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"Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metalls
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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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Dosiereinrichtungen des vorstehend beschriebenen Aufbaus dienen beispielsweise
und vor allem dazu, in der Metaligießer-ei--des;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,
und das flüssige Metall tritt durch den Einlaß, der üblicherweise mit ein'emRückchlagventil
versehen ist, in den Dosierbehälter ein. Die Forderung vom Dosrbehälter 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 od. 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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Dosiereinricht-ungen.dieses grundsätzlichen Aufbaus sind in verschiedenen
Ausführungsformen bekannt (vgl. die DE-ASen 24 49 685, 14 83 620 und 11 94 104).
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Für die Anordnung der Dosierleitung bestehen bei Dosiereinrichtungen
der in Rede stehenden Art verschiedene Möglichkeiten. So weist die Dosierleitung
in vielen Fällen einen abwärtsgeneigten Auslaufabschnitt auf, aus dem das flüssige
Metall durch Schwerkrafteinwirkung ausfließt (vgl. die DE-ASen 24 49 685 und 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. die 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, die zuvor beschriebenen 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.
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Ferner besteht die Gefahr, daß das flüssige Metall in der Dosierleitung,
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 ohne weiteres eine Entleerung der Dosierleitung eintritt.
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Die vorstehend angegebene Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Dosierleitung vom Rückschlagventil abnehmbar und auf das Rückschlagventil
abdichtend aufsetzbar und das Rückschlagventil höhenveränderlich mit der Dosierleitung
verbunden ist. Während üblicherweise die Dosierleitung fest mit dem Dosierbehälter
verbunden ist, ist 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 Dosierleitung 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. Dadurch, daß das Rückschlagventil höhenveränderlich
mit der Dosierleitung verbunden ist, ist es möglich, in dem durch die höhenveränderliche
Verbindung gegebenen Rahmen die Dosierleitung vom Rückschlagventil 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 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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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 Rückschlaqventil 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 Ventilkugel,
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 kann weiter vorgesehen sein, daß
der Ventilsitz an seiner Oberseite eine umlaufende Dichtfläche aufweist und 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.
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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 vorgesehene,
als
konvexen Kugelflächenabschnitt und die andere Dichtfläche, beispielsweise also die
des Ventilsitzes, nach unten konvergierend, vorzugsweise konisch, auszubilden, wobei
der Berührungsdurchmesser der 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 beispielsweise dadurch
erreichen, daß der Ventilsitz ringförmig mit kugelflächenförmiger, vorzugsweise
halbkugeliger Außenseite ausgebildet und in einen an den Dosierbenälter 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. 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 Aufnahmering
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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In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn 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. Zugleich
besteht
damit die häufig erwünschte Möglichkeit, die Dosierleitung zur Einstellung auf die
nachgeschaltete Gießeinrichtung gegenüber dem Dosierbehälter zu verschwenken.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläuertert; es zeigt Fig. 1 eine Dosiereinrichtung
zum Fördern von flüssigem Metall in schematischer Darstellung und 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 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 hier nicht im einzelnen erläutert
zu werden.
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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 6 durch eine Druckleitung lo mit einem Druckgas beaufschlagt,
so daß das flüssige Metall durch eine bis nahe zum Boden des Dosierbehälters 6 reichende
Steigleitung 11 aus dem Dosierbehälter 6 herausgefördert wird.
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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 Auslauföffnung 15 endet, aus der das flüssige Metall austritt.
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Die Dosierleitung 13 ist durch eine - in der Fig. 1 nur sehr vereinfacht
angedeutete
- Halterung 16 gehalten und geführt und verläuft,
wie die 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 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 damit im wesentlichen
ringförmig ausgebildet, weist eine im wesentlichen halbkugelförmige Außenseite auf
und ist an seiner Innenseite nach unten konvergierend mit einander 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 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 2c, 22 auch aneinander angepaßt, d.
h.
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mit gleichem Kegelwinkel konisch ausgeführt sein können, so daß sich
eine streng koaxiale Anordnung von Dosierleitung 13 und Ventilsitz 18 ergibt.
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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 Aufnahmering 23
abdichtend eingesetzt. Sowohl die Dichtflächen 2o und 22 an der Dosierleitung 13
bzw. an der 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 angeschlossen, die je eine Führungsausnehmung 27 in Form eines senkrecht verlaufenden
Langlochs aufweisen. Mit der Dosierleitung 13 verbundene senkrechte Haltei
arme
28 tragen je einen horizontalen Haltebolzen 29, die je eine der Führungsausnehmungen
27 durchsetzen. Der Ventilsitz 18 ist dadurch mit dem Dosierrohr 13 verbunden und
diesem gegenüber begrenzt höhenveränderlich.
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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 gleichfalls lose
in den Aufnahmering 23 eingesetzt und damit auf den Dosierbehälter 6 abgestützt.
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Die Zuordnung der beschriebenen Bauteile wird durch Schwerkraftwirkung,
insbesondere durch das Gewicht der Dosierleitung aufrecht erhalten, und die kugelgelenkartige
Ausbildung der Dichtflächen 20 und 22 bzw. der Innenwandung 24 des Aufnahmerings
23 und der Außenseite 25 des Ventilsitzes 18 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 Höhenspiels - angehoben,
so fließt das in der Dosierleitung 13 enthaltene flüssige Metall unter Umgehung
von Rückschlagventil 12 und Dosierbehälter 6 unmittelbar in die Metallschmelze 2
ab (vgl. Fig. 1). Wird die Dosierleitung 13 weiter angehoben, so kann sie zusammen
mit dem Rückschlagventil 12 vollständig entnommen werden.
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