurch steht das flüssige Metall beständig in der ansteigend geführten Dosierleitung, so daß es im Laufe der Zeit zu Ablagerungen kommen kann, durch die der lichte Querschnitt der Dosierleitung mehr oder weniger zugesetzt wird. Überdies besteht bei dieser Dosiereinrichtung die Gefahr, daß das flüssige Metall in der Dosierleitung, insbesondere bei längeren Maschinenstillstandszeiten, überhitzt wird oder erkaltet, da die Beheizung der Dosierleitung sich wesentlich weniger genau kontrollieren läßt als die Beheizung des Tiegels selbst

Abgesehen von den zuvor erläuterten Problemen bei der bekannten Dosiereinrichtung, von der die Erfindung ausgeht, ist die bekannte Ausgestaltung des Rückschlagventils mit einem Ventilsitz mit Durchlaßöffnung und einer im Ventilsitz angeordneten V „niilkugel, die sich unter Schwerkraftwirkung abschließend auf die Durchlaßöffnung setzt und durch das aus dem Dosierbehälter unter Förderdruckbeaufschlagung austretende Metall angehoben wird, besonders vorteilhaft, da sie platzsparend, gedrungen und damit besonders stabil ist

Bei einer gattungsmäßig abweichenden, bekannten Dosiereinrichtung (vgl. die US-PS 26 21 365) sind mehrere die Metallschmelze führende Leitungen mit Kugelventilen gesichert. Diese Kugelventile weisen jeweils einen ringförmig mit kugelflächenförmiger Außenseite ausgebildeten Ventilsitz auf.

Schließlich ist aus dem Stand der Technik eine Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metall bekannt (vgl. die DE-OS 20 32 600) bei der ein beheizbarer Tiegel zur Aufnahme einer Metallschmelze und ein im Tiegel angeordneter Dosierbehälter vorgesehen sind. Der Dosierbehälter weist hier einen Einlaß für das flüssige Metall und eine nach oben abgehende Dosierleitung auf und ist mit einem Förderdruckgeber verbunden. Der Förderdruckgeber besteht bei dieser bekannten Dosiereinrichtung aus einer Pumpe mit einem Schaufelrad und einem Dosierbzw. Bemessungsventil mit einer Ventilbetätigung. Ein taktweiser Ausstoß von flüssigem Metall aus der Dosierleitung wird hier dadurch bewerkstelligt, daß bei beständig laufender Pumpe das Dosierventil taktweise geöffnet und wieder geschlossen wird. Über das Dosierventil wird in geschlossenem Zustand auch

gewährleistet, daß ein Kuokfluß von flüssigem Metall aus der Dosierleitung in die Metallschmelze nicht möglich ist Bei dem Dosierventil handelt es sich also nicht um ein Rückschlagventil.

Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Dosiereinrichtung der eingangs eriäutc-rrt und aus der Praxis bekannten Art in einfacher Weise die Möglichkeit einer Entleerung der Dosierleitung bei gleichzeitiger Verwirklichung einer platzsparenden und stabilen Konstruktion zu schaffen.

Die erfliidurigsgemäße Dosiereinrichtung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufg?±>e gelöst ist ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil nach oben gewandt angeordnet und die Dosierleitung von oben lose auf das Rückschlagventil aufsetzbar ist und daß der Ventilsitz an seiner Oberseite eine nach unten konvergierend ausgebildete umlaufende Dichtfläche und die Dosierleitung an ihrem unteren Ende eine der Dichtfläche am Ventilsitz zugeordnete, gleichfalls nach unten konvergierende umlaufende Dichtfläche aufweist Die Ausgestaltung des Rückschlagventils bei der aus der Praxis bekannten Dosiereinrichtung macht es notwendig, daß das Rückschlagventil nach oben gewandt angeordnet ist, da sich ansonsten die im Ventilsitz angeordnete Ventilkugel nicht unter Schwerkraftwirkung abschließend auf die Durchlaßöffnung setzen könnte. Auf dies nach oben gewandt angeordnete Rückschlagventil ist die Dosierleitung von oben lose aufsetzbar, so daß sie leicht abgenommen werden kann. Wird die Dosierleitung vom Rückschlagventil abgenommen, so fließt bereits bei einem ganz geringem Abstand das flüssige Metall aus der Dosierleitung unter Umgehung von Rückschlagventil und Dosierbehälter unmittelbar in die im Tiegel enthaltene Metallschmelze zurück, so daß die Dosierleitung entleert wird. Damit durch die Entleerungsmöglichkeit der Dosierleitung die konstruktive Ausgestaltung des Rückschlagventils nicht grundsätzlich geändert werden muß. sind die Dichtflächen am Ventilsitz und an der Dosierleitung ganz speziell ausgestaltet und angeordnet, so daß gleichwohl eine lose Aufsetzbarkeit der Dosierleitung auf das Rückschlagventil gewährleistet ist. Dadurch, daß der Ventilsitz an seiner Oberfläche eine nach unten konvergierend ausgebildete umlaufende Dichtfläche aufweist, ist gleichzeitig gewährleistet, daß sich die Ventilkugel unter Schverkraftwirkung, bschließend auf die Durchlaßöffnung zu setzen vermag.

