DE4411801C1 - Vorrichtung zum Fördern von flüssigem Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern von flüssigem Metall aus einem Metallbad mit einer Pumpe, die das flüssige Metall über eine unter dem Oberflächenspiegel des Metallbades angeordnete Ansaugöffnung ansaugt und über eine Förderleitung einer Gießform zuführt, wobei die Förderleitung einen unteren Abschnitt aufweist, der unter dem durch den Oberflächenspiegel des Metallbades gebildeten Niveau verläuft, und wobei an den unteren Abschnitt ein oberer Abschnitt angeschlossen ist, der über dem Oberflächenspiegel angeordnet ist und der in ein Ausgußstück mit einer Ausgußöffnung übergeht.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 14 58 001 A1 bekannt. Bei solchen Vorrichtungen ist eine Kolbenpumpe verwendet, die in ein Metallbad, beispielsweise in Magnesium-Schmelze, eingetaucht ist. Die Pumpe fördert Metallschmelze über eine Steigleitung aus dem Schmelztiegel heraus. Von der Steigleitung gelangt die Metallschmelze in eine mit Gefälle verlegte Förderleitung, an deren Ausgußöffnung eine zu befüllende Gußform aufgestellt ist. Bei dieser Anordnung entleeren sich die Förderleitung und die Steigleitung, wenn der Dosiervorgang beendet ist.

Dadurch gelangt Sauerstoff in die Förderleitung und die Steigleitung, so daß diese oxydieren, oder daß sich Fremdkörper absetzen. Diese beeinträchtigen die Qualität eines nachfolgend gegossenen Werkstückes.

Des weiteren entsteht infolge der Entleerung der Förderleitung ein Materialverlust. Auch läßt sich eine genaue Dosierung der Fördermenge mit einer solchen Vorrichtung nicht sicherstellen.

Eine auf einem ähnlichen Wirkprinzip basierende Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 11 95 021 oder aus der DE-AS 11 51 357 bekannt. Auch bei diesen Dosierpumpen erweist es sich als nachteilig, daß sich nach erfolgter Befüllung der Gußform die Förderleitung zumindest teilweise entleert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die mit geringem Aufwand ein Eindringen von Sauerstoff und Fremd körpern in die Förderleitung weitgehend verhindert.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß dem unteren Abschnitt der Förderleitung ein Bogenstück vorgeschaltet ist, das ausgehend von der Pumpe aus dem Metallbad herausgeführt ist.

Nach dem Prinzip von kommunizierenden Rohren ist der untere Abschnitt stets mit Metallschmelze gefüllt. Mit der Metallschmelze wird somit ein Verschluß gebildet, der ein Eindringen von Sauerstoff und Fremdkörpern in die Förderleitung verhindert.

Der obere Abschnitt verhindert ein Auslaufen der Förderleitung in Richtung der Aufnahmestelle der Gußform.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die flüssigkeitsführenden Teile der Pumpe unter den Oberflächenspiegel in das Metallbad eingetaucht sind.

Dadurch, daß die Ansaugöffnung unter dem Oberflächenspiegel des Metallbades angeordnet ist, ist verhindert, daß aufschwemmende Schlacke von der Pumpe eingesaugt wird. Auch kann bei dieser Anordnung sichergestellt werden, daß die flüssigkeitsführenden Teile der Pumpe stets mit Metallschmelze gefüllt sind. Die Pumpe kann somit nicht leerlaufen; eine exakte Dosierung der Fördermenge ist stets sichergestellt.

Da die Förderleitung ein Verschleißteil ist, das in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden muß, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Förderleitung an dem Bogenstück außerhalb des Metallbades an der Pumpe mittels Halteelementen festgelegt ist. Die Förderleitung kann somit demontiert werden, ohne daß das Metallbad abgelassen werden muß.

