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Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die bauliche Gestaltung
von technologischer Gießerelausrüstung und betrifft insbesondere Einrichtungen zum
Schleuderguß. Mit größtem wirtschaftlichen Nutzeffekt kann die Dinrichtung im Maschinenbau
sowie in einigen anderen Industriezweigen zur Herstellung von Erzeugnissen aus Eisen-
und Buntmetallen sowie Glas-, Kunst- und keramischen Stoffen im Schleudergießverfahren
verwendet werden. Ungeachtet dessen, daß der Schleuderguß relativ lange bekannt
ist und eine-breite Verwendung gefunden hat, sind bis heute die Schwierigkeiten
nicht beseitigt 9 welche bei der Formfullung und bei der präzisen Dosierung der
Schmelze entstehen. Von der Aktualität dieses Problems zeugt indirekt die Tatsache,
daß in der letzten Zeit in verschiedenen Ländern eine bedeutende Anzahl von Erfindungen
zur Vervollkommnung der Einrichtungen zum Schleuderguß gemacht worden sind. Nichtsdestoweniger
wird in einigen Betrieben bis heute noch die manuelle FormfUilung bevorzugt, wobei
die Schmelze von oben aus einer Gießpfanne, die als volumetrischer Dosierer dient,
gegossen wird.
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Dadurch ist es möglich, die Schmelzmengen verhältnismäßig genau zu
dosieren, es erfordert keine spezie1le AusrUstung, schließt die Krustenbildung auf
der Außenoberfläche der Gießform aus, wirkt sich jedoch als arbeitsaufwendlg und
unproduktiv aus.
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Es sind auch Einrichtungen bekannt, welche den Vorgang der Schmelzezuteilung
und der FormfUllung zu mechanisieren und
in einem gewissen Maße
zu automatisieren erlauben. Insbesondere zum ist eine Einrichtung Schleuderguß bekannt,
welche eine um die senkrechte Achse rotierende Gießform enthält, deren Boden einen
koaxialen Eingußkanal aufweist (s. FR-PS 1587187).
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Unmittelbar an den. unteren Teil des Eingußkanals ist ein Steigrohr
angeschlossen, welches On die Schmelze eingetaucht ist, die sich im Zuteilungstiegel--
befindet. Zur Förderung der, Schmelze durch den im Inneren des Steigrohres verlaufenden
Kanal wird eine Elektromagnet- bzw. eine Vakuumpumpe verwendet.
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Bei der Füllung der Gießform mit der Schmelze beginnt, das GußstUck
von dessen Randpartien an zu erstarren. Gleichzeitig' wird es mit Schmelze gespeist,
die im Steigrohr enthalten ist. Da das Rohr einen Kanal von großem Querschnitt sowie
eine wärmeisolierte Auskleidung aufweist, erstarrt diese Schmelze zuletzt, indem
sie den Steiger bildet. Es ist vollkommen klar, daß der Steiger am Fertigerzeugnis
zu entfernen ist, und dies ist mit zusätzlichem Arbeitsaufwand sowie mit unwiderruflichen
Verlusten an technologischen Rohstoffen verbunden. Darüber hinaus sind Elektromagnetpumpen
beim Kunststoff- und Glasvergießen sowie beim Vergießen von keramischen Werkstoffen
nicht verwendbar, und Vakuumpumpen sind beim Vergießen von Werkstoffen mit großer
Dichte uneffektiv.
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Es ist ferner eine Einrichtung zum Schleuderguß bekannt, bei welcher
die Benutzung der Zentrifugaikräfte zur Förderung der Schmelze in die Gußform vorgesehen
ist (s. UdSSR-Urheberschein 520181). Diese Einrichtung enthält eine um die senkrechte
Achse rotierbare Gießform, die einen Boden mit einer koaxialen Durchgangsöffnung
aufweist. Am Eingang der Öffnung ist eine in die Schmelze teilweise einzutauchende
Vorrichtung angebracht, welche zur Förderung der Schmelze in die Gießform dient.
