DE4122550C2 - Niederdruck-Gießanlage mit wärmeisoliertem Angußtopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Gießanlage mit einem zwischen ei­ nem Speiserrohr eines Schmelzofens sowie einer Gießform-Grundplatte lie­ genden lediglich wärmeisolierten Angußtopf, der ein Reservoir für das flüs­ sige Gießmaterial bildet, und als geschlossenes, lediglich mit Übertrittsöff­ nungen für das Gießmaterial versehenes Gehäuse aus einem Wärmeisolati­ onsstoff ausgebildet ist, das unter Zwischenlage von Dichtungen am Spei­ serrohr und an der Grundplatte anliegt.

Beim Niederdruck-Gießverfahren wird durch einen relativ geringen, auf die Oberfläche der Schmelze im Schmelzofen einwirkenden Gasdruck die flüs­ sige Schmelze, so beispielsweise Flüssigaluminium, über das sog. Speiser­ rohr sowie einen eine Verteilfunktion ausübenden Angußtopf in den Hohl­ raum der zumeist geodätisch oberhalb liegenden Gußform gedrückt. Nach Abschluß der Erstarrungsphase des zu produzierenden Gußteiles wird der Schmelzofen belüftet, wodurch das im Speiserrohr sowie im Angußtopf be­ findliche Gußmaterial in den Schmelzofen zurückfließt. Um jedoch die Wär­ meverluste des flüssigen Gußmateriales während der Befüllung der Gieß­ form sowie während der Erstarrungsphase des Gußteiles auszugleichen, wird bei einer bekannten Niederdruck-Gießanlage der Angußtopf kontinu­ ierlich beheizt. Eine derartige Beheizung ist jedoch aufwendig und kostenin­ tensiv und stellt eine vermeidbare Ressourcenverschwendung dar.

Beispielsweise die DE-AS 25 45 178 zeigt einen Angußtopf mit einer Isolati­ onsschicht, die die Wärmeverluste herabsetzt. Ein weiteres einem Anguß­ topf entsprechendes Übergangsstück für eine Niederdruckgießform, welches isoliert und beheizbar ist, ist in der DE-AS 27 52 132 gezeigt.

Bei diesen bekannten Angußtöpfen ist jedoch die Isolationsschicht starken Druckbelastungen ausgesetzt, welche bei der Auswahl des günstigsten Iso­ lationsmaterials zu beachten sind.

Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer ein lediglich wärmeisolierter, d. h. nicht zusätzlich beheizter Angußtopf optimal im Hinblick auf seine Funktion gestaltet werden kann, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß zwischen der Grundplatte und dem Schmelzofen zumindest eine die Druckbelastung des Angußtopfes begrenzende, als ein den Angußtopf lose umgebendes Stahlgehäuse aus­ gebildete Stütze vorgesehen ist, wobei der Angußtopf eine mit einem Absatz in eine entsprechende Aussparung des Stahlgehäuses hineinragende Deckplatte besitzt, und wobei die Aussparung die im Stahlgehäuse vorgese­ hene Übertrittsöffnung bildet. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Ein erfindungsgemäß gestalteter Angußtopf besitzt keine Wärmeleitbrücke beispielsweise zum Gehäuse des Schmelzofens, da sich das rundum aus Isolationsmaterial bestehende Gehäuse vom hochtemperierten Speiserrohr bis zur ebenfalls heißen Gießform-Grundplatte erstreckt. Für den Übertritt vom Speiserrohr in den Angußtopf sowie vom Angußtopf in eine Grundplat­ ten-Durchtrittsöffnung weist das Angußtopf-Gehäuse abgedichtete Über­ trittsöffnungen auf. Diese Abdichtung wird durch insbesondere flexible Dicht­ elemente gebildet, die zwischen dem Speiserrohr bzw. der Grundplatte und dem Gehäuse des Angußtopfes liegen.

Da zur sicheren Abdichtung ein gewisser Anpreßdruck erforderlich ist, der die maximal zulässige Druckbelastung des Angußtopfes nicht überschreiten darf, wobei die maximal zulässige Druckbelastung des Angußtopfes relativ gering ist, da übliche Wärmeisolationsstoffe keine hohen Festigkeitswerte besitzen, ist erfindungsgemäß eine die Druckbelastung des Angußtopfes be­ grenzende Stütze vorgesehen, die zwischen der Gießform-Grundplatte so­ wie dem Schmelzofen eingespannt ist.

Diese Stütze ist als ein den Angußtopf lose umgebendes Stahlgehäuse aus­ gebildet, das den Angußtopf zugleich vor Beschädigungen schützt. Die wei­ teren Merkmale des Anspruchs 1 beschreiben einen einfach zu fertigenden Angußtopf, die darüberhinaus jegliche Wärmeleitbrücke vermeiden.

Dies sowie weitere Vorteile wird auch aus der folgenden Be­ schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 einen Prinzipschnitt durch eine erfindungsgemäße Niederdruck- Gießanlage mit einem Angußtopf, sowie

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Angußtopfes im Detail, sowie

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Angußtopf.

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

Die Gießform 2 ist oberhalb des Schmelzofens 5 angeordnet, der mit flüssi­ gem 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 geodätisch 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 (4)

1. Niederdruck-Gießanlage mit einem zwischen einem Speiserrohr (7) eines Schmelzofens (5) sowie einer Gießform-Grundplatte (3) liegen­ den lediglich wärmeisolierten Angußtopf (8), der ein Reservoir für das flüssige Gießmaterial (6) bildet, und als geschlossenes, lediglich mit Übertrittsöffnungen (9a, 9b) für das Gießmaterial (6) versehenes Ge­ häuse aus einem Wärmeisolationsstoff ausgebildet ist, das unter Zwi­ schenlage von Dichtungen (10a, 10b) am Speiserrohr (7) und an der Grundplatte (3) anliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Grundplatte (3) und dem Schmelzofen (5) zumindest eine die Druckbelastung des Angußtopfes (8) begrenzende, als ein den Angußtopf (8) lose umgebendes Stahl­ gehäuse (12) ausgebildete Stütze (11) vorgesehen ist,
wobei der Angußtopf (8) eine mit einem Absatz (8'') in eine entspre­ chende Aussparung (12'') des Stahlgehäuses (12) hineinragende Deckplatte (8c) besitzt,
und wobei die Aussparung (12'') die im Stahlgehäuse (12) vorgese­ hene Übertrittsöffnung (9b) bildet.

2. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der quaderförmige Angußtopf (8) eine mit einem Absatz (8') versehene Bodenplatte (8a) besitzt, die in eine entsprechende Aussparung (12') des Stahlgehäuses (12) eingesetzt ist.

3. Niederdruck-Gießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in einem Saugformverfahren gefer­ tigte Angußtopf (8) eine mit einem Absatz (8') versehene Seitenwand (8d) besitzt, die in eine entsprechende Aussparung (12') des Stahlge­ häuses (12) eingesetzt ist.

4. Niederdruck-Gießanlage nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolationsstoff aus Keramik­ fasern besteht.