DE3233817C2

DE3233817C2 - Vorrichtung zum Zuführen von flüssigem Metall zu einer Gießmaschine

Info

Publication number: DE3233817C2
Application number: DE3233817A
Authority: DE
Inventors: Donald 95070 Saratoga Calif. Eldred
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1982-09-11
Publication date: 1984-04-19
Also published as: JPS6230861B2; AU8865182A; US4398589A; JPS5874271A; IT8223297A0; FR2513553B1; IT1152601B; DE3233817A1; AU536629B2; ZA826707B; CA1189282A; FR2513553A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Pumpen und Abmessen von flüssigen Metallen vorgeschlagen, die eine elektromagnetische Pumpe einschließt, die in zwei verschiedenen Zuständen betrieben werden kann: Erstens im Leerlauf, in dem die Pumpe eine Strömungsgeschwindigkeit bedingt, die zu einer kontinuierlichen Zirkulation des flüssigen Metalls aus dem Reservoir führt, und zweitens einem Zustand, indem das flüssige Metall seiner Bestimmung zugeführt wird, indem die Pumpe mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit arbeitet und zum einen das flüssige Metall wie im Leerlauf zirkulieren läßt und zum anderen das Niveau des flüssigen Metalles bis zu einer höher liegenden Öffnung in der Leitung anhebt, um es dadurch abzugeben. Mit einer Kontrolleinrichtung werden selektiv die Dauer jedes Zustandes sowie die Zeitintervalle zwischen den Zuständen eingestellt und dies gestattet eine hohe Genauigkeit beim Abmessen der Mengen des gelieferten flüssigen Metalles.

Description

(a) einen ersten Auslaß (16) aufweist, der in einer ersten Höhe angeordnet ist und der die Rückführung des Metalles in das Reservoir (2) bewirk!, wenn die Pumpe (6) oberhalb einer ersten vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit betrieben wird und

(b) einen zweiten Auslaß (17), der in einer Höhe oberhalb des ersten Auslasses (16) angeordnet ist und der das flüssige Metall nur dann zu der Gießmaschine führt, wenn die Pumpe (6) bei einer zweiten vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit betrieben wird, die größer ist als die erste vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe der Leitung (14) an einem vertikalen Abschnitt derselben angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die die Pumpe (6) selektiv antreibt, um die erste und die zweite vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit zu bewirken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die die Pumpe (6) selektiv für eine vorbestimmte Dauer bei der ersten und der zweiten vorbestimmten Strc mungsgeschwindigkeit betreibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die die einstellbare Bestimmung der Größe der ersten und der zweiten vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit gestattet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die die einstellbare Vorbestimmung der Zeitdauer der ersten und der zweiten vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit gestaltet.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von flüssigem Metall zu einer Gießmaschine mit einem Reservoir zur Aufnahme des flüssigen Metalles,
wobei das Reservoir einen Auslaß aufweist,
einer elektromagnetischen Pumpe und einer Einrichtung zum Rückführen des flüssigen Metalles in das Reservoir.

Eine Vorrichtung der vorstehenden An ist Gegenstand der DE-OS 22 17 010. Bei der in dieser OS beschriebenen Vorrichtung zum Zuführen von flüssigem

Metall zu einer Gießmaschine mit einem Reservoir zur Aufnahme des flüssigen Metalles, wobei das Reservoir einen Auslaß aufweist, einer elektromagnetischen Pumpe und einer Einrichtung zum Rückführen des flüssigen Metalles in das Reservoir handelt es sich um eine Vorrichtung, mit der je Zeiteinheil gleiche Metallmengen aus einer Ausgußöffnung auszugießen sein sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der genannten OS eine vorbestimmte konstante Metallflüssigkeitssäule oberhalb der Ausgußöffnung dadurch eingestellt, daß mittels der Zuführungsvorrichtung, die eine elektromagnetische Pumpe sein kann, das Metall in einer Menge zuführbar ist, die größer ist als die vorbestimmte Ausgußmenge und daß zur selbsttätigen Rückführung der die Ausgußmenge übersteigenden Überschußmenge in den Behälter ein Metallrücklauf vorgesehen ist.

