DE7211949U

DE7211949U - Peg

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Priority date: 1972-03-29
Publication date: 1974-10-31

Description

Nielsen, Friedrich, 7¹3Q , Mühlacker.Nielsen, Friedrich, 7 ¹ 3Q, Mühlacker.

Die "Wirbelmassel" ist in der Giessereitechnik vor allem in ihrer Anwendung beim Vergiessen von Gußeisen eit Jahrzehnten bekannt. Steigende Anforderungen an die Fehlerfreiheit der Giesserei-Erzeugnisse gaben in jüngerer Zeit Veranlassung, die Ursachen der noch vorhcjidenen Unzulänglichkeit an "beim Ein= satz dieses Bau-Elementes in der Gesamtkonzeption von Gieß= systemen aufzuklären. Genaue Beobachtungen in der Praxis und theoretische Überlegungen führten dabei zu der Einsicht, daß bis dahin der in der Massel sich herstellende Wirbelvorgang zu Unrecht immer ohne weiteres als ausreichend für die angestrebte Zurückhaltung der mit dem Eisen einfliessenden und unerwünsch= ten Beimengungen an Schlacken angesehen worden war. Denn die:?e Voraussetzung traf eben nicht zu, jedenfalls nicht in einer zeit= lieh eng genug begrenzten Anlaufperiode des in Rede stehenden Wirbelvorgangs. Es ist nämlich mit der bisher üblichen Ausge= staltung der Wirbelmasseln sowie ihrer Zufluß- und Abflußwege während einer ersten Teilspanne der Gesamtfüllzeit des Gußstücks keineswegs volle Sicherheit gegen das Durchschlüpfen von Schlak= kenpartien gegeben, wenn nicht die im folgenden genau definierten und als notwendig erkannten Voraussetzungen erfüllt sind. Das war bisher nicht der Fall. Bei der Darsxellung dieser Vor= aussetzungen bzw. Vorbedingungen werden zugleich die Quellen der bisherigen Mangel offen gelegt. _Zym _Ve,_{ständnis des Prin=} zipiellen ist es nicht erforderlich, die sehr komplexen Vorgänge im innerhalb d^rir Massel umlaufenden flüssigen Metallkörper bisThe "peg" has been known in foundry technology for decades, especially in its application in the casting of cast iron. Increasing demands on the accuracy of the foundry products have recently given cause to clarify the causes of the still existing inadequacy "when using this construction element in the overall conception of casting systems. Precise observations in practice and theoretical considerations led to this to the insight that until then the whirling process that was produced in the ingot had always been wrongly and without further ado sufficient for the desired retention of the undesirable additions of slag flowing in with the iron to, at least not in a time = borrowed narrowly enough limited start-up period of the whirling process in question. In fact, with the configuration of the whirling pigs as well as their inflow and outflow paths during a first partial span of the total filling time of the casting, there is by no means complete security against this Slipping through of Schlak = kenpart ien given if the following precisely defined and recognized as necessary requirements are not met. So far this has not been the case. When these prerequisites or preconditions are presented, the sources of the previous deficiencies are disclosed at the same time. _Zym _Ve _{understanding, the Prin =} zipiellen it is not necessary, which is very complex processes in circulating within d ^r ir ingot liquid metal body to

72119Μ31Λ7*72119Μ31Λ7 *

bis in alle Einzelheiten zu ergründen und zu beschreiben. Es genügt, sich zu vergegenwärtigen, da!3 die nach innen eich ausbildende freie Oberfläche der rotierenden Massen in jedem Falle der Gestalt eines Paraboloids gleich oder doch sehr ähnlich sein wird. Die jeweilige Neigung dieser Paraboloidflache, gemessen durch den Winkel "«." der Tangenten gegen die Horizontalebene, lässt sich dann nach bekannten physikalischen Gesetzen ermitteln aus der jeweiligen Umfangsge= schwindigkeit "v" und dem Radius "R" des Plächen^nktes, welche die in der Horitontalebene wirksame Zentrifugalbeschleunigung bestimmen, und im nächsten Rechnungsschritt deren Relation zur Erdschwere-Be= schleunigußg £=980 cm/sek . Die algebraische Gleichung dafürto be explored and described in every detail. It is sufficient, to realize that! 3 the free that forms inwardly Surface of the rotating masses in each case of the shape of a Paraboloids will be the same or very similar. The respective inclination of this paraboloid surface, measured by the angle "«. " the Tangents to the horizontal plane can then be determined according to known physical laws from the respective circumferential ge = speed "v" and the radius "R" of the surface, which the determine effective centrifugal acceleration in the horizontal plane, and in the next step of the calculation its relation to the earth's gravity Be = speed casting £ = 980 cm / sec. The algebraic equation for it

