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Anordnung für ein Hochfrequenz- und Mittelfrequenzechmelzen
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von Metallen und ein nachfolgendes Zentrifugalgießen Die Erfindung
betrifft eine Anordnung fUr ein Hochfrequenz-und Mittelfrequensschxelsen und ein
nachfolgendes Zentrifugalgießen, was auch in einem Schutzmedium durchgeftihrt werden
kann, und welches insbesondere für die Herstellung von kleinen Gegenständen für
Dentalswecke dient.
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Derzeit sind Anordnungen für das Hochfrequenzschmelzen von Metallen
und ein nachfolgendes Zentrifugalgießen derart gestaltet, daß in einem Arm einer
Zentrifuge, die in einem Gießraum, der Üblicherweise mit einer Schutzgasatmosphäre
gefüllt ist, angeordnet ist, ein Schzelztiegel itt einem Einsatzgut vorgesehen ist.
In einer bestimmten Lage des Armee wird mittels eines besonderen Mechanismus von
unten an den Tiegel ein Induktor herangeführt, der an einen Hochfrequens-oder Mittelfrequenzgenerator
angeschlossen ist. Nach des Schmelzen des Einsatzgutes wird der Induktor wieder
durch
eine Bewegung nach unten in seine Ausgangsstellung gebracht,
der Arm der Zentrifuge mit dem schmelstiegel beginnt zu rotieren und das geschmolzene
Metall fließt durch nlehkraft in eine am Ende des Armes in der Nähe der Mündung
des Schselttiegels befestigte Küvette. Der Arm der Zentrifuge ist durch ein Gegengewicht
ausgeglichen, das an dessen anderem Ende befertigt ist. Der Antrieb der Zentrifuge
wird üblicherweise durch einen Elektroiotor mit einem Getriebe mit Keilriemen ausgef2hrt.
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Für das Schmelzen des Metalles und der Legierungen, die in erster
Linie fUr Zahnprothesen verwendet werden, ist eine Anwendung von Schwingungszahlen
im Bereich von 1 bis 2 mhz, allfällig lo bis 15 Mhz geeignet. Zu ttihlen wird üblicherweise
Wasser aus dem öffentlichen Wasserleitunganetz verwendet oder zusätzliche Kühlaggregate
mit Wärmovermittlern Wasser-Luft und swangläufigen Lüftern.
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Der Schutz gegen den Einfluß der umgebenden Atmosphäre wird üblicherweise
derart ausgeführt, daß in den ganzen Gießraum oder nur unter den Deckel des Schmelstiegels
eine Schutzgasatmosphäre eines inerten Gases zugeführt wird.
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Ein Nachteil dieser Lösung besteht vor allem in der komplisierten
mechanischen Anordnung, die für ein Verschieben des Induktors an den feststchenden
Schmelstiegel erforderlich ist, die große Länge der hiegsamen Zufuhrleitungen zwischen
dem Induktor oder dem Generator, die hohe Hochfrequenz- oder Mittelfrequensetröme
leiten und die große Länge der biegsamen Schläuche für die Zufuhr von Kühlwasser
zum Induktor. Alle diese Teile bedingen energetische Verluste und verringern die
Verläßlichkeit der Anordnung. Der der Hohe nach verstolltare Induktor stellt hohe
Ansprüche an die Abschirmung @@@ cin Austreten von Hochfrequens der ganzen Anordnung.
Diese Abschirmung
wird zur Vorhinderung von gesundheitsschäden
von den Bohörden, von Rundfunk- und Fernschetörungen von der Post gefordert. Ein
weiterer Nachteil besmht darin, daß das Kühlen aus einem öffentlichen Wasserleitungenets
die Betriebskosten erhöht und störungsanfällig ist, während ein Kühlen mittels eines
Aggregates Luf-Luft geräuschvoll ist. Ein wessntlicher technischer Nachteil bekannter
Lösungen ist es, daß das Erwärmen des Tiegels, der nur einen T.il der Oszillationsinduktivität
bildet, es nicht ermöglicht, einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen. Beim Betrieb
mittels Keilriemen bestcht der nachteil der hohen Abnutzung der keilriemen. Insbesondere
besteht ein Nachteil darin, daß das Gewicht des Aggregates groß ist, was eine lange
Zeitdaner des Auslaufens der Zentrifuge be Abschlten des Antriebes Vorursacht. Die
auslaufende Zentrifuge kann eine Ursache eines Unfalles der Bedienung sein. Ein
Füllen des ganzen Gießrawmes durch eine Schotsgasatmosphäre eines inerten Gases
ist nicht wirtschftlich, jedoch sind andere bekannte Lösungen eines teilweisen Füllens
techniech schr kompliziert.