Dies bedeutet, daß es zu einem Rückführen des flüssigen Metalles in das Reservoir nur dann kommt, wenn eine die Ausgußmenge übersteigende Menge an flüssigem Metall zu der Ausgußöffnung gefördert wird. Dies bedeutet, daß eine Zirkulation des geschmolzenen Metalles in dem Reservoir nur dann stattfindet, wenn aus diesem Reservoir Metall zum Gießen entnommen wird.

Demgegenüber lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine kontinuierliche Zirkulation des geschmolzenen Metalles in dem Reservoir auch dann sicherzustellen, wenn kein flüssiges Metall zum Gießen entnommen wird, um auch in den Gießpausen die Homogenität des flüssigen Metalles zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die elektromagnetische Pumpe einen Einlaß und einen Auslaß aufweist,

wobei der Einlaß mit dem Auslaß des Reservoirs verbunden ist und die Vorrichtung weiter
eine Leitung hat, die mit dem Auslaß der Pumpe verbunden ist und

(a) einen ersten Auslaß aufweis:, der in einer ersten Höhe angeordnet ist und der die Rückführung des Metalles in das Reservoir bewirkt, wenn die Pumpe oberhalb einer ersten vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit betrieben wird und

(b) einen zweiten Auslaß, der in einer Höhe oberhalb des ersten Auslasses angeordnet ist und der das flüssige Metall nur dann zu der Gießmaschine führt, wenn die Pumpe bei einer zweiten vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit betrieben wird, die größer ist als die erste vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit.

In der DE-AS 23 33 802 ist ein elektrodynamisches Dosiergerät für Metallschmelzen beschrieben, bei welchem die Metallschmelze zum Anheben von einem Behälter zu einem Ausgußkanal einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird. Um bei diesem Dosiergerät die zu fördernde Metallschmelze mit einer ausreichend ⁶⁽¹ großen elektrodynamischen K'aft zu transportieren, sind zwei Behälter, bestehend aus einem keramischen Formstück, vorgesehen, die durch eine beheizte Öffnung miteinander verbunden sind, wobei der eine Behälter rohrförmig ausgebildet, mit dem Ausgußkanal versehen. ^hS im Querschnitt unter dem Ausgußkanal verengt und über einer elektrischen Wicklung auf einen stabförmigen Kern eines magnetischen Kreises aufgesetzt ist.
Der Artikel »Pumpen für flüssige Metalle« von

R. Berndt in »Maschinenbautechnik« 9,417—421 (1960) gibt eine allgemeine Übersicht über solche Pumpen und umfaßt auch elektromagnetische Pumpen, die im Hinblick auf die physikalischen Grundlagen, die verschiedenen Arten, Konstruktion- und Korrosionsfragen, Kennlinien und Arbeitsbereiche erläutert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform gestattet eine Steuereinrichtung die selektive Einstellung der Strömungsgeschwindigkeiten und der Zeitdauer der höheren Strömungsgeschwindigkeit, was ein außerordentlich genaues Abmessen der der Gießmaschine zugeführten Metallmenge erlaubt. 1st die Pumpe auf einen kontinuierlichen Betrieb bei der höheren Strömungsgeschwindigkeit eingestellt, ohne daß das Reservoir nachgefüllt wird, dann evakuiert die Vorrichtung den Tiegel.

Weitere Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 e^;nen Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 ein schematisches Diagramm der elektrischen Steuereinrichtung für die Vorrichtung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung enthält ein Tiegel oder Reservoir 2 geschmolzenes Metall 4. Eine geeignete Heizeinrichtung für den Tiegel gehört zur Vorrichtung, ist jedoch nicht dargestellt. Eine elektromagnetische Pumpe 6 an sich bekannter Art weist einen Einlaß 8 auf und zieht, wenn sie betätigt wird, geschmolzenes Metall durch die Leitung 10 und stößt dieses unter Druck durch einen Auslaß 12 der Pumpe aus, der mit einer vorzugsweise vertikalen Leitung 14 verbunden ist. Die Leitung 14 umfaßt mehrere Auslässe, von denen einer, der Auslaß 16, in einer relativ geringen Höhe oberhalb des Pumpenauslasses 12 ist. Der Auslaß 16 steht in Verbindung mit einer Rückführleitung 18, die sich in das Reservoir 2 erstreckt. Ein zweiter Auslaß 17 der Leitung 14 ist im Hinblick auf den Auslaß 16 in einer größeren Höhe angeordnet und dieser Auslaß 17 ist mit einer Abgabeleitung 20 verbunden, die zu einer nicht dargestellten Gießmaschine führt.

