DE4122550A1 - Niederdruck-giessanlage mit waermeisoliertem angusstopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Gießanlage mit einem zwischen einem Speiserrohr eines Schmelzofens sowie einer Gießform-Grundplatte liegenden wärmeisolierten An­ gußtopf, der ein Reservoir für das flüssige Gußmaterial bildet.

Beim Niederdruck-Gießverfahren wird durch einen relativ geringen, auf die Oberfläche der Schmelze im Schmelzofen einwirkenden Gasdruck die flüssige Schmelze, so bei­ spielsweise Flüssigaluminium, über das sog. Speiserrohr sowie einen eine Verteilfunktion ausübenden Angußtopf in den Hohlraum der zumeist geodätisch oberhalb liegenden Gußform gedrückt. Nach Abschluß der Erstarrungsphase des zu produzierenden Gußteiles wird der Schmelzofen belüf­ tet, wodurch das im Speiserrohr sowie im Angußtopf be­ findliche Gußmaterial in den Schmelzofen zurückfließt. Um jedoch die Wärmeverluste des flüssigen Gußmateriales wäh­ rend der Befüllung der Gießform sowie während der Erstar­ rungsphase des Gußteiles auszugleichen, wird bei einer bekannten Niederdruck-Gießanlage der Angußtopf kontinu­ ierlich beheizt. Eine derartige Beheizung ist jedoch auf­ wendig und kostenintensiv und stellt eine vermeidbare Ressourcenverschwendung dar. So zeigt nämlich beispiels­ weise die US 40 76 070 einen Angußtopf mit einer Isolati­ onsschicht, die die Wärmeverluste herabsetzt.

Da der aus der US 40 76 070 bekannte Angußtopf jedoch noch nicht ausreichend isoliert ist und darüber hinaus zahlreiche Wärmebrücken enthält, über die die Wärme des im Angußtopf befindlichen flüssigen Gußmaterials abge­ führt werden kann, hat sich die Erfindung die Aufgabe ge­ stellt, einen demgegenüber verbessert wärmeisolierten An­ gußtopf aufzuzeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Anguß­ topf als ein geschlossenes, lediglich mit Übertrittsöff­ nungen für das Gußmaterial versehenes Gehäuse aus einem Wärmeisolationsstoff ausgebildet ist, das unter Zwischen­ lage von Dichtungen am Speiserrohr und an der Grundplatte anliegt. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfin­ dung beschreiben die Unteransprüche.

Ein erfindungsgemäß gestalteter Angußtopf besitzt keine Wärmeleitbrücke beispielsweise zum Gehäuse des Schmelz­ ofens, da sich das rundum aus Isolationsmaterial beste­ hende Gehäuse vom hochtemperierten Speiserrohr bis zur ebenfalls heißen Gießform-Grundplatte erstreckt. Für den Übertritt vom Speiserrohr in den Angußtopf sowie vom An­ gußtopf in eine Grundplatten-Durchtrittsöffnung weist das Angußtopf-Gehäuse abgedichtete Übertrittsöffnungen auf. Diese Abdichtung wird durch insbesondere flexible Dicht­ elemente gebildet, die zwischen dem Speiserrohr bzw. der Grundplatte und dem Gehäuse des Angußtopfes liegen. Zur sicheren Abdichtung ist ein gewisser Anpreßdruck erfor­ derlich, der andererseits jedoch die maximal zulässige Druckbelastung des Angußtopfes nicht überschreiten darf. Die maximal zulässige Druckbelastung des Angußtopfes ist dabei relativ gering, da übliche Wärmeisolationsstoffe keine hohen Festigkeitswerte besitzen. Vorgesehen sein kann deshalb eine die Druckbelastung des Angußtopfes be­ grenzende Stütze, die zwischen der Gießform-Grundplatte sowie dem Schmelzofen eingespannt sein kann.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist diese Stütze ein den Angußtopf lose umgebendes Stahlgehäuse, das den An­ gußtopf zugleich vor Beschädigungen schützt. Während An­ spruch 4 eine einfach zu fertigende Ausführungsform des Angußtopfes beschreibt, nennt Anspruch 5 ein wirkungs­ volles Isolationsmaterial. Diese sowie weitere Vorteile werden auch aus der folgenden Beschreibung eines bevor­ zugten Ausführungsbeispieles ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 einen Prinzipschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Niederdruck-Gießanlage mit einem Anguß­ topf, sowie

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Anguß­ topfes im Detail, sowie

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen An­ gußtopf.