Deren letzterer Teil gilt, wenn öie Y/inkelgesehwindigkeit überall gleich ist (w ) . Dsr erst ere Teil gilt für gleiche Umfangsge= schwindigkeiten. Beide Grenzfälle werden in der Wirbelmassel nicht realisiert. Der wirkliche Vorgang, der überdies sich mit dem PuI= lungsgrade der Massel und mit der abnehmenden Energie des Zufluß= stromes stetig verändert, ist sehr komplex, wie oben schon gesagt. Er stellt eine Folge von Zwischenzuständen dar, die kaum exakt er= faßbar sind, werder im Momentangeschehen noch in der Aufeinander= folge. Das ist für unseren praktischen Zweck jedoch ohne grosue Bedeutung. Und die Erfindung ist ohnehin nicht das Ergebnis mathe= matisch logischer Ableitungen; sondern an ihrem Anfang stand eine bildhafte Vorstellung. Und alle mathematisch physikalische Einklei= dung hat nur den Zweck, das "Bild" verstandesmässig begreifen zu helfen.und zu rechtferigen. Daher genügt es völlig, die allererste Phase des Vorgangs im wesentlichen richtig zu erfassen, wenn nämlich das erste Metall(Eisen), eventuell mit Schlacken zugleich, in die Wirbelmassel einströmt. Dieses Einströmen, welches vor allem nicht zögernd, sondern sofort mit der dafür vorgesehenen mengenmässigenThe latter part applies if the y / angular velocity is the same everywhere (w). The first part applies to the same circumferential speeds. Both borderline cases are not realized in the vertebral burrow. The actual process, which moreover changes continuously with the degree of pumping of the pig and with the decreasing energy of the inflow stream, is very complex, as already said above. It represents a sequence of intermediate states, which can hardly be precisely grasped, are still in the sequence at the moment that is happening. However, this is of no great consequence for our practical purposes. And the invention is in any case not the result of mathematically logical deductions; rather, it began with a pictorial idea. And all mathematical physical cladding only has the purpose of helping to understand the "picture" intellectually and to justify it. It is therefore completely sufficient to essentially correctly grasp the very first phase of the process, namely when the first metal (iron), possibly with slag at the same time, flows into the peg. This influx, which above all not hesitantly, but immediately with the intended quantitative

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mengellässigen Intensität erfolgen soll, darf trotzdem nicht den in die kreisende Bewegung übergehenden Strom infolge zu hoher Geschwin= digkoit desselben steil an der Innenwand der Massel hinauf jagen und dadurch als eine so dünne flüssige "Wand" ausbreiten, daß diese in die Ausgangsöffnung hinein zerreisst. Denn damit würden auch die unter dem "Auftrieb" nach innen strebenden, evtl. schon "eingefan= genen" Schlackentröpfchen wieder in die Freiheit, und das heisst hier in die eigentliche Form hinein entlassen. Hinzu kommt der Um= stand, daß in einer zu dünnen Schicht überhaupt keine rechte Mög= lichkeit für eine genügend weite Wanderung der abzuscheidenden Schlackenteilchen besteht. Wenn man sich übliche Verhältnisse dar= aufhin ansieht, z.3. eine Wirbelmessel von 72 mm Durchmesser in einer Form mit 180 mm Oberkastenhöhe, was noch garnicht extrem ist, so steht mindestens die Hälfte der ganzen Fallhöhe, also 90 mm oder mehr zur Erzeugung der tangentialen Einströmgeschwindigkeit in die Massel zur Verfügung. Dieselbe beträgt dann 133 cm/sek oder mehr.quantitative intensity should nevertheless not exceed the in the current passing over the circular motion as a result of excessive speed digkoit of the same chase steeply up the inner wall of the pig and thereby spreading out as such a thin liquid "wall" that it is in the exit opening tears into it. Because that would also mean those striving inwards under the "buoyancy", possibly already "trapped" genes "slag droplets back into freedom, and that means here released into the actual form. Added to this is the um = it said that in a too thin layer there was absolutely no real possibility possibility for a sufficiently long migration of the to be separated Consists of slag particles. If you look at the usual conditions, e.g. 3. a whirling knife 72 mm in diameter in a form with a top box height of 180 mm, which is not at all extreme, so is at least half of the entire height of fall, i.e. 90 mm or more is available for generating the tangential inflow velocity into the ingot. It is then 133 cm / sec or more.

