DE3023563C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Verwendung dieser Vorrichtung bei einem kippbaren Schmelzofen.

Die Erfindung betrifft vor allem eine Vorrichtung zum Beladen und zum Entladen eines kippbaren Schmelzofens mit entfernbarem Tiegel. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere be­ stimmt einerseits, um in einem solchen Ofen einen zylindrischen Tiegel, der ein kompaktes, zylindrische Form aufweisendes Schmelz-Füllgut aufweist, in Lage zu bringen und andererseits, um den Tiegel zu entfernen. Sie ist insbesondere angebracht, wenn der Ofen zu einer Schmelzanordnung und Vakuum- Gießanordnung gehört. Die Erfindung betrifft auch eine Schmelz- und Vakkum-Gießanordnung, die mit einer solchen Vorrichtung versehen ist.

Es sind Fusions- und Vakuum-Gießanordnungen bekannt, die mit einer Vorrichtung zum Beladen (Beschicken) und zum Entfernen versehen sind, die das Arbeiten durch eine Schleusenkammer ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist daher auf:
Eine Lade-Schaufel in Form einer Rinne mit laufendem Querschnitt in Form eines Kreissegmentes (sich laufend ändernder Querschnitt) zum einerseits Einführen des Tiegels und des Füllguts durch die Schleusenkammer in den in hori­ zontale Lage gekippten Ofen und andererseits zum Entfernen des Tiegels nach dem Gießen,
einen geradlinigen Schaft, an dessen Ende die Schaufel befestigt ist, wobei der Schaft und die Schaufel im wesent­ lichen koaxial sind,
eine Einrichtung, um den Schaft horizontal in Ausrichtung mit dem in horizontale Lage gekippten Ofen zu halten, und schließlich eine Einrichtung, um den Schaft in Form einer Translationsbewegung in Richtung seiner Achse zu Verschieben, wodurch es möglich ist, daß die Vorrichtung die Schaufel von dem in horitontaler Lage gekippten Ofen entfernt, dort den Tiegel und das Füllgut anordnet und den Tiegel in den Ofen einführt oder ihn aus diesem ent­ fernt.

Bei einer herkömmlichen Vorrichtung dieser Art ist der Radius des laufenden Querschnitts der Schaufel zumindest gleich dem halben äußeren Durchmesser des Tiegels derart, daß die Schaufel den beladenen oder nicht beladenen Tiegel aufnehmen kann. Der Schaft ist aufgebohrt und nimmt in seiner Bohrung eine geradlinige Stange auf, die im wesent­ lichen länger als der Schaft ist, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung aufweist, damit durch Verschieben diese Stange in die Schaufel eindringen kann und um diese momen­ tan in fester Lage in dem Raum zu halten, um das Füllgut und den Tiegel zum Boden des Ofens im Verlauf der Entfer­ nung der Schaufel zu stoßen trotz der Reibung, die diese am Tiegel ausübt.

Diese Vorrichtung ist zwar für ihren Zweck geeignet, weist jedoch den besonders störenden Nachteil auf, daß, wenn der Tiegel zerbrechlich oder kostspielig ist, der Tiegel einer erheblichen Reibung beim Entfernen der Schaufel nach der Beladung und beim Eingriff der Schaufel vor der Entfernung des Tiegels unterliegt, wobei darüber hinaus während der Entfernung der Schaufel, der Tiegel aus einer geringen Höhe auf die Wand des Ofens herabfällt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung dieser Nachteile, eine derartige Beschädigungen vermeidende Vor­ richtung anzugeben.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei quasi allen Manipulationen wird der Tiegel nicht mehr durch Ruhen über seine Außenwand, sondern durch hängende Anordnung an seiner Innenwand transportiert und zwar ent­ weder an dem in der Schaufel angeordneten Füllgut oder an der Rückseite der Schaufel.