Ein Abkühlen der Metallschmelze in der Förderleitung unter ein bestimmtes Temperaturniveau wird dadurch verhindert, daß die Förderleitung von einer Verkleidung umgeben ist, daß die Verkleidung beabstandet zu der Förderleitung angeordnet ist und daß in dem Zwischenraum zwischen der Förderleitung und der Verkleidung eine Heizvorrichtung eingebracht ist. Ein energiesparender Betrieb der Heizvorrichtung ist möglich, da vorgesehen ist, daß zwischen der Heizvorrichtung und der Verkleidung eine Wärmeisolierung angeordnet ist.

Das Rückfließen von Metallschmelze aus der Förderleitung bei einer starken Saugbewegung der Pumpe kann dadurch verhindert werden, da zusätzlich vorgesehen ist, daß in der Förderleitung oder in einer der Förderleitung zugeführten Ausstoßleitung der Pumpe ein Ventil eingebracht ist.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Ventil ein einseitig sperrendes Rückschlagventil ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ansaugöffnung mittels eines steuerbaren Ventiles verschließbar ist, daß in der Ansaugöffnung eine Sammelleitung endet, die mit der Förderleitung und einer Dosierkammer in Verbindung steht, daß in der Dosierkammer ein Kolben angeordnet ist, mit dessen Ausgangsstellung der Dosierkammer ein auf eine gewünschte Dosiermenge abgestimmtes Volumen vorgebbar ist, daß beim Füllen der Dosierkammer das Ventil geöffnet und der Kolben in die Ausgangsstellung zurückgestellt ist und daß nach dem Schließen des Ventils mit dem Kolben die Dosierkammer entleerbar und über die Förderleitung die gewünschte Dosiermenge abgebbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kann bei geöffnetem Ventil die Dosierkammer gefüllt werden, ohne daß aus der Förderleitung flüssiges Metall in das Metallbad zurückfließt. Ist das Ventil geschlossen, dann kann mit der Entleerung mit der Dosierkammer, - was durch Verstellen des Kolbens bewirkt wird - die gewünschte Dosiermenge am Ende der Förderleitung abgegeben werden. Da die Ausgangsstellung und die Endstellung des Kolbens und damit das Volumen der Dosierkammer einstellbar ist, läßt sich auf einfache Weise die Dosiermenge einstellen ohne in das geschlossene System mit dem flüssigen Metall eingreifen zu müssen. Bei geschlossenem Ventil kann das Metallbad gereinigt werden, ohne daß Schmutzteile in das Dosiersystem eindringen können.

Ist es vorgesehen, daß die Sammelleitung in einem Gehäuse untergebracht ist, daß auch die Dosierkammer bildet und daß die Dosierkammer über einen Auslaß direkt in die Sammelleitung einmündet, sowie daß die Sammelleitung einen Ventilsitz bildet und daß ein mittels Ventilstange steuerbarer Ventilkörper den Ventilsitz wahlweise freigibt oder verschließt dann ist der Teil der Vorrichtung, welcher in das Metallbad eingebracht wird, sehr einfach aufgebaut und robust. Dies garantiert eine betriebssichere Arbeitsweise der Vorrichtung.

Die Einstellung der Dosiermenge wird nach einer Ausgestaltung dadurch geschaffen, daß der Kolben in der Dosierkammer mit einer Kolbenstange verbunden ist, die ein in ihrer Längsrichtung verstellbares Stellglied trägt, das die Ausgangsstellung des Kolbens in der Dosierkammer bestimmt. Die Kolbenstange ragt aus dem Metallbad, so daß das Stellglied leicht zugänglich ist.