Die Vorrichtung zur Förderung der Schmelze ist in Form einer am Boden befestigten
Kegelbllchse ausgefUhrt, welche einen von unten nach oben hin sich aufweitende Innenkanal
aufweist.
Die Gießform und die Kegelbüchse sind mit einem Drehantrieb und einem Antrieb zur
Senkrechtverstellung gekoppelt. Indem die Rotiergießform gesenkt wird, wird die
KegelbUchse in die Schmelze, eingetaucht. Dabei steigt die Schmelze unter Einwirkung
der Zentrifugalkräfte Uber den Innenkanal der Kegelbüchse und füllt'die Gießform
aus. Danach wird die Gießform samt Kegelbüchse angehoben. Dabei fließt der größte
Teil der Schmelze aus der Kegelbüchse in den Zuteilungstiegel hinunter.
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Ein Teil der Schmelze bleibt jedoch unvermeidlich in der Kegelbüchse
zurück, wodurch die Dosierungsgenauigkeit gesenkt und, Steigerbildung verursacht
wird. Es ist völlig klar, daß die Steigerentfernun1, zusätzlichem Arbeitsaufwand
sowie unwiderruflichen Verlusten an technologischen Rohstoffen verbunden ist. Außerdem
ist es bei der Verwendung der vorstehend bescllriebenen Einrichtung nicht zu vermeiden,
daß Schlacke in die Gießform gelangt, was sich auf die Qualität der Gußstücke negativ.
auswirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Schleuderguß
zu entwickeln, in welcher die Vorrichtung zur Förderung der Schmelze derartausgeführt
ist, daß Steigerbildung sowie das, Gelangen von Schlacke in die Gießform vermilden
werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer Einrichtung zum Schleuderguß,
enthaltend eine um die senkrechte Achse rotierbare Gießform, die einen Boden mit
einer koaxialen Durchp.'ngsöffnung aufweist, eine in die Schmelze teilweise einzut-tuchende
Vorrichtung zur Förderung der Schmelze in die erwähnte,'Gießform, welche am Eingang
der im Boden ausgeführten Öffnung angebracht ist, einen mit der Gießform und der
Vorrichtung zur Förderung der Schmelze gekoppelten Drehantrieb sowie einen Antrieb
zur Senkrechtverstellung der Gießform und der Vorrichtung zur Förderung der Schmelze,
erfindungsgemäß die
Vorrichtung zur Forderung der Schmelze in Form
eines helikoidal ausgestalteten Bauslementes ausg@führt und in der Öffnung des erwähnten
Bodens koaxial angeordnet ist, wobei der Unterteil des Bauelementes unter dem Boden
der Gießform herausragt, Dadurch wird es möglich, die Leibung der im Boden enthaltenen
Öffnung senkrecht atiszuführen. Wander senkrechten Leibung der Öffnung bleibt die
Schm'elze beim Anheben der Gießform nicht haften, wodurch' die Steigerbildung vermieden
wird, Es ist auch zu erwähnen, daß beim Eintauchen der Gießform in die Schmelze
c.er untere Teil des rotierenden Bauelementes mit der Schmelze in Berührung tritt,
die Schlacke zur Seite schleudert und die Oberfläche der Schmelze freilegt. Auf
diese Weise wird die Moglichkeit ausgeschlossen, daß Schlacke in'die Gießform p"elangt,
was sich auf die Qualität der Gußstücke günstig aus-, wirkt.
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Es ist zweckmäßig, das helikoidal ausgestaltete Bauelement in Form
einer Schnecke auszuführen.
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Die besten Ergebnisse werden erreicht, wenn das Verhältnis der Wuerschnitte
der Schnecke zum Querschnitt der Öffnung im Gießformboden gleich 0,1 bis 1 ist.