Die Erfindung gibt eine Vorrichtung zum Beladen und zum Entladen eines kippbaren Schmelzofens mit entfernbarem Tiegel an, der insbesondere einerseits eine Schaufel in Form einer Rinne mit kreisförmigem Querschnitt in Form eines Kreissegmentes enthält, die zum Einführen des Tiegels und eines kompakten zylindrischen Schmelz-Füllgutes in den in horizontale Lage gekippten Ofen bestimmt ist, sowie andererseits einer Einrichtung zur Translationsbewegung der Schaufel. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Innenradius des Querschnitts der Schaufel zumindest gleich dem halben Durchmesser des zylindrischen Füllguts und dessen Außenradius höchstens gleich dem halben inneren Durch­ messer des Tiegels ist und daß werter eine Einrichtung zur Drehung der Schaufel um ihre Achse vorgesehen ist. Die Erfindung ist insbesondere bei Schmelz- und Vakuum- Gießanordnungen verwendbar zur Erzeugung von Gußstücken hoher Qualität.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels bei einer Vakuum-Anordnung näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 in Aufsicht ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Teil-Aufsicht des gleichen Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 den Schnitt x-x′ in Fig. 2,

Fig. 4A, 5A, 6A und 7A schematisch Teil-Längsschnitte des Ausführungsbeispiels der Vakuum-Anordnung während verschiedener Betriebsphasen,

Fig. 4B, 5B, 6B und 7B schematisch Querschnitte entsprechend den Ebenen y-y′ in den Fig. 4A, 5A, 6A bzw. 7A.

Zunächst seien simultan die Fig. 1, 2 und 3 betrachtet. Es handelt sich um beliebig vereinfachte Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der ausnahmslos kein Zubehör dargestellt ist wie Abdichtungen, Einspann-Befesti­ gungs- und Verriegelungs-Glieder, Schmierungsglieder, An­ schlagglieder, Sicherheitseinrichtungen usw., deren Ausbil­ dung jedem Fachmann geläufig sind. Wegen der gleichen Ver­ einfachung sind die dargestellten Steuerungen manuell, können jedoch in mehr oder minder großem Ausmaß automati­ siert sein.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen insgesamt bzw. teilweise die Vorrichtung 10, wobei eine Schaufel 11 stets entweder in einer Schleusenkammer 20 oder in einem Gieß- und Schmelz- Raum 30 unter Vakuum angeordnet ist, wobei hier lediglich dessen vertikale Wand 31 und dessen Durchtrittsöffnung 32 dargestellt sind.

Die Schaufel 11 ist eine Rinne mit laufendem Querschnitt in Form eines Kreisbogens. Insbesondere besitzt sie die Form eines Zylinderkeils. Der Innenradius des laufenden Querschnitts ist zumindest gleich dem halben Durchmesser eines kompakten zylindrischen Gieß-Füllguts L (Charge; beispielsweise ein Barren) und der Außendurchmesser dieses laufenden Querschnitts ist höchstens gleich dem halben Innendurchmesser eines Tiegels C. Die Schaufel 11 ist von einem der Enden eines Manipulations-Schaftes 12 getragen, der zylindrisch und geradlinig ist. Die Schaufel 11 und der Schaft 12 sind koaxial. Der Schaft 12 ist aus­ gebohrt. Eine zylindrische Stange 13, die wesentlich länger als der Schaft 12 ist, kann in der Bohrung gleiten, wobei eines ihrer Enden in der Achse der Schaufel 11 mün­ det.