Der Betriebsablauf läßt sich dadurch einfach gestalten, daß die Kolbenstange und die Ventilstange mittels elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Zylinder verstellbar sind und daß diese Zylinder. Außerhalb des Metallbad angeordnet sind.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine Pumpe 100 dargestellt, mittels der flüssiges Metall gefördert werden kann. Das flüssige Metall wird mittels einer Förderleitung 10 einer Gußform zugeführt. Die Pumpe 100 weist ein Gehäuse 20 auf, in das eine Dosierkammer 28 eingebracht ist. Die Dosierkammer 28 steht mittels eines Auslasses 23.1 mit einer Sammelleitung 22 in Verbindung. Die Sammelleitung 22 endet an ihrem einen Ende in einer Ansaugöffnung 23. Am anderen Ende der Sammelleitung 22 bildet diese eine Öffnung die mittels einer Abdeckung 25 flüssigkeitsdicht überdeckt ist. Von der Sammelleitung 22 geht im Bereich der Abdeckung 25 eine Ausstoßleitung 21 nach oben ab. In die Ausstoßleitung 21 ist ein Rückschlagventil 80 eingesetzt. Das freie Ende der Ausstoßleitung 21 mündet in die Förderleitung 10. Die Förderleitung 10 ist von einer Verkleidung 13 umgeben. Die Verkleidung 13 ist gegenüber der Förderleitung 10 im Abstand angeordnet. In dem Zwischenraum zwischen der Förderleitung 10 und der Verkleidung 13 ist eine Heizvorrichtung 18 eingebracht. Die Heizvorrichtung 18 ist als Spiralwendel ausgebildet. Zwischen der Verkleidung 13 und der Heizvorrichtung 18 ist eine Wärmeisolierung 19 angeordnet. Die Förderleitung 10 endet an ihrem freien Ende in einer Ausgußöffnung 11. Die Ausgußöffnung 11 ist an einen oberen Abschnitt 14 der Förderleitung angeschlossen. Der obere Abschnitt 14 verläuft oberhalb eines durch ein Metallbad gebildeten Oberflächenspiegel S. Der obere Abschnitt 14 ist als Bogenstück ausgebildet. An den oberen Abschnitt 14 schließt sich ein unterer Abschnitt 15 an. Der untere Abschnitt 15 verläuft unterhalb des Oberflächenspiegels S. Der unter Abschnitt 15 geht über ein Mittelstück 16 in ein Bogenstück 17 über.

Das Bogenstück 17 wiederum verläuft oberhalb des Oberflächenspiegels S. Das dem Bereich des Bogenstückes 17 zugekehrte Ende der Förderleitung 10 ist in eine Aufnahme 29 des Gehäuses so eingeführt, daß die Förderleitung 10 mit der Ausstoßleitung 21 in Verbindung steht. Die Förderleitung 10 ist an dem Gehäuse 20 mittels in der Zeichnung nicht dargestellten Halteelementen befestigt. Die Halteelemente sind so angeordnet, daß bei in das Metallbad eingetauchter Pumpe 100 ein Lösen der Förderleitung 10 möglich ist.

Die Förderwirkung wird durch einen Kolben 30 bewirkt der in der Dosierkammer 28 des Gehäuses 20 angeordnet ist. Der Kolben 30 wird mittels Kolbenringen 31 flüssigkeitsdicht gegenüber der Wandung der Dosierkammer 20 abgedichtet. An den Kolben 30 ist eine Kolbenstange 64 angeschlossen. Die Kolbenstange 64 ist über eine Kupplung 65 mit einem Hydraulikzylinder 63 oder dgl. verbunden. Mittels des Hydraulikzylinders lassen sich Hubbewegungen durchführen, so daß sich der Kolben in der Dosierkammer auf- und abbewegt. Der Hub läßt sich über ein als Mutter ausgebildetes Stellglied 61 variieren. Das Stellglied 61 ist auf einem Gewinde 60 der Kolbenstange 64 axial verstellbar. Das Stellglied 61 arbeitet mit einem Anschlag 68 zusammen. Damit ist die Hubbewegung des Kolbens 30 in der Dosierkammer 28 begrenzbar. Je nach gewünschter Fördermenge wird das Stellglied 61 in eine entsprechende Position auf der Kolbenstange 64 gebracht und an dieser arretiert.