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Diese Nachteile behebt die Erfindung. Die Erfindung gcht aus von einer
Anordnung für ein Hochfrequenz- und Mittelfrequenzschmelzen von Metallen und ein
nachfolgendes zentrifugales Gießen, insbesondere auch in einer Schutzganztmosphäre,
insbesondere kleinerer Gegenstände für zahmärztliche Zwecke.
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Diese Anordnung besteht aus einem Hochfrequems- oder Blttelfrequenzgenerator
mit einer Kondensatereinheit, einer Einheit für Wasserkühlen und einem Antriebsaggregat
einer Zontrifmge, die im Gehäuse des Gießraumms aus gut leitfähigem Material angeordnet
ist. Die Zentrifuge wird durch einen in horizontaler Fbene drehbaren Arm gebildet,
mit einem der Höhe nach und achsial verstellbar verstellbarem Lager eine küvette,
einem Schmelztiegel und eines Gegengewicht.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfach herstellbare und einfach
bedienbare, die Energie besenders gut nutzende Anordnung zu schaffen.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in einem Gehäuse des Gießraumes,
das durch einen Deckel abgedeckt ist, an der Antriebswelle der Zentrifuge, die mit
der Welle eines Bremselektromotors gekuppelt ist, der sich unterhalb des Gehäuses
des Gießraumes befindet, ein drehbarer Arm vorgesehen ist, an dessen einem Ende
ein Gegengewicht befestigt ist und bei dem nahe an dessen zweitem Ende ein mit einer
Feder versehenes Lager angeordnet ist, das mit des unteren Ende eises der Höhe nach
verstellbaren Schlittens verbunden ist, der den Schmelztiegel trägt, der sich bei
der oberem Lage des Schlittens in der Höhe des Lagers der Küvette befindet, daß
unterhalb des Schmelztiegels, oberhalb einer isolierenden Trennwand, die den Gießbchälter
von einem Raum des Onzillationskendensators trennt, ein Spuleninduktor vorgesehen
ist, der mechanisch und elektrisch fest mit den Austrittaleitungen des Oszillationskondensators
verbunden ist, und daß ni den Spuleninduktor mit ihm gleichachsig eine der Höhe
nach verstellbare Erregerspule des Oszillators angeordnet ist.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besteht der Spuleninduktor
aus einer oder mehreren Schichten eines hohlen Leiters.
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Vorteilhaft ist es für die Ausführung der Erfindung, wenn am Boden
des Gehäuses des Gießraumes in der Linie der Achse der Bewegung des Schlittens eine
Arretationsklinke angeordnot ist, die elektrisch mit einem Kontakt dieser Arretationsklinke
vorbunden ist.
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Im Gehäuse des Gießraumes kann zweckmäßigerweise eine Zufuhr und am
Schlitten ein Austritt einer Schutzgasatmosphäre vorgesehen
sein.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Deckel des Gießraumes mittels eines Kontaktes
mit Stenerkreisen des Bremselektromotors vrbunden ist.
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Der Hauptvorteil der erfindungsgeiäßen Anordnung iet, daß der Schmelztiegel
an einem der Höhe nach verstellbarem Schlitten in einem Lager am drehbaren Arm angeordnet
ist, was ein festes Lagern des Spuleninduktors im Gießraum und so eine dichte Verbindung
zwischen dem Gießraum und dem den oszillationskondensator aufnehmenden, zweckmäßigerweisen
dosenförmig ausgebildeten Raum, inbegriffen einer Abschirmung der restlichen Teile
des Generators, gestattet. Das ermöglicht es, hygienische und telekommunikationsforderungen
zu erfüllen.