Eine Schleusenkammer 20 weist auf:

Einen Schleusenkörper 21 in Form eines Behälters mit zylin­ drischem Boden eines Radius, der deutlich größer als der halbe Außendurchmesser des Tiegels C ist und mit einer Länge, die ausreicht, damit der Tiegel C hinter der Schaufel 11 angeordnet sein kann;
eine Lade- und Entlade-Tür 22, die in Fig. 1 geöffnet und in den Fig. 2 und 3 geschlossen dargestellt ist;
ein Isolier- oder Abtrennventil 23 (beispielsweise ein Membranventil), das das Öffnen und das Schließen des Durch­ tritts zwischen dem Schleusenkörper 21 und dem Raum 30 ermöglicht, wobei das Ventil 23 in Fig. 1 geöffnet und in Fig. 2 geschlossen dargestellt ist;
einen Ring 24, der gleichzeitig der Verschließen des Endes der Schleusenkammer 20, das dem Raum 30 entgegengesetzt ist, und die Führung des Schaftes 12 sicherstellt.

Der Schaft 12 ist ebenfalls mittels einer Bohrung geführt, die in der zentralen Hülse 14 eines Schlittens 15 vorgesehen ist, der seinerseits durch zwei parallele zylindrische Schienen 16 gesichert und in Translationsbewegungen geführt ist. Diese beiden Schienen 16 sind an ihren Enden einerseits an der Flanke des Ringes 24 und andererseits an einem Flansch 17 gesichert. Eine in diesem vorgesehene Bohrung gibt den Durchtritt des Endes der Stange 13 frei, das dem entgegengesetzt ist, das in der Schaufel 11 mündet.

Die beiden Schienen 16 sind vorzugsweise in der gleichen Horizontalebene angeordnet, auch wenn Fig. 1 sie in der gleichen Vertikalebene zeigt, um deren Darstellung zu vereinfachen.

Fig. 1 zeigt weiter einerseits einen Griff 18, der mit dem Schaft 12 einstückig ist, zur Manipulation der Schaufel 11 mittels des Schafts 12 und andererseits zwei Einspannglieder. Eines davon ist durch eine Einspannschraube 121 dargestellt, die mit dem Ring 24 zusammenwirkt, um den Schaft 12 in Lage zu halten, und das andere ist durch eine Einspannschraube 131 dargestellt, die mit dem Flansch 17 zusammenwirkt, um die Stange 13 in Lage zu halten. Der Schaft 12 und die Stan­ ge 13 können auf diese Weise unabhängig voneinander ver­ schoben oder gesichert werden.

Um eine begrenzte Winkelbewegung oder -Verschiebung der Schaufel in der Vertikalebene zu erreichen:

• - ist das Abtrennventil 23 gegenüber der Öffnung 32 mittels einer Einrichtung zur Horizontalverschwenkung 33 gehalten, die an der Wand 31 befestigt ist, sowie mittels einer Ein­ spanneinrichtung, die durch einen Hub- oder Hydraulikzylinder 34 dargestellt ist, wobei der Durchtritt zwischen dem Abtrenn­ ventil 23 und der Öffnung 31 von dem Außenraum durch einen Faltenbalg 35 isoliert bzw. getrennt ist, und
• - ist die Winkelbewegung mittels eines Gliedes wie eines am Boden oder der Basis des Ofens befestigten Hubzylinders oder Hydraulikzylinders 25 gesteuert.

Die Glieder 18, 25, 33, 34, 121 und 131 sind weitgehend vereinfacht dargestellte Wiedergaben von Einrichtungen, die die Manipulation (Handhabung) und das Sicherstellen (Sichern) des Schaftes 12 und damit der Schaufel 11 und der Stange 13 ermöglichen. In der Praxis können sie vorteil­ haft durch kompliziertere Glieder bzw. Einrichtungen er­ setzt sein, die die gleichen Wirkungsweisen in mehr oder weniger automatischer Weise erreichen und die darüber hinaus Sicherheitsfunktionen erfüllen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen insbesondere die relativen Lagen in der Schleusenkammer 20 von der Schaufel 11, dem Füllgut L und dem Tiegel C vor dem Einführen in den Raum 30. Bei geschlossenem Ventil 23 und offener Tür sind das Füll­ gut L in die Schaufel 11 und der Tiegel C vor dem Füllgut L und der Schaufel 11 angeordnet worden. Der Tiegel C wird beispielsweise mittels Schrauben 26 zentriert, die in dichter Weise in der Basis des Schleusenkörpers 21 einschraubbar sind. Die Tür 22 wird geschlossen, und es wird in der Schleusenkammer 20 mittels nicht dargestellter Rohrleitungen ein Vakuum erreicht.