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Kostruktionsgemäß ist die Modifikation der Einrichtung am einfach-sten,
bei der das Bauelement in Form einer schneckenförmigen Platte ausgefUhrt ist, die,
ihrem Wesen nach, eine Schnecke darstellt.
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Bei bedeutender Gießformhöhe ist es zweckmäßig, wenn die Schnecke
eine Länge hat, die der Höhe der Gießform gleich ist, Dadurch wird es möglich, bei
der Gießformfüllung die Schmelze auf der gesamten Innenfläche der Gießform gleichmäßig
zu verteilen.
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Eine hohe Schneiligkeit der Formfüllung wird bei einer Modifikation
der Einrichtung gewährleistet, bei der das Schnecke
flügeiblatt
in Form eines Rohres mit geöffneter unterer und oberer Stirnfläche ausgeführt ist.
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Eine hohe Leistungsfähigkeit wird auch bei einer Modifikation der
Einrichtung erreicht, bei der die Schnecke mehrgängig ausgeführt ist.
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Es. ist festgestellt worden, daß die bevorzugte Anzahl der Schneckenflügelblätter
2 bis 6 Gängen entspricht.
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Es ist zweckmäßig, wenn die Schnecke hohl ausgeführt und mit Kältemittel
gefüllt wird. Dadurch wird es möglich, die Temperatur auf der Gesamtlänge der Schnecke
auszugleichen und die Verformung bzw. den Bruch der letzteren infolge thermischer
Spannungen zu vermeiden. Darüberhinaus wird dann die Möglichkeit gesichert, die
Schnecke aus billigem Konstruktionsstahl herzustellen und diese bei der Herstellung
von St.,ahlgußstUcken zu verwenden.
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Es ist festgestellt worden, daß in den Gußstücken keine Seigerungen
auftreten, wenn sich die Gießform und die Schnecke mit unterschiedlichen Geschwindigke.ten
drehen. Demgemäß ist es sinnvoll, die Schnecke und die Gießform mit dem Drehatrieb
über ein Differentialgetriebe zu koppeln.
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Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die Schnecke und die Gießform
an den Enden koaxialer Ausgangswellen eines'Differentialuntersetzungsgetriebes befestigt
werden, dessen Eingnngsweile mit dem Drehantrieb gekoppelt ist.
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cst Ergebnisse werden erreicht, wenn das Differentialuntersetzungsgetriebe
ein Ubersetzungsverhäl tnis besitzt, durch welches das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit
der Schnecke und der Gießform in einem Bereich von 1 bis 2 gew.ihrleistet wird.
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Konstruktionsgemäße Einfachheit weist eine Modifikation der
Einrichtung
auf, bei--welcher das Bauelement mit der nach einem Drall profilierten Oberfläche
mit der Gießform starr verbunden ist.
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Dabei ist eine Modifikation möglich, bei welcher das Bauelement in
Form von Schraubenansätzen an der Leibung der Öffnung im Gießformboden ausgeführt
ist.
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Das Bauelement kann in Form eines Flügelrades ausgeführt werden, dessen
Flügel' am Boden der Gießform befestigt sind.
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Die zwei letzten Modifikationen der Einrichtung zum Schleuderguß können
beim Vergießen von Glas sowie keramischen Stoffen sinnvoll verwendet werden.
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Im Folgenden wird das Wesen der Erfindung an Hand von AusfUhrungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine
erfindungsgemäße Einrichtung zum Schleuderguß; Fig. 2 eine Modifikation der erfindungsgemäßen,
Einrichtung, bei welcher das helikoidal ausgestaltete Bauelement in Form einer Schnecke
ausgeführt ist; Fig. 3 eine Modifikation der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei
welcher das hetikoidal ausgestaltete Bauelement als eine schneckenförmig ausgestaltete
Platte.'ausge-' führt ist; Fig. 4 eine Modifikation der erfindungsgemäßen Einrichtung,.