In Fig. 2 ist eine selektiv und einstellbar zu betreibende Steuereinrichtung gezeigt, bei der die elektrische Energie einer Spule eines Autotransformators 22 zugeführt wird. Die andere Spule des Autotransformators wird mittels der Zuleitungen 24, 26 und 28 über eine Phase der elektromagnetischen Pumpe gelegt. Es ist nur einer der drei Phasen der Pumpe gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen. Diese eine Phase ist symbolisch durch einen Lastwiderstand 25 repräsentiert. Die Zuleitung 26 greift eine geringere Spannung vom Autotransformator ab als die Zuleitung 28. Die Spannung zu beiden Zuleitungen 26 und 28 kann z. B. wie dargestellt mittels Potentiometern einstellbar sein, um die Variation der zugeführten Spannungen zu gestatten. Die Zuleitung 26 ist mit einem Kontakt 32 verbunden, und die Zuleitung 28 ist mit einem Kontakt 34 verbunden. Ein Relais 38 schallet selektiv ein Ende eines Relaisankers 35 /um Kontakt 32 oder 34, um eine Verbindung mit dem einen oder anderen der genannten Kontakte, nicht über mit beiden herzustellen. Das andere Ende des Relaisankers 35 im mit dem Anschluß 56 verbunden. Eine Verbindung vom Anschluß 36 setzt sieh zur elektromagnetischen Pumpe hm fort, um den durchgehenden Schaltkreis zu vervollständigen.

Wenn der Relaisanker 35 den Kontakt 32 mit dem Anschluß 36 verbindet, dann wird der Pumpe Strom bei einer relativ geringen Spannung zugeführt, was zu einer geringen Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalles durch die Pumpe zur Leitung 14 führt.

Verbindet dagegen der Relaisanker 35 den Kontakt 34 mit dem Anschluß 36, dann wird der Pumpe Strom einer höheren Spannung zugeführt, und dies resultiert in einer höheren Strömungsgeschwindigkeit für das geschmolzene Metall zur Leitung 14.

"> Das Relais 38 wird durch ein an sich bekanntes Zeitglied 40 einstellbar gesteuert Das Zeitglied 40 bestimmt auf selektive Betätigung durch eine Bedienungsperson die Zeitdauein, während denen die Zuleitungen 26 und 28 alternativ verbunden bleiben.

i' Somit bestimmt das Zeitglied 40 die Zeitdauern, während deren die elektromagnetische Pumpe mit Strom hoher oder niederer Spannung versehen wird sowie die Zeitdauern des Betriebes bei geringem oder hohem Pumpdruck. Damit bestimmt das Zeitglied die

-^ Volumina der Mengen flüssigen Metalles, die durch die Vorrichtung abgemessen werden sowie die Zeitintervalle zwischen den einzelnen Ladungen von flüssigem Metall.
Während des Betriebes arbeitet die Pumpe entweder

-5 im Leerlauf bei der oben erwähnten geringeren Spannung oder sie befördert flüssiges Metall bei der oben erwähnten höheren Spannung. Bei der geringeren Spannung erzeugt die Pumpe eine Strömungsgeschwindigkeit im flüssigen Metall, die einen Druck in der

i" Leitung 14 verursacht, bei dem die Höhe des flüssigen Metalles in der Leitung das Niveau des unteren Auslasses 16 erreicht und durch diesen strömt, doch erreicht das Niveau des flüssigen Metalles nicht den höheren Auslaß 17. Das Metall fließt daher bei der

i"' geringeren Spannung kontinuierlich durch den unteren Auslaß 16 und die Rückführungsleitung 18 zurück in das Reservoir 2.