Es zeigt sich, daß, wenn das Ventil 23 geöffnet wird, die Translationsbewegung der Schaufel 11 die Schaufel 11 und das Füllgut L in den Tiegel C eingeführt und daß dieser, von den Schrauben 26 gelöst, in den Raum 30 dadurch eindringt, daß er am oberen Teil des Füllguts L hängend angeordnet ist.

Die folgenden Figuren zeigen bestimmte Phasen der Beladung oder Entladung im Inneren des Raums 30. Außer dem Ofen F, der bisher noch nicht dargestellt worden ist, der Schmelz- und Vakuum-Gießanordnung sind weiter dargestellt die Schaufel 11 und das Vorderende des Schaftes 12 und der Stange 13. Weiter sind in den meisten Figuren auch der Tiegel C und das Füllgut L dargestellt.

Der Ofen F ist offensichtlich ein kippbarer Ofen mit Widerstands- oder mit Induktionsheizung mit entfernbarem Tiegel. Es ist stets in in horizontale Lage gekippter Stellung dargestellt, wobei die Öffnung zur Durchtritts­ öffnung 32 gerichtet ist. In den Fig. 4A und 4B wird die Schaufel 11 mit noch nach unten gekehrter Rückseite zum Boden des Ofens F gestoßen und trägt noch das Füllgut L und über dieses den Tiegel C.

In den Fig. 5A und 5B befindet sich die Schaufel 11 während der Schwenkbewegung um ihre Achse. Das Füllgut L ist sanft gegen die Innenwand des Tiegels C gekippt, während dieser hängend angeordnet bleibt, jedoch nicht mehr durch das Füllgut L, sondern durch die Rückseite der Schau­ fel 11.

In den Fig. 6A und 6B befindet sich die Schaufel 11 während der Herausführung. Die Stange 13 ist mittels des Glieds 131 (Fig. 1) blockiert und hält das Füllgut L und den Tiegel C gegen den Boden des Ofens F. Die Schaufel 11 ist mit nach oben gerichteter Rückseite während der Herausführbewegung, wobei der Tiegel C bald zum Ruhen in den Ofen F kommt. Wegen des zwischen dem Tiegel C und dem Ofen F vorzusehenden Spiels fällt der Tiegel über eine sehr geringe Höhe ab, wobei jedoch der Stoß unbedeutend ist. Dabei kann im übrigen die Schaufel 11 mittels der Hubzylindereinrichtung 25 (Fig. 1) leicht nach unten geneigt werden, um den Tiegel C im Ofen F vor der vollständigen Entfernung der Schaufel 11 sanft abzulegen. Wenn diese aus dem Ofen F entfernt ist, wird das Ventil 23 (Fig. 1) geschlossen, wobei nun der Ofen F in die vertikale Lage zurückgebracht werden und der Schmelzbetrieb ausgelöst werden kann.

Schließlich zeigen die Fig. 7A und 7B, wie die Schaufel 11 arbeitet, um aus dem Ofen F einen benutzten Tiegel zu entfernen. Sie ist mit nach oben gerichteter Rückseite angeordnet, wobei eine geringe Verschiebung nach unten mittels des Hubzylinders 25 ausgeübt ist, damit sie in den Tiegel C eindringen kann. Es folgt nun eine geringe Ver­ schiebung nach oben, um den Tiegel C hängend anzuordnen und vom Ofen F zu lösen, wobei sie nun mit dem Tiegel C durch die Öffnung 32 herausgeführt werden kann.