Der die Kolbenstange 64 betätigende Hydraulikzylinder 63 ist auf einer Platte 70 angeschraubt. Die Platte 70 ist mittels Halterungen 66 mit dem Gehäuse 20 verbunden. Mittels der Halterungen 66 ist der Hydraulikzylinder 63 oberhalb des Oberflächenspiegels S angeordnet. Er ist somit für Wartungsarbeiten leicht zugänglich. Neben dem Hydraulikzylinder 63 ist auf der Platte 70 ein hydraulisch wirkender Ventil- Stellzylinder 53 befestigt. Der Ventil-Stellzylinder 53 ist über eine Kupplung 52 mit einer Ventilstange 50 verbunden. Die Ventilstange 50 läuft an ihrem dem Ventilstellzylinder abgekehrten Ende konisch zu und bildet somit einen Ventilkörper 51. Der Ventilkörper 51 verschließt die Ansaugöffnung 23 des Ventiles 40. Durch Betätigung des Ventil- Stellzylinders 53 kann das Ventil 40 wahlweise freigegeben oder verschlossen werden. Zum Fördern von flüssigem Metall, beispielsweise Magnesium wird die Pumpe 100 in ein Magnesiumbad eingetaucht. Mittels Flanschen 27 des Gehäuses 20 stützt sich die Pumpe an einer das Metallbad überdeckenden Platte oder dgl. ab. Der Kolben 30 ist in der Dosierkammer 28 auf seinen unteren Totpunkt eingestellt. In diesem Betriebszustand wird das Ventil 40 mittels des Ventil-Stellzylinders 53 geöffnet. Hierdurch dringt flüssiges Magnesium in die Sammelleitung 22 ein. Durch Betätigung des Stellzylinders 63 wird der Kolben 30 in der Dosierkammer 28 in Richtung seines oberen Totpunktes verschoben. Hierdurch wird Magnesium von der Sammelleitung 22 über den Auslaß 23.1 in die Dosierkammer 28 eingesaugt.

Sobald der Kolben 30 seinen oberen Totpunkt erreicht hat, wird das Ventil 40 mit dem Ventil-Stellzylinder 53 geschlossen. Die Dosierkammer 28 ist nun vollständig mit flüssigem Magnesium gefüllt. In Folge einer erneuten Betätigung des Hydraulikzylinders 63 führt der Kolben 30 einen Förderhub aus. Hierdurch wird das Magnesium aus der Dosierkammer 28 über den Auslaß 23.1 in die Sammelleitung gefördert. Von hier aus wird das flüssige Magnesium in die Ausstoßleitung 21 gepreßt. Hierbei öffnet das Ventil 80, so daß das Magnesium in die Förderleitung 10 gelangen kann. Das Magnesium durchfließt die Förderleitung 10 bis es an der Ausgußöffnung der Förderleitung 10 in eine Gußform 10 einfließt. Nun kann die Dosierkammer 28 wieder erneut gefüllt werden. Zum Befüllen des flüssigkeitsführenden Systems der Pumpe 100 sowie der Förderleitung 10 sind einige einleitende Dosiervorgänge erforderlich. Der Oberflächenspiegel S im Magnesiumbad wird konstant gehalten. Ein Rückfließen des Magnesiums aus der Förderleitung 10 ist mit der in der Figur beschriebenen Anordnung sicher verhindert. Insbesondere zeigen sich besonders gute Ergebnisse, wenn die Förderleitung 10 im Bereich des oberen Abschnittes 14 so angeordnet war, daß die Unterkante der Förderleitung auf der Höhe des Oberflächenspiegels S angeordnet war oder geringfügig darüber lag. Dadurch ist verhindert, daß bei geöffnetem Ventil 40 flüssiges Magnesium unkontrolliert aus der Ausgußöffnung 11 ausfließt.