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Da der Schmelztiegel an einem der Höhe nach verstellbaren Schlitten
gelagert ist, dessen Achse nicht senkrecht zur Achse des Gehäuses des Gießraumes
stehen muß, ist der Bedienung ein besseres Verfolgen des Verlaufes des Schmelzens
ermöglicht. Weiter ist beim Beenden des Schmelzens und der Rotation des Armes der
Zentrifuge ein schnellerer Ausfluß der Schmelze in die Küvette ermöglicht. Das bringt
eine geringere Korrosion des Schmelztiegels mit sich. Der feste Spulenindaktor,
der gleichzeitig die ganze Oszillationsinduktivität bildet, ist direkt ohne Anschlußleitungen
an die austrittsleitungem des oszillationskondensators angeschlossen, so daß keine
zusätzlichen Vorluste oder Störungen durch Leiterbruch, aber auch keine Beschädigungen
der Schläuche entstehen können.
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Da der Spuleninduktor, der aus einer oder mehreren Schichten eines
Hohlleiters besteht, die ganze oszillationsinduktivität bildet, wird das ganze magnetische
Fold im Hohlraum des Spulaninduxtors, das durch Zirkulationsztröme des Oszillationakreises
erzeugt wird, für das Schmelzen ausgenützt. Dabei trennt die isolierende Trennwand
in der Trennebene des Gießraumes und des dosenförmigen Raumes des Oszillationskondensators
beide Räume derart, daß der Gießraum leicht gereinigt werden kann. In den dosenförmigen
Raum des Oszillationskondensators
können Unreinigkeiten nicht eindringen,
die beim Schmelzen und Gießen entstchen. Ein bgenützter Spuleninduktor kan leicht
mittels Schraubenverbindungen ausgewechselt werden, die in der Trennebene aus der
isolierunden Trennwand herausragen. Ein weiterer Vorteil ist die Anordnung der Erregerspule
des oszillators konzentrisch um den Spuleninduktor und die Möglichkeit einer Höhenverstellung
zur Zwecke eines achsialen Einstellens des Arbeitspunktes des generators. Die Erregerspule
des Oszillators ist im Fall einer Notwendigkeit eines Einstellens des Betriebes
des Generator fur wesentlich unterschiedliche Belastungen oder unterschiedliche
Anwendung leicht auswechselbar, was den Anwendungssbereich erweitert.
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Ein auderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist ce, daß sie
die Anwendung einer inerten Schutsgasatmosphäre während des Schmelzene und Gießens
ermöglicht, ohne daß es nötig wäre, den ganzen Gießraum im Gießbehälter mit dieser
Schutzgasatmosphäre zu füllen, da die Schutzgasatmosphäre in die Nähe des Schmelztiegels
lediglich während des Schmelzens des Einsatzes zugeführt wird. Oberhalb der Oberfläche
der Schmelze bildet sich im Schmelztiegel ein Polster einer Schutzgasatmosphäre,
welcher die Schmelze stabilisiert und dann während des Zentrifugalgießens über dan
Austritt abgesaugt wird.
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Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt
ein Ausf2hrungsbeispiel einer Anordnung für Hochfrequens- oder Mitelfrequenzechmisen
von Metallen und nachfolgendes Zentrifugalgießen in einer Schutzgasatmosphäre in
teilweisen vertikalen Schnitt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung bestcht aus einem Hochfrequenz-oder
Mittalfrequenzgeneratorll mit einer Kondensatoreinheit
lo, die
in einem dosenförmigen Raum 9 oder Becher angeordnet ist, aus einer in der Zeichnung
nicht dargestellten Einheit für die Wasserkühlung und aus einer Antriebseinheit,
die im Gehäuse 6 des Gießraumes aus gut leitendes Baterial mit einem Deckel 7 angeordnet
ist. An der Antriebwelle 23 der Zentrifuge, die mit der Welle des unterhalb des
Gehäuses 6 des Gießraumes angeordneten Bremsmotors 1 gekoppelt ist, ist ein drehbarer
Ans 2 befestigt. An dessen einem Ende ist ein Gegengewicht 3 und nahe dz anderen
Ende, das eine Lagerung 4 der Küvette 5 trägt, ein lager 16 mit einer Feder 17 angeordnet.