Wenn es erwünscht ist, Metall an die Gießmaschine abzugeben oder das Reservoir 2 zu evakuieren, dann wird die Pumpe auf den Betrieb bei der höheren Spannung umgeschaltet. In diesem Falle ist die Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Metalles derart, daß der erzeugte Druck in der Leitung 14 ausreicht, das Niveau des flüssigen Metal'es bis zu dem höheren Auslaß 17 zu heben, so daß das Metall durch die Zuführleitung 20 zu ihrer Bestimmung fließen kann. Gleichzeitig wird sich die Strömung durch die Rückführleitung 18 im wesentlichen wie vorher fortsetzen.

'" Die Menge an flüssigem Metall, die durch die Leitung 20 befördert wird, wenn man die Pumpe bei der höheren Spannung betreibt, ist bestimmt durch die Zeitdauer der Anwendung der höheren Spannung sowie durch die Höhe der Spannung selbst, die die Strömungsgeschwin-

" digkeit während dieser Zeit bestimmt. Die Ausgabe einer genau abgemessenen Menge an flüssigem Metall erfolgt daher durch selektives Einstellen der höheren Spannung auf einen erwünschten Wert und Einstellen der Zeitdauer der Anwendung dieser höheren Span-

^b" nung. Die Spannungseinstellung kann z. B. unter Verwendung eines Potentiometers in der Leitung 28 oder durch Ändern des Abgreifpunktes auf dem Au'.'transformator 22. mit dem die Zuleitung 28 verbunden ist. erfolgen. Die Zcitcinstclliing kann mit

"' dem an sich bekannten Zeitglied 40. das in F i g. 2 gezeigt ist. erfolgen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die folgenden Änderungen möglich:

Die Pumpe kann während des Leerlaufes mit einer derart geringen Spannung beirieben werden, daß das Flüssigkeitsniveau in der Leitung 14 sich nicht über die volle Höhe des unteren Auslasses 16 erstreckt, so daß die Rückführungsleitung nur teilweise mit dem flüssigen Metall gefüllt isl.

Es können zwei elektromagnetische Pumpen in Reihe benutzt und beide während der Förderung des flüssigen Metalls durch die Leitung 20 betrieben werden, während man während des Leerlaufes nur eine betätigt. Es können mehrere Leitungen zum Ausliefern auf möglicherweise unterschiedlichen Niveaus benutzt werden und eine Pumpe, die mit mehreren verschiedenen Spannungen betrieben wird, um ein Mittel zu schaffen, wirksam eine besondere Leitung auszuwählen, die zu einer bestimmten Zeit Metall liefert.

Da die Menge des gelieferten flüssigen Metalles zu einem gewissen Grad vom Niveau des flüssigen Metalles im Reservoir 2 abhängt, kann es erwünscht sein, eine automatische Anzeigeeinrichtung zu benutzen, um das Niveau zu bestimmen und ein Signal zu geben, wenn zusätzliches Metall in das Reservoir 2 gefüllt werden sollte.

Nur ein Teil des flüssigen Metalles, das in den Pumpeneinlaß 8 gezogen wird, kehrt während des Betriebes bei der höheren Spannung durch die Rückführleitung 18 in das Reservoir 2 zurück. Der Rest wird seiner Bestimmung zugeführt. Dehnt man die Dauer der Lieferung des Metalles aus, dann wird dies schließlich zu einer Leerung des Reservoirs 2 von allem flüssigen Metall oberhalb des Niveaus der Leitung 10 führen und dies gestattet es, die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich als eine Evakuierungspumpe für das Reservoir 2 für das geschmolzene Metall zu benutzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zuführen von flussigem Metall zu einer Gießmaschine mit einem Reservoir zur Aufnahme des flüssigen Metalles,

wobei das Reservoir einen Auslaß aufweist,
einer elektromagnetischen Pumpe und einer Einrichtung zum Rückführen des flüssigen Metalles in das Reservoir, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Pumpe (6) einen Einlaß (8) und einen Auslaß (12) aufweist,
wobei der Einlaß (8) mit dem Auslaß des Reservoirs (2) verbunden ist und die Vorrichtung weiter
eine Leitung (14) hat, die mit dem Auslaß (12) der Pumpe (6) verbunden ist und