Ist es erforderlich, daß der Schmelztigel in den die Pumpe 100 eingesetzt ist, für Wartungszwecke, beispielsweise zur Reinigung zugänglich gemacht werden muß, so wird mit dem Ventil-Stellzylinder 53 das Ventil 40 verschlossen. Dann kann die Pumpe 100 aus dem Metallbad entnommen werden. Somit bildet die Pumpe 100 eine kompakte, in sich geschlossene Einheit, bei der verhindert ist, daß Verschmutzungen in die flüssigkeitsführenden Teile eindringen können. Nach Beendigung der Wartungsarbeiten am Schmelztigel kann die Pumpe 100 wieder leicht eingesetzt werden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Fördern von flüssigem Metall aus einem Metallbad mit einer Pumpe, die das flüssige Metall über eine unter dem Oberflächenspiegel des Metallbades angeordnete Ansaugöffnung ansaugt und über eine Förderleitung einer Gießform zuführt, wobei die Förderleitung einen unteren Abschnitt aufweist, der unter dem durch den Oberflächenspiegel des Metallbades gebildeten Niveau verläuft, und wobei an den unteren Abschnitt ein oberer Abschnitt angeschlossen ist, der über dem Oberflächenspiegel angeordnet ist und der in ein Ausgußstück mit einer Ausgußöffnung übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß dem unteren Abschnitt (15) der Förderleitung (10) ein Bogenstück (17) vorgeschaltet ist, das ausgehend von der Pumpe (100) aus dem Metallbad herausgeführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsführenden Teile der Pumpe (100) unter den Oberflächenspiegel (S) in das Metallbad eingetaucht sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (10) an dem Bogenstück (17) außerhalb des Metallbades an der Pumpe (100) mittels Halteelementen festgelegt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderleitung (10) von einer Verkleidung (13) umgeben ist,
daß die Verkleidung (13) beabstandet zu der Förderleitung (10) angeordnet ist, und
daß in dem Zwischenraum zwischen der Förderleitung (10) und der Verkleidung (13) eine Heizvorrichtung (18) eingebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizvorrichtung (18) und der Verkleidung (13) eine Wärmeisolierung (19) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förderleitung (10) oder in einer der Förderleitung (10) zugeführten Ausstoßleitung (21) der Pumpe (100) ein Ventil (80) eingebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (80) ein einseitig sperrendes Rückschlagventil ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansaugöffnung (23) mittels eines steuerbaren oder eines selbststeuernden Ventils (40) verschließbar ist,
daß in der Ansaugöffnung (23) eine Sammelleitung (22) endet, die mit der Förderleitung (10) und einer Dosierkammer (28) in Verbindung steht,
daß in der Dosierkammer (28) ein Kolben (30) angeordnet ist, mit dessen Ausgangsstellung der Dosierkammer (28) ein auf eine gewünschte Dosiermenge abgestimmtes Volumen vorgebbar ist,
daß beim Füllen der Dosierkammer (28) das Ventil (40) geöffnet und der Kolben (30) in die Ausgangsstellung zurückgestellt ist, und
daß nach dem Schließen des Ventils (40) mit dem Kolben (30) die Dosierkammer (38) entleerbar und über die Förderleitung (10) die gewünschte Dosiermenge abgebbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sammelleitung (22) in einem Gehäuse (20) untergebracht ist, das auch die Dosierkammer (28) bildet, und
daß die Dosierkammer (28) über einen Auslaß (23.1) direkt in die Sammelleitung (22) ein mündet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sammelleitung (22) einen Ventilsitz eines Ventils (40) bildet und
daß ein mittels Ventilstange (50) steuerbarer Ventilkörper (51) den Ventilsitz wahlweise freigibt oder verschließt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) in der Dosierkammer (28) mit einer Kolbenstange (64) verbunden ist, die ein in ihrer Längsrichtung verstellbares Stellglied (61) trägt, der die Ausgangsstellung und/oder die Endstellung des Kolbens (27) in der Dosierkammer (26) bestimmt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (64) und die Ventilstange (60) mittels elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Zylinder (63, 53) verstellbar sind, und
daß diese Zylinder (63, 53) außerhalb des Metallbades angeordnet sind.