Die Feder 17 ist mit dem unteren Ende eines der Höhe nach verstellbaren Schittens
15 verbunden, der den Schmelztiegel 12 trägt. Für ein Sichern eines richtigen Einführens
des Schmelztiegels 12 in den Spuleninduktor 20 ist das untere Ende des Schlittens
15 hohl oder ist mit einem Absatz versehen für ein Aufsitzen auf dem Körper der
Arretierklinke 18. In der oberen Lage des Schlittens 15 befindet sich der Schmelztiegel
12 in der Höhe der Lagerung 4 der Küvette 5. Unterhalb des Schmelztiegels 12 ist
oberhalb der Isolationzwand 22, die das Gohätse 6 des Gießsraumes von dem Bocher
9 des Oszillationskondensators lo trennt, ein Spulenindukter 20 angeordnet. Dieser
Spuleninduktor 20 besteht aus ein Hohlleiter, der in einer oder mchr Schichten ausgeführt
ist. Dieser Spulenindukor ist mechanisch und elektrisch mit den Austrittsleitern
des Oszillationskondensators lo vorbunden. Um den Spulenindnktor 20 ist gleichachsig
mit diesem eine Erregerspule 21 des Ossillators der Höhe nach verstellbar angeordnet.
Daher bildet der Spuleninduktor lo die ganze Osziflationsinduktivität. Am Boden
des Gehäuses 6 des Gießraumes ist in der Linie der Bewegung (Bewegungsbabn) des
Schlittens 15 eine Arretationsklinke 18 vorgeschen, die elektrisch mit einem kontakt
19 in Verbindung steht. Am Boden des Gehäuses 6 des Gießraumes ist gleichfalls eine
Zufuhr 14 einer Schutsatmosphäre angeordnet und am Schlitten 15 ist nahe an den
Schmelztiegel
12 ein Austritt 13 der Schutzatmosphäre angeordnet. Der Deckel 7 des Gchänses 6,
der mit einem Schaufenster versehen ist, ist so ausgeführt, daß er über einen Kontakt
8 mit Steuerkreisen des Bremsmotors 1 verbunden ist, so daß beim Öffnen des Deckels
7 ein Unterbrechen des Schaltkreises des Bremsmotors 1 geeichert ist. Die Wärmeverluste
des Oszillationskondensators 10 und des Spuleninduktors 20 werden über ein Flüssigkeitakühlsvstem
in einen Spaicherbehälter des Kühlwassers abgeführt, der im Raum der Anordnung,
vorteilhaft im freien Raum unter dem Gchäuse 6 des Gießraumes angeordnet ist (in
der Zeichnung ist der Speicherbehalter nicht dargestellt). Die Zahl der Schichten
des Spuleninduktors 20 ist durch die Große des Schmelztiegels 12 und der Menge der
Schmelze gegeben.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung wird im Folgenden
an einem Ausf2hrungsbeispiel des Schmelzens und des mach-folgenden Gießens mittels
Hochfrequenzenergie beschrieben. Bei geöffnetem Deckel 7 wird in der Lagerung 4
der Küvette 5 die ausgebrannte Küvette 5, die mittels einer in der Zeichnung nicht
dargestellten Einstellvorrichtung in einer Höhenlage derart aingestellt, daß der
Zufuhrkanal in die Küvette 5 sich gegenüber der Mündung des Ausflusses aus dem Schmelztiegel
12 befindet. Mittels der Einstellvorrichtung wird die Lagerung 4 der Yüvstte 5 dicht
gegen den Schmelztiegel 12 verstellt. Der Schmelztiegel 12 wird mit einer geeigneten
Menge eines Granulates einer Metallegierung gefüllt.
