DE3446953A1

DE3446953A1 - Verfahren zum messen des schmelzestandes

Info

Publication number: DE3446953A1
Application number: DE19843446953
Authority: DE
Inventors: Josef 8055 Goldach Scharl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1986-07-03

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen
des Schmelzestandes in einem Warmhalteofen im Niederdruckgießverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Niederdruckgießverfahren besteht allgemein das Problem, daß mit zunehmender Entleerung des Ofens auch der Schmelzestand im Steigrohr sinkt. Dementsprechend ist es notwendig, um einen konstanten statischen Gießdruck in der Kokille zu erhalten, den Druck im Ofen kontinuierlich zu erhöhen, damit die Schmelze von dem nunmehr tieferen Niveau in die Kokille hochsteigt.
Bisher hat man die kontinuierlic!1e Druckerhöhung per Hand vom Werker durchführen lassen. Dies bedingte eine große Erfahrung und zu Beginn einer jeden Arbeitsschicht ein oder zwei Probeabfisse, um den richtigen Gießdruck zu ermitteln. Dies ist jcjoch nachteilig, da die Probeabgüsse Ausschuß bedeuten. Darüber hinaus liefert dieses Verfahren keine reproduzierbaren Werte, so daß keine gleichbleibende Qualität der Gußstücke erzielt werden kann.
Daneben ist schon vorgeschlagen worden, den Schmelzestand im Ofen durch Meßfühler zu erfassen. So sind induktive Füllstandsmeßeinrichtungen bekannt geworden.
Diese Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß äußere Einflüsse, wie Verschmutzung der Oberfläche durch Oxyde, Reinigungsverfahren der Öfen etc. die Meßgenauigkeit der Vorrichtungen sehr stark beeinträchtigen so daß auch hiermit keine reproduzierbaren Werte erzielt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindllnl; tt ps deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung ur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit (jr'.'1 die Füllstandshöhe bei Niederdruckwarmhalteöfen rerodu ierbar und einwandfrei erfaßt und geregelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß man den Füllstand im Ofen dadurch messen kann, daß man ihn mit einem konstanten Volumensstrom pro Zeiteinheit beschickt und die Zeit bis zu einem vorher festgelegten Referenzdruck mißt. Aufgrund des konstanten Volumensstromes und der benötigten Zeit bis zum Erreichen eines Referenzdruckes ist eindeutig feststellbar, wieviel Luft in den Ofen eingeführt werden muß. Je größer der Luftanteil ist, umso niedriger ist der Füllstand im Ofen. Auch läßt sich hiermit ein Füllstandsdiagramm für jeden Ofen erstellen, aus dem dann der Werker aufgrund der augenblicklichen Füllzeit den dazugehörigen Gießenddruck ablesen kann. Hierdurch ist gewährleistet, daß immer der optimale Gießenddruck eingestellt wird. Dadurch werdeh Gußstücke gleichbleibender Qualität erzeugt.
Ganz allgemein zeichnet sich dieses Verfahren dadurch 'aus, daß keine empfindlichen Füllstandsmeßeinrichtungen im Ofen verwendet werden müssen, die sehr leicht beschädigt werden können. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß auch die Beschickung eines Niederdruckofens automatisiert werden kann, da die Anlage ohne weiteres in der Lage ist, bei Erreichen eines minimalen Füllstandes die Gießanlage abzustellen bzw. ein Signal zu liefern, um den Ofen wieder aufzufüllen bzw. den Auffüllvorgang automatisch einzuleiten.
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch die Merkmale des zweiten Anspruchs.
Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, daß man eine vollautomatisch arbeitende Anlage erhält, bei welcher selbsttätig immer mit optimalem Gießenddruck von Beginn des ersten Gießvorganges bei gefülltem Ofen bis zum letzten Gießvorgang gearbeitet werden kann. Es ist also nicht mehr erforderlich, daß die Anlage von einem Werker überwacht und bei jedem Gießzyklus von Hand betätigt werden muß.
Schaltungstechnisch ist es sinnvoll, den ersten Grenzwertschalter mit einem separaten Wegeventil zu verbinden. Dadurch wird eine optimale Einstellbarkeit erreicht. Hierbei ist es von Anlagenaufwand her sinnvoll, die Anordnung des Wegeventils in einer Nebenleitung zu dem Gießventil vorzusehen. Dadurch entfallen zusätzliche Druckluftleitungen und der Bauaufwand an der Anlage wird gering gehalten (Anspruch 4 und 5).
Um je nach zu vergießendem Werkstoff und Kokillenform die Füllgeschwindigkeit und den Gießdruck einzustellen, ist es sinnvoll, vor dem Wegeventil eine einstellbare Drossel anzuordnen (Anspruch 6).
Damit sichergestellt ist, daß bei Angußbeginn, wenn die Kokille noch kalt ist, die Füllgeschwindigkeit hierauf abgestimmt ist, wird weiterhin vorgeschlagen, eine zusätzliche Drossel im Bypass zur Drossel für die Grundeinstellung vorzusehen, die von dem Werker individuell noch betätigt werden kann (Anspruch 7).
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines ausgewählten Beispiels näher dargestellt. Es zeigt die einzige Abbildung ein Prinzipblockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerung mit dem Schaltplan für die Druckregelung.
Da sich die vorliegende Erfindung nur mit einer Füllstandsmeßeinrichtung für das bekannte Niederdruckgießverfahren beschäftigt, wird auf die Beschreibung des Niederdruckgießverfahrens verzichtet, da es allgemein bekannt ist. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es lediglich erforderlich, eine zusätzliche Meßleitung zu installieren, um den Druck im Ofen zu erfassen. Außerdem müssen noch in die Druckluftleitung weiter unten beschriebene Ventile und Drosseln eingebaut werden.