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bei welcher die Schnecke eine Länge aufweist, die der Höhe der Gießform
gleich ist; Fig. 5 Eine Modifikation der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher'das
Schneckenflügelblatt in Form eines Rohres ausgeführt ist; Fig. 6 eine Modifikation
der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer mehrgängigen Schnecke;
Fig.
7 eine Modifikation der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Hohischnecke, Fig.
8 eine Modifikation der erfindur.gsgemäßen Einrichtung, bei welcher die Schnecke
und die Gießform mit einem Drehantrieb über ein Differentialgetriebe gekoppelt sind;
Fig. 9 eine Modifikation der erfindungsgemäßen Einrichtung, bei welcher das helikoidal
ausgestaltete Bauelement in Form von Schraubensätzen an, der Leibung der Öffnung
im Gießformboden ausgeführt ist; Fig. 10 eine Modifikation der erfindungsgemäßen
Einrichtung, bei welcher das helikoidal ausgestaltete Bauelement in Form eines Flügeirades
ausgeführt ist.
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Die Einrichtung zum Schleuderguß enthalt eine um die senkrechte Achse
rotierbare Gießform (s. F'g. i der beiliegenden Zeichnungen). Die Gießform 1 weist
einen Boden 2 ,nit einer koaxialen Durchgangsöffnung sowie einen @bnehmbaren Deckel
3 auf. Unter der Gießform 1 ist eine Vorrichtung zur Förderung der Schmelze in die
Gießform :gebracht. Gemäß der Erfindung, ist die Vorrichtung zur Förderung der Schmelze
in die Gieß-:?orm 1 in Form eines belikoidal ausgestalteten Bauelemenes 5 mit als
ein Flügeiblatt geformter Oberfläche 6 ausgeführt. Das Bauelement 5 ist. in der
Öffnung des Bodens 2 koaxial angeordnet, wobei dessen unter den Boden 2 der Gießform
1 hinausragender Unterteil in die Schmelze eingetaucht wird.
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Dns B:=iuelement 5 ist mit einem Drehantrieb 7 kinematisch gekoppelt
( in der Zeichnung ist die kinematische Kopplung andeuten mit einer strichpunktierten
Linie 8 gezeigt). Mit dem Drehantrieb 7 ist auch die Gießform 1 durch eine Welle
9 kinemaltisch gekoppelt, die am Deckel 3 befestigt und in der Führung 10 gelagert
ist.
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Ber Drehantrieb 7 ist mit einem Antrieb zur Senkrechtver-.
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stcllung kinematisch gekoppelt. Der Antrieb 11 zur Senkrechtverstellung
ist in Form eines Kraftzylinders ausgeführt, ein ZuLeilungstiegel 4 mit Schmelze
angeordnet. Am Eingang der Öffnung im Boden 2 der Gießform 1 ist
dessen
Kolbenstange 12 mit dem Drehantrieb 7 verbunden ist.
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In Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Modifikation der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, bei welcher das helikoidal ausgestaltete Bauelement 5 mit
schneckenartig profilierter Oberfläche 6 In Form einer Schnecke 13 ausgeführt ist.
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Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des Querschnitts d.r Schnekke
13 zum Querschnitt der Öffnung im Boden 2 der Gießform 1 0,1 bis 1.
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In Fig. 3 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Modifikation der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, bei welcher das helikoidal ausgestaltete Bauelement 5 mit
schneckenförmig profilierter Oberfläche 6 als eine schneckenförmige Platte 14 ausdefilhrt
ist, welche im wesentlichen eine eingängige Schnecke dar stesllt.
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In Fig. 4 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Modifikation der erfindungsgemäPen
Einrichtung dargestellt, bei welcher die Schnecke 13 eine Länge aufweist, die der
Höhe der Gießform 1 gleich ist. Dabei ist die Schnecke 13 mit dem Deckel 3 der Gießform
1 starr verbunden.