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Bei Lösung der Mutter des drehbaren Armse 2 der Zertrifuge wird eine
Auswuchtung des drehbaren Armes 2 der Zentrifuge mittels des Gegengewichtes 3 ausgeführt.
nach Anzichen der Mutter des drehbaren Armes 2 wird mittels eines elektrischen Steuergerätes
die Bremse des Bremsmotors gelöst und der drehbare Ans 2 der Z@rtrifuge wird in
eine Lage für ein Einführen
des Schmelztiegels 12 ii den Hohlraum
des Spuleninduktors 20 gebracht. Durch ein Verstellen des Schlittens 15 in dessen
untere Lage durch Verschieben entlang der Lagers 16 (der Verschiebebahn) wird die
Lage des Schlittens 15 durch die Arretierklinke 18 gesichert, der Kontakt 19 des
Schlittens 15 wird unterbrochen und gleichzeitig wird das Rohr des Austrittes 13
der Schutzgasatmosphäre an die Zufuhr 14 der Schutzgasatmosphäre angeschlossen.
Mittels eines elektrischen Stenergerätes wird wieder der Bremsmotor 1 abgebremst.
Der Deckel 7 des Gehäuses 6 des Gießraumes wird geschlossen, wodurch gleichzeitig
ein Sperrkontakt 8 am Deckel 7 geschlossen wird, der es ermöglicht, den Hochfrequenzgenerator
11 in Betrieb zu setzen. Wenn der Hochfrequenzgenerator 11 zu arbeiten beginnt,
fließt durch den Spulenindukter 20 ein Hochfrequenzstrom, der durch Wirkung des
Hochfrequennmagnetfeldes im Hohlraum des Spuleninduktors 20 den Einsatz im Schmelztiegel
12 schmilzt. Gleichzeitig wird die Zufuhr des inerte Gases geöffnet, das über die
Zufuhr 14 und den Anstritt 13 an die Oberfläche der Schnelze ii Schmelztiegel 12
strömt. Nach Schmelzen das Einsatzes und Er@ielen der nötigen Temperatur der Schmelze
wird durch das elektrische Steuergerät die Wirkungsweise des Hochfrequenzgenerators
11 beendet, die Zufuhr 14 der Schutzatmesphäre geschlossen, die Arretationsklinke
18 gelöst und der Schlitten 15 dit der Schmelttiegel 12 und der Schmelse wird der
Wirkung der Feder 17 entlang des Lagers 16 in die obere Zlage verschoben, der tontakt
19 des Schlittens 15 wird unterbrochen, der den Brememotor 1 eingezchaltet gehalten
hatte, wodurch der drehbare Arm 2 der Zentrifuge zu drehen beginnt. Durch Wirkung
der Fliehkraft fließt die Schmelze aus dz Schmelztiegel 12 in Fohräume der Küvette
5.
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Das Drehen wird durch das elektrische Steuergerät beendet.
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In der Erregerspule 21 entsteht bei Betrieb des Hochfrequenzgenerators
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eine Erregerspannung, die in den Generator 11 zurückgeführt wird. Ein Übergroifen
starker elektrenagnetische Hochfrequenzfelder in die Umgebung wird durch ein wirksames
elektromagnetisches Abschirmen des Generators 11, des Bechers 9 des oszillationakondensators
lo, dies Gießraumes im Gehäuse 6 und durch eine für Hochfrsquens dichte Verbindung
zwischen der Abschirzung des Generators 11 und dem Becher 9 des Oszillationskondensators
lo und in der Toilebene des Bechers 9 des Oszillationskondensators lo und des Gießraumes
verhütet. Die isolierende Trennwand 22, die Anschlußelemente für den Spuleninduktor
20 und die Erregerspule 21 enthält und einen Teil der Trennwand zwischen dem Gehäuse
6 des Gießraumes und dem Becher 9 des Oszillatienskondensators 10 bildet, verhütet
ein Eindringen von Umreinigkeiten aus dem Gehäuse 6 des Gießraumes in die Dose 9.
Die während des Betriebes im Spuleninduktor 20 und im Oszillationskondensator lo
entstandene Wärne wird durch das Fldesigkeitakühlsystem mit einer Zirkulationspumpe
in den Vorratsbehälter für die Flüssigkeit geleitet.
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Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich nicht nur für die Erzeugung
zahnärztlicher prothatischer Erzeugnisse, sondern auch für eine Erzengung von schmuckgegenständen,
der Bijouindustrie und für eine Bereitung von Mustern für die RÖntgen-Spektrometrie.