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 einr 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.

Vorzugsweise sind die Dichtflächen von Ventilsitz und Dosierleitung .ineinander angepaßt kot.isch ausgebildet. Dadurch wird eine genaue koaxiale Zuordnung von Ventilsitz und Dosierteitung gewährleistet. Andererseits besteht auch die in vielen Fällen vorteilhafte Möglichkeit, eine der beiden Dichtflächen, beispielsweise die an der Dosierleitung vorgesehene Dichtfläche, als konvexen Kugelflächenabschnitt auszubilden, und die andere Dichtfläche, beijpielsweise also die Dichtfläche des Ventilsitzes, nach unten konvergierend, vorzugsweise konisch, auszubilden. Dadurch ist der ßerührungsdurchmesser der Dichtflächen kleiner als der Öffnungsdurchmesses· der konvergierenden DichtHiche. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine gegenseitige Schwenkung von Dosierleitung und Ventilsitz,

Um unter Umständen mögliche Stöpingen beim Aufioizt;:! jer Dosierleitung auf den Ventilsit? nach dem Entleeren zu vermeiden, empfiehlt es sich, eine entsprechende Einstellmöglichkeit des Ventilsitzes ίο vorzusehen. Dies läßt sich nach einer weiteren Lehre der Erfindung dadurch erweichen, daß der Ventilsitz ringförmig mit kugelflächeniörmiger, 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 Uurchlaßöffnung setzt Die Dosierleitung ist lose auf den Ventilsitz aufgesetzt der seinerseits lose auf dem Aufnahmering aufliegt wobei die ganze Anordnung durch Schwerkraftwirkung einwandfrei zusammengehalten wird. Für die Dosierleitung ist dabei selbstverständlich eine entsprechende Halterung bzw. Führung vorgesehen, was hier im einzelnen nicht erläutert werden muß. Es empfiehlt sich dabei, den Aufnahmering an seiner Innenseite nach unten konvergierend, vorzugsweise konisch, auszubilden, wobei der Ventilsitz auf einem gegenüber dem Öffnungsdurchmesser des Aufnahmeringes kleineren Berührungsdurchmesser an der Innenseite des Aufnahmeringes 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 Innenraurn bietet. Das führt zu einer platzsparenden gedrungenen und damit besonders stabilen Anordnung.

In 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 !äßt. Zugleich besteht damit die häufig erwünschte Möglichkeit, die Dosierleitung zur Einstellung auf die nachgeschaltete Gießeinrichtung gegenüber dem Dosierbehälter zu verschwenken.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführu.igsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung ein Auüführungsbeispiel einer Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metall und

Fig. 2 ausschnittweise, vergrößert und mit Schnitt den Gegenstand nach F i g. 1.

Die in Fig. 1 in ihrem grundsätzlichen Aufbau dargestellte Dosiereinrichtung dient zum chargenweise dosierten Fördern von flüssigem Metall au« einer in einem beheizbaren Tiegel 1 enthaltenen Metallschmelze in die Druckkammer 3 einer im übrigen nicht dargestellten Kaltkammer-Druckgießmaschine. Der Tiegel 1 ist in einer Heizeinrichtung 4 angeordnet, durch die die Mi-'nllschmeb.e 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 Uosierbehälter 6 weist an seiner Unterseite einen Einlaß 7 auf, der mit einem Rückschlagventil 8 versehen ist. Das Rückschlagventil 8 und seine Halterung 9 sind in der DE-AS 24 49 685 ausführlich beschrieben und brauchen daher nicht im einzelnen erläutert zu werden.

Durch 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 beaufschlagt, so daß das flüssige Metall durch eine bis nahe zum Boden des Dosierbehälters 6 reichende Steigleitung Il aus dem Dosierbehälter 6 herausgefördert wird.

Am oberen Ende der Steigleitung 11 ist ein Rückschlagventil 12 angeordnet, das 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 Äusiauöffriurig 15 eiidei, äü5 der dä5 flüssige Mets!! austritt. Die Dosierleitung 13 ist durch eine — in F i g. I nur sehr vereinfacht angedeutete Halterung 16 gehalten und geführt und verläuft, wie Fig. I deutlich erkennen läßt, auf ihrer ganzen Länge — mit Ausnahme eines kurzen abgewinkelten Abschnitts unmittelbar vor der Auslaßöffnung 15 — ansteigend.