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In Fig. 5 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Modifikation der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, bei welcher das Flügelbiatt der Schnecke 13 in Form eines
Rohrs 15 mit offener unterer und oberer Stirnfläche, 16 bzw. i7 ausgeführt ist.
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In Fig. 6 der beiliegenden Zeichntngen ist eine Modifikation der erflndungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, bei welcher die Schnecke 13 mehrgtingig (gegebenenfalls
zweig,ängig) ausgeführt ist. Dabei ist eine Modifikatiorl der mehrgängigen Schnecke
13 bevorzugt, welche eine Anzahl von Flügeiblättern aufweist, die zwei bis 6 Gängen
entcprlcht.
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In Fig. 7 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Modifikation der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, bei welcher die Schnecke 13 hohl ausgeführt und mit Kältemittel;
z.B. Natrium gefüllt ist.
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In Fig. 8 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Modifikation derw
erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, bei welcher die Schnecke 13 und die Gießform
1 mit dem Drehantrieb 7 über ein. Differentialgetriebe gekoppelt sind. Dabei sind
die Scnnekke 13 und die Gießform 1 an den Enden.der koaxialen Ausgangswellen 18
bzw. 19, des Differentialuntersetzungsgetriebes 20 befestigt. die Ausgangswellen
18 und 19 sind in der Führung 10 elagert. die Eingangswelle 21 des Differentialuntersetzungsgetriebes
20 ist mit dem Drehantrieb 7 gekoppelt, welcher sei@e@seits durch die Kolbenstange
12 mit dem Antrieb zur Senkrechtverschiebung 11 gekoppelt ist. Vorzugsweise sollte
das Differentialuntersetzungsgetriebe 20 ein Übersetzungsverhältnis besitzen, welches
ein Verhältnis der Winkelgeschwinligkeiten der Schnecke 13 und der Gießform 1 in
einem Bereich von 1 bis 2 gewährieistet.
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In Fig. 9 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Modifikation der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, bei'welcher las helikoidal ausgestaltete Bauclement 5 mit
schneckenartig Drofilierter Oberfläche 6 in Form von Schraubenansätzen 22 an der
Leibung der Öffnung im Boden 2. der Gießform 1 ausgerührt ist. Der.Bod,en 2 der
Gießform 1 besitzt einen koaxialen Vorsprung 23, welcher in die Schmelze eingetaucht
wird. An ur Außenfläche des Vorsprungs 23 sind Flügel 24 angebracht.
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In Fig. 10 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Modifikation der
erfindungsgemaßen Einrichtung dargestellt, bei welcher das helikoidal ausgestaltete
Bauelement 5 mit schneckenartig
profilierter Oberfläche 6 in Form
eines Flügelrades 25 ausgeführt ist, dessen Flügel 26 am Boden 2 der Gießform 1
angebracht sind. Der Boden 2 weist einen koaxialen Vorsprung 23 auf. welcher in
die Schmelze eingetaucht wl@d An der Außenoberfläche des Vorsprungs 23 sind Flügel
24 angebracht.
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en In den Modifikation der erfindungsgemäßen die in Fig. 4, 9 und
10 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, ist das helikoidal ausgestaltete
Bauelement 5 mit schneckenartig profilierter Oberfläche 6 mit der gießform 1 starr
verbunden.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Schleuderguß
besteht im folgenden. Der Antrieb 7 (s. Fig. 1 der be'iliegenden Zeichnungen} versetzt
die Gießform 1 und das Bauelement 5 in Drenbewegung, webei das letztere eine schneckenartig
profilierte Oberfläche aufweist. Die Gießform 1 und dlQ Bauelement 5 werden durch
den Antrieb 11 gesenkt. Indem das bauelement 5 mit der gesehmolzenen Schlacke welche
die Oberfläche der Schmelze des technologischen Werkstoffs bedeckt, in Berührung
tritt, schleudert diesesæ e Schlacke zur Seite.