Auf der gezeigten Niederdruck-Gießanlage soll ein Gußteil 1 gefertigt werden. Vorgesehen ist hierzu eine Gießform 2 mit einer Grundplatte 3, die Durchtrittsöffnungen 4 auf­ weist, über die das flüssige Gußmaterial in die Gießform 2 gelangen kann.

Die Gießform 2 ist oberhalb des Schmelzofens 5 angeord­ net, der mit flüssigem Gießmaterial 6 befüllt ist. Wird der auf die Oberfläche des flüssigen Gießmateriales 6 einwirkende Luftdruck erhöht, so wird flüssiges Gießmate­ rial 6 durch das Speiserrohr 7 des Schmelzofens 5 geodä­ tisch nach oben in einen Angußtopf 8 gefördert. Hierzu mündet das Speiserrohr 7 in einer Übertrittsöffnung 9a des Angußtopfes 8. Der Angußtopf 8 besitzt weitere Über­ trittsöffnungen 9b, die mit den Durchtrittsöffnungen 4 in der Grundplatte 3 korrespondieren, so daß vom Angußtopf 8 aus das flüssige Gießmaterial in die Gießform 2 gelangen kann. Der Angußtopf 8 bildet somit ein Reservoir für das flüssige Gießmaterial und verteilt dieses gleichzeitig auf eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 4 in der Grundplatte 3. Die Übergänge zwischen dem Angußtopf 8 so­ wie dem Speiserrohr 7 bzw. der Grundplatte 3 sind im Be­ reich der Übertrittsöffnungen 9a, 9b durch zwischenge­ legte Dichtungen 10a, 10b abgedichtet.

Um die Wärmeverluste im Angußtopf 8 sowohl während der Befüllung der Gießform 2 als auch während der Erstar­ rungsphase des Gußteiles 1 gering zu halten, ist der An­ gußtopf 8 aus einem Wärmeisolationsstoff gefertigt. Indem der Angußtopf 8 unter Zwischenlage der Dichtungen 10a, 10b lediglich am Speiserrohr 7 sowie an der eine hohe Temperatur aufweisenden Grundplatte 3 anliegt, liegen keine nennenswerten Wärmebrücken vor, über die die Wärme des im Angußtopf 8 befindlichen Gußmateriales abgeführt werden könnte. Die im Versuchsbetrieb einer erfindungsge­ mäßen Niederdruck-Gießanlage ermittelten Wärmeverluste über den Angußtopf 8 lagen über dem Erstarrungszeitraum des Gußteiles in der Größenordnung von lediglich 20°.

Im einzelnen ist in einem ersten Beispiel nach Fig. 1 der im wesentlichen quaderförmige Angußtopf 8 aus mehreren, miteinander verklebten und aus einem Wär­ meisolationsstoff gefertigten Isolationsplatten zusammen­ gesetzt. Neben einer Bodenplatte 8a sowie einer Deck­ platte 8c sind vier Seitenwände 8b vorgesehen. Im Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Angußtopf nach einem Saugformverfahren gefertigt und besitzt Seitenwände 8d sowie ebenfalls eine mit diesen verklebte Deckplatte 8c. Vorteilhafterweise wird hierbei die Zahl der Klebe­ fugen minimiert. Von Vorteil ist darüber hinaus die koni­ sche Formgebung im Bereich der Übertrittsöffnung 9a. Für die Seitenwände 8d, sowie die Isolationsplatten 8a, 8b, 8c kommen als Wärmeisolationsstoff jeweils geeignete, marktübliche Faserkeramik-Materialien zum Einsatz.

Darüber hinaus sind zusätzliche Isolationsschichten mit glasfaser-ummantelten Materialien möglich.

Die Druckbelastung des Angußtopfes 8 muß begrenzt werden, da die Isolationsplatten 8a, 8b, 8c, 8d lediglich relativ niedrig belastbar sind. Zwischen der Grundplatte 3 sowie dem Schmelzofen 5 ist daher zumindest eine die Druckbela­ stung des Angußtopfes 8 begrenzende Stütze vorgesehen, die in Fig. 1 unter der Bezugsziffer 11 lediglich ab­ strakt dargestellt ist. Im bevorzugten Ausführungsbei­ spiel ist jedoch die Stütze 11 als ein den Angußtopf 8 lose umgebendes Stahlgehäuse 12 ausgebildet. Dieses Stahlgehäuse 12 besitzt einen Boden 12a, vier den Seiten­ wänden des Angußtopfes 8 angepaßte Vertikalwände 12b, so­ wie eine Deckplatte 12c. Während die Deckplatte 12c mit den Vertikalwänden 12b verschweißt ist, sind die Ver­ tikalwände 12b in eine entsprechend gestaltete Nut 12d in der Bodenplatte 12a eingesetzt. Dies gestattet es, das Stahlgehäuse 12 zu öffnen und hiernach den lediglich lose eingesetzten Angußtopf 8 zu entfernen. Zentriert wird dieser Angußtopf 8 insbesondere durch Absätze 8′, 8′′ in der Bodenplatte 8a bzw. in der Deckplatte 8c, mit denen er in entsprechende Aussparungen 12′, 12′′ im Boden 12a bzw. im Deckel 12c des Stahlgehäuses 12 eingesetzt ist. Diese Aussparungen 12′, 12′′ fallen mit den Übertritts­ öffnungen 9a, 9b des Angußtopfes 8 zusammen, so daß das Isolationsmaterial des Angußtopfes 8 in diese Aussparun­ gen 12′, 12′′ hineinragt, wodurch jegliche Wärmeleit­ brücke vermieden wird. Der Angußtopf 8 kann somit - wie bereits oben erläutert - lediglich unter Zwischenlage der Dichtungen 10a, 10b sowohl am Speiserrohr 7 als auch di­ rekt an der Grundplatte 3 anliegen.