Wie 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 setzt, beim Übertritt von flüssigem Metall aus der Steigleitung 11 in die Dosierleitung 13 jedoch von der Durchlaßöffnung 17 abgehoben wird. Der Ventilsitz 18 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet, weist eine im wesentlichen halbkugelförmige Außenseite auf und ist an seiner Innenseite nach unten konvergierend mit aneinander anschließenden Hohlkegelabschnitten von unterschiedlichem Kegelwinkel ausgebildet. Im unteren Hohlkegelabschnitt (von größerem Kegelwinkel) ist die Ventilkugel 19 geführt, während der obere Hohlkegelabschnitt (mit kleinerem Kegelwinkel) eine umlaufende Dichtfläche 20 bildet. Am unteren Ende der Dosierleitung 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 auch aneinander angepaßt (d. h. mit gleichem Kegelwinkel) konisch ausgeführt sein können, so daß sich eine streng koaxiale Anordnung von Dosierleitung und Ventilsitz ergibt.

An der Oberseite des Dosierbehälters 6 ist ein die Öffnung der Steigleitung Il umgebender, nach oben geöffneter Aufnahmering 23 angeschlossen, der an seiner Innenseite 24 konisch konvergiert. Der Ventilsitz 18 ist ringförmig mit einer kugelflächenförmigen Außenseite 25 ausgebildet und in den Aufnahmering 23 abdichtend eingesetzt. Die Dichtflachen 20 und 22 an der Dosicrleitung H bzw. der Innenseite des Ventilsitzes 18. die Außenseite 25 des Ventilsitzes 18 und die Innenseite 24 des Aufnahmeringes 23 sind so bemessen, daß die abdichtende Anlage jeweils aiif einem Berührungsdurchmesser erfolgt, der kleiner ist als der Öffnungsdurchmesser des jeweiligen Innenkegels.

An dem Ventilsitz 18 sind an einander gegenüberliegender! Seiten Anschlußlaschen 2S vorgesehen, die je eine Führungsausnehmung 27 in Form eines senkrecht verlaufenden Langloches aufweisen. Mit der Dosierleitung 13 verbundene senkrechte Haltearme 28 tragen je einen horizontalen Haltebolzen 29, die je eine der Führungsausnehmungen 27 durchsetzen. Der Ventilsitz 18 ist dadurch mit der Dosierleitung 13 verbunden und dieser gegenüber begrenzt höhen veränderlich.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung ist die Dosierlv.'.ung 13 von oben her lose auf das nach oben gewandt angeordnete Rückschlagventil 12 aufgesetzt und von diesem abnehmbar. Das Rückschlagventil 12 seinerseits ist gleichfalls lose in den Aufnahmering 23 eingesetzt und damit auf dem Dosierbehälter 6 abgestützt. Die Zuordnung der beschriebenen Bauteile wird durch Schwerkraftwirkung insbesondere durch das Gewicht der Dosierleitung 13 aufrecherhalten. Die kugelgelenkartige Ausbildung den Dichtflächenpaare 20, 22 bzw. 24, 25 erlaubt eine Verschwenkung der Dosierleitung 13 gegenüber dem Dosierbehälter 6. Wird die Dosierleitung 13 — im Rahmen des durch die Führungsausnehmungen 27 und die Haltebolzen 29 gegebenen Höhenspieles — angehoben, so fließt das in der Dosierleitung 13 enthaltene flüssige Metal! unter Umgehung von Rückschlagventil 12 und 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 abgenommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. 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 und wobei das Rückschlagventil aus einem Ventilsitz mit Durchlaßöffnung und aus einer im Ventilsitz angeordneten und die Durchlaßöffnung abschließenden Ventilkugel besteht dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (12) nach oben gewandt angeordnet und die Dosierleitung (13) von oben lose auf das Rückschlagventil (12) aufsetzbar ist und daß der Ventilsitz (18) an seiner Oberseite eine nach unten konvergierend ausgebildete umlaufende Dichtfläche (20) und die Dosierleitung (13) an ihrem unteren Enae eine der Dichtfläche (29) am Ventilsitz (18) zugeordnete, gleichfalls nach unten konvergierende umlaufende Dichtfläche (22) aufweist.

2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen von Ventilsitz und Dosierleitung aneinander angepaßt konisch ausgebildet sind.

3. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (22) an der Dosierleitung (O) als konvexer Kugelflächenabschnitt ausgebildet ist.

4. Dosierei' -ichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet,^aB der Ventilsitz (18) ringförmig mit kugelflächenlörmiger Außenseite (25) ausgebildet und in einem an den Dosierbehälter (6) angeschlossenen und nach oben geöffneten Aufnahmering (23) eingesetzt ist.

5. Dosiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmering (23) an seiner Innenseite (24) nach unten konvergierend ausgebildet ist und der Ventilsitz (18) auf einem gegenüber dem Öffnungsdurchmesser des Aufnahmeringes (23) kleineren Berührdurchmesser an der Innenseite (24) des Aufnahmeringes (23) anliegt.

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