Zu Beginn eines Gießzyklus ist das Entlüftungsventil 14 geschlossen und der Ofen 15 weist einen bestimmten Schmelzestand auf. Um diesen Schmelzestand zu ermitteln, wird der Ofendruck einem Meßumformer 1 zugeleitet, der eine dem Druck entsprechende Meßspannung einem Grenzwertschalter 2 sowie einem weiteren Grenzwertschalter 3 zulei-tet. Der Grenzwertschalter 2 spricht bei Erreichen eines vorher festgelegten Referenzdruckes an. Dieser Referenzdruck liegt unterhalb des Gießenddruckes und dient einzig und allein dazu, den nachgeschalteten Integrierer 4 zu stoppen. Der Integrierer 4 mißt von Beginn des Füllvorganges mit Druckluft bis zum Erreichen des Referenzwertes die Zeit und liefert hierzu analoge Spannungssignale. Da sich die Zeit bis zum Erreichen des Referenzdruckes bei bekanntem Volumenstrom pro Zeiteinheit mit zunehmender Entleerung des Ofens verlängert, kann hieraus der Füllstand abgeleitet werden.
Der Ausgang des Integrierers 4 dient ebenfalls wie der Ofendruck dem Grenzwertgeber 3 als weiteres Eingangssignal. In dem Grenzwertgeber 3 wird der Gießenddruck festgelegt, der in Abhängigkeit der vom Integrierer 4 bis zum Erreichen des Referenzdruckes ermittelten Zeit gesteuert wird. Die vom Integrierer 4 abgegebene Spannung stellt also den Sollwert für den Gießenddruck dar.
Sobald der Gießenddruck erreicht ist, wird von dem Grenzwertgeber 3 das Gießventil 5 geschlossen. Dies bedeutet, daß die Kokille vollständig mit Schmelze gefüllt ist. Sobald die Haltezeit, d.h. die Zeit, die die Schmelze in der Kokille bis zum Erstarren benötigt, erreicht ist, wird das Entlüftungsventil 14 umgeschaltet und der Ofen wird wieder vollständig vom Druck entlüftet. Sodann beginnt ein neuer Gießzyklus.
Der zur Steuerung notwendige Druckluftschaltplan besteht im wesentlichen aus folgenden Elementen. Die Druckluft wird druckgeregelt über eine im Querschnitt bekannte und konstante Leitung 6 zugeführt. Nach Passieren eines Druckbegrenzungsventiles 7 teilt sich die Leitung 6 in den Meßkreis 8 und den Füllkreis 9. Der Füllkreis 9 ist an sich bekannt und besteht im wesentlichen aus einer einstellbaren Drossel 10 zum Regulieren der Füllgeschwindigkeit des Ofens mit Druckluft sowie dem Gießventil 5.
Der Meßkreis 8 weist zwei parcllelgeschaltete einstellbare Drosseln auf. Die erste Drossel 11 dient zur Grundeinstellung des Gießdruckes. Die dazu parallelgeschaltete einstellbare Drossel 12 kann individuell vom Werker eingestellt werden. Sie hlt die Aufgabe, den Gießdruck in Abhängigkeit der Schmelze und des Zustandes der Kokille frei zu regulieren, bzw. zu korrigieren.
Nachgeschaltet ist den beiden Drosseln 11 und 12 ein Wegeventil 13, welches von dem Grenzwertgeber 2 bei Erreichen des Referenzdruckes angesteuert wird.
Die beiden Ausgangsleitungen des Gießventils 5 sowie des Wegeventils 13 vereinigen sich vor dem Entlüftungsventil 14, welches direkt mit dem Ofen verbunden ist.
Zwischen dem Entlüftungsventil 14 und dem Ofen 15 zweigt noch die Meßleitung für den Ofendruck ab, in welcher der Meßwertumformer 1 eingebaut ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Messen des Schmelzestandes in einem Warmhalteofen im Niederdruckgießverfahren, bei welcher di Schmelze mittels Druckluft in die Gießform (Kokille) hochgedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft mit konstantem Druck und einem konstanten Volumenstrom pro Zeiteinheit bis zu einem unter dem Gießenddruck liegenden Referenzdruck zugeführt wird, daß diese Zeit erfaßt wird und als Sollwertvorgabe für den Gießenddruck dient.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend im wesentlichen aus einem Ofen, der mit Schmelze gefüllt ist, einer oberhalb des Ofens angeordneten Gießform (Kokille), in die die Schmelze über ein Steigrohr mittels Druckluft gedrückt wird und aus einer Druckmittelzuleitung mit Gießventil zum Steuern des Gießenddruckes und einstellbarer Drossel, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofendruck einem Grenzwertschalter (2) vorgegeben wird, der mit einem Integrierer (4) verbunden ist, der die Zeit des Druckanstieges bis zu dem im Grenzwertschalter eingestellten Referenzdruck mißt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofendruck zusätzlich einem zweiten Grenzwertschalter (3) zugeleitet wird, der als weiteres Eingangssignal das Ausgangssignal des Integrierers (4) erhält und daß über den zweiten Grenzwertschalter (3) das Gießventil (5) betätigbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Grenzwertschalter (2) mit einem Wegeventil (13) verbunden ist, das in einer Druckluftzufuhrleitung zum Ofen (15) angeordnet ist und bei Erreichen des Referenzdruckes die Druckluftzufuhr zum Ofen schließt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (13) in einer Nebenleitung zum Gießventil (5) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor dem Wegeventil (13) eine einstellbare Drossel (11) angeordnet ist
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bypass zur einstellbaren Drossel (11) eine weitere einstellbare Drossel (12) vorgesehen ist.