Vorteilhafterweise sind diese Dichtungen 10a, 10b relativ dick und flexibel ausgebildet, so daß sie bis zu einem gewissen Maße komprimiert werden können. Diese Gestaltung macht einen ansonsten bei üblichen Niederdruck-Gießanla­ gen zwischen der Grundplatte 3 sowie dem Schmelzofen 5 bzw. dem im Schmelzofen 5 aufgehängten Speiserrohr 7 vor­ gesehenen Kompensator entbehrlich. Neben der Vermeidung von Wärmebrücken zeichnet sich die erfindungsgemäße Nie­ derdruck-Gießanlage ferner dadurch aus, daß der Angußtopf 8 äußerst einfach ausgetauscht werden kann. Bei einem De­ fekt muß hierzu lediglich das Stahlgehäuse 12 geöffnet werden, was äußerst einfach ist, da die Vertikalwände 12b lediglich in die Nut 12d eingesetzt sind. Jedoch sind die mechanischen Belastungen des Angußtopfes 8 ohnehin äußerst gering gehalten, da die Druckbelastung durch die Stütze 11 bzw. das Stahlgehäuse 12 auf ein vertretbares Maß begrenzt wird und andererseits die Wärmeausdehnung der einzelnen Komponenten und insbesondere die unter­ schiedliche Wärmeausdehnung des Angußtopfes 8 sowie des Stahlgehäuses 12 durch deren losen Verbund nicht be­ hindert wird. Dabei ist trotz dieser relativ freien An­ ordnung der Angußtopf 8 in der geschlossenen Niederdruck- Gießanlage sicher fixiert, ohne daß hierzu aufwendige Schraubverbindungen oder dgl. erforderlich wären. Darauf hingewiesen werden soll noch, daß konstruktive Details durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel ge­ staltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (6)

1. Niederdruck-Gießanlage mit einem zwischen einem Speiserrohr (7) eines Schmelzofens (5) sowie einer Gießform-Grundplatte (3) liegenden wärmeisolierten Angußtopf (8), der ein Reservoir für das flüssige Gießmaterial (6) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Angußtopf (8) als ein geschlossenes, lediglich mit Übertrittsöffnungen (9a, 9b) für das Gießmaterial (6) versehenes Gehäuse aus einem Wärmeisolationsstoff ausgebildet ist, das unter Zwischenlage von Dichtungen (10a, 10b) am Speiserrohr (7) und an der Grundplatte (3) anliegt.

2. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Grundplatte (3) und dem Schmelzofen (5) zumindest eine die Druckbelastung des Angußtopfes (8) begrenzende Stütze (11) vorgesehen ist.

3. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (11) als ein den Angußtopf (8) lose umgebendes Stahlgehäuse (12) ausgebildet ist.

4. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen qua­ derförmige Angußtopf (8) eine mit Absätzen (8′, 8′′) versehene Bodenplatte (8a) und Deckplatte (8c) be­ sitzt, die in entsprechende Aussparungen (12′, 12′′) des als Stütze fungierenden Stahlgehäuses (12) ein­ gesetzt sind.

5. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in einem Saugform­ verfahren gefertigte Angußtopf (8) eine mit Absätzen (8′) versehene Seitenwand (8d) sowie eine mit Ab­ sätzen (8′′) versehene Deckplatte (8c) besitzt, die in entsprechende Aussparungen (12′, 12′′) des als Stütze fungierenden Stahlgehäuses (12) eingesetzt sind.

6. Niederdruck-Gießanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolationsstoff aus Keramikfasern besteht.