Die Vorrichtung zum Beladen gemäß der Erfindung ist ins­ besondere verwendbar bei einer Anordnung zur gesteuerten Erstarrung. Es ist nämlich bekannt, daß während des ersten Gusses der Tiegel, in dem das Füllgut geschmolzen ist, "passiviert" und daß sich anschließend die Eigenschaften des Tiegels ändern. Wegen der erheblichen Bedeutung der Repro­ duzierbarkeit für Stücke hoher Qualität, die durch das Verfahren gesteuerte Erstarrung erhalten werden, ist es häufig erwünscht, nicht nur einen Guß pro Tiegel durchzu­ führen. Die Manipulation eines zerbrechlichen Tiegels wird dadurch sehr wesentlich, weshalb die erfindungsgemäße Vorrichtung folglich zu erheblichen Zeiteinsparungen bei­ tragen kann.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Anordnen eines kompakten zylindrischen Füllguts in einem Schmelzofen mit entfernbarem zylindrischem Tiegel, mit
einer Lade-Schaufel in Form einer Rinne mit laufendem Quer­ schnitt in Form eines Kreisbogens zur Einführung des Tiegels und des Füllguts in den in horizontale Lade-Lage gekippten Ofen und zum Enfernen des Tiegels nach dem Gießen,
einem geradlinigen Schaft, an dessen Ende die Schaufel be­ festigt ist, wobei der Schaft und die Schaufel im wesentlichen koaxial sind,
eine Einrichtung, um den Schaft horizontal in Ausrichtung mit dem in die horizontale Lage gekippten Ofen zu halten,
eine Einrichtung, um den Schaft gemäß einer Tranlationsbewe­ gung in Richtung seiner Achse zu verschieben,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenradius des laufenden Querschnitts der Schaufel (11) zumindest gleich dem halben Durchmesser des Füllguts (L) und ihr Außenradius höchstens gleich dem halben inneren Durchmesser des Tiegels (C) ist,
daß die Vorrichtung (10) weiter eine Einrichtung aufweist, um bei dem Schaft (12) eine Drehbewegung um seine Achse zu erteilen derart, daß es möglich ist, das Füllgut (L) in der Schaufel (11) anzuordnen, das Füllgut (L) und die Schaufel (11) durch den Tiegel (C) zu bedecken und, wenn die Schaufel (11), das Füllgut (L) und der Tiegel (C) in den Ofen (F) eingeführt sind, ohne wesentlichen Stoß den Tiegel (C) und das Füllgut (L) durch Drehung der Schaufel (11) auszukippen bzw. zu entleeren,
daß der Schaft (12) ausgebohrt ist und in seiner Bohrung eine geradlinige Stange (13) aufnimmt, die wesentlich länger als der Schaft (12) ist, wobei die Vorrichtung (10) weiter eine Einrichtung aufweist, um die Stange (13) in die Schaufel (11) durch Verschieben eindringen zu las­ sen und um momentan die Stange (13) in fester Lage in dem Raum zu halten, um das Füllgut (L) und den Tiegel (C) zum Boden des Ofens (F) während der Entleerung der Schaufel (11) zu stoßen, und
daß weiter eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Schaft (12) eine vertikale Winkelbewegung um eine horizontale zum Schaft (12) senkrechte Achse mit Abstand von der Schaufel (11) und hinter dieser zu erteilen derart, daß die Schaufel (11) den Tiegel (C) leicht anhebt, um ihn ohne Reibung in den Ofen (F) einzuführen und ihn ohne Reibung aus diesem zu entfernen.

2. Verwendung der Vorrichtung zum Inlagebringen des Füllgutes nach Anspruch 1 bei einer Schmelz- und Vakuum- Gießanordnung mit einem Vakuumraum, einem kippbaren Schmelzofen mit entfernbarem zylindrischen Tiegel und einer Beladungs- und Entladungs-Schleusenkammer, die horizontal zum in horizon­ tale Lage gekippten Ofen ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) außerhalb des Raums (30) der Schleusenkammer (20) und dem Ofen (F) gegenüberliegend angeordnet ist.