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Dabei wird unter der Gießform 1 die reine ODerflcåche der Schmelze
des technologischen Werkstoffs freigelegt. Der Antrieb 11 wird im Zeitpunkt der
Berührung des Bodens 2 der Gießform 1 mit der Oberfläche der Schmelze abgestellt.
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Das Bauelement 5 fördert während dessen Rotation die Schmelze durch
die Öffnung im Boden 2 In die Gießform 1. Unter Einwirkung der Zentrifugalkräfte
wird die Schmelze an die WEnde.
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der Gießform 1 geschleudert und dadurch wird eine ständig in der Dicke
zunehmende Schicht gebildet. Der Innenquerschnitt des Gußstückes wird durch die
Ausmaße der Öffnung im Boden 2 bedingt. Nachdem die Gießform 1 gefüllt wird, fließt
die Uberschüssige
Schmelze an der senkrechten Leibung der Öffnung
in den Zuteilungstigel 4 hinunter. In diesem Zeitpunkt spricht der Antrieb 11 an
und hebt die Gießform 1 samt Baueleme.nt 5 an. Nach dem Erstarren der Schmelze wird
der Antrieb 7 abgestellt. Dabei machen die Gießform 1 und das Bauelement 5 halt.
Die Gießform 1 wird vom Deckel.3 gelöst und das fertige Gußstück wird ihr entnommen.
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Die in Fig. 2 bis 4 und 6 dargestellten Nodifikationen der Einrichtung
funktionieren in gleiohartiger;Weise.
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Bei der Modifikation der Einrichtung, die in Fig. 5 der beiliegenden
Zeichnungen dargestellt ist, erfolgt die Förderung der Schmelze in die Gießform
1 durch die Öffnung im Rohr 15, welches als Flügelblatt der Schnecke 13 dient.
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Die Schmelze wird durch die geöffnete untere Stirnfläche 16 des Rohrs
15 aufgenommen und durch die geöffnete obere Stirnfläche 17 in die Gießform 1 geschleudert.
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Die Modifikation der Einrichtung, die in Fig. 7 der beiliegenden
Zeichnungen dargestellt ist, funktioniert im wesentlichen auf die vorstehend beschriebene
Weise. Im Hchlraum der .Schnecke 13 läuft ständig flüssiges Kältemittel, z. 13.
Natriumschmelze, um, wodurch die Temperatur i<'r Schnecke 13 auf ihrer Gesamtlänge
ausgeglichen wird.
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Die Wirkung,sweise der in Fig. 8 der beiliegenden Zeichnungen dargestellten
Modifikation der Einrichtung besteht.im fol-Kenden. Der Antrieb 7 versetzt die Eingangswelle
21 des Differentialuntersetzungsgetriebes 20 in Drehung-. Die äußere Ausgangswelle
19 setzt die Gießform 1 in Bewegung, und die innere Ausgangswelle 18 bringt die
Schnecke 13 zum Dreh'n. Die Wellen 18 und 19 drehen sich mit unterschiedlichen
Winkelgeschwindigkeiten.
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Die Wirkungsweise der in -Fig. 9 der beiligenden Zeichnungen dargestellten
Modifikaten der Einrichtung besteht im folgenden. Mit dem Senken der Gießform 1
tritt der.Vorsprung 23 des Bodens 2 mit der Schlacke in Berührung. Die Flügel 24
schleudern. die Schlacke zur Seite. Die Gießform 1 wird gesenkt, bis der Boden 2
mit der Oberflache der Schmelze in Berührung, tritt. Die Schmelze wird durch sätze
mitgenommen und in die Gießform 1 gefördert.
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Die'Modifikation der Einrichtung" die in Fig. 10 der beilieenden Zeichnungen
dargestellt ist, funktioniert im wesentlichen in gleichartiger Weise, obgleich die
Schmelze des technologischen Werkstoffs mit den Elügeln 26 des Flügelrades 25 in
die Gießform 1 gefördert wird.
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