wird somit 17600:( 3,6.980) = ca. 5,0 oder mehr. becomes 17600 :( 3.6.980) = approx. 5.0 or more.

Einem tangens-Wert von 5 oder mehr entspricht ein Neigungswinkel von cc = 78,7 Grad oder mehr, welche Feststellung wohl kaum eines weiteren Kommentars bedarf. Augenscheinlich ist es aber· doch s£, daß ein Neigungswinkel von 45 Grad, evtl. mit einer Toleranz vonA tangent value of 5 or more corresponds to an angle of inclination of cc = 78.7 degrees or more, which is hardly a finding further comment is required. But apparently it is s £, that an angle of inclination of 45 degrees, possibly with a tolerance of

ί 10 Grad, ein für den vorliegenden Zweck weitaus günstigerer Wert sein würde. Ein solcher Wert lässt sich erreichen durch eine Herabsetzung der tangentialen Einströmgeschwindigkeit in die Massel. Da jedoch die Fallhöhe immer mit den Dimensionen des Modells bzw. der Form gegebon ist, und da man den "Trichter" voll halten sollte, um nicht in eine unkrontollierbare Willküir beim Giessen zu geraten, so bleibt nur übrig, der Wirbelmassel ein sogenanntes Bremslauf= system vorzusehalten, wie es bereits zum Stande der Technik gehört.ί 10 degrees, which is far more favorable for the present purpose Would be worth. Such a value can be achieved by reducing the tangential inflow velocity into the ingot. However, since the height of fall is always given with the dimensions of the model or the shape, and since the "funnel" should be kept full, In order not to get into an uncontrollable arbitrariness when pouring, the only thing left is a so-called brake run = the whirlwind system as it already belongs to the state of the art.

( Siehe DBP Nr. 884 557 )· Im angenommenen Beispiel käme man mit(See DBP No. 884 557) · In the example assumed, one would come along

.119 49.4 ..119 49.4.

/ψ/ ψ

mit insgesamt drei rechtwinkligen Umlenkungen aus - in der Teilungs= ebene - und mit den dazu gehörenden Querschnittserweiterungen um je rund 40 # auf eine restliche Energie entsprechend ca. 2 cm Fallhöhe, die no".h eine Geschwindigkeit von 62,5 cm/sek bewirkt. Damit würde der Wert für tg ti, gleich, rund 1,1 und CC = 48· c-raä. Pur diewith a total of three right-angled deflections - in the dividing plane - and with the associated cross-sectional enlargements by around 40 # each to a remaining energy corresponding to approx. 2 cm drop height, which no ".h causes a speed of 62.5 cm / sec This would make the value for tg ti, equal, around 1.1 and CC = 48 · c-raä

tische Handhabung sei angemerkt, daß die Gleichung etwas einfacherIt should be noted that the equation is a bit simpler

wird, wenn man für ν den gleichwertigen Ausdruck 2.g.h einsetzt.if one substitutes the equivalent expression 2.g.h for ν.

darf man schreiben tgCC = 2.g.h : (R. g) = 2.h : R= 4.h:D . Will man also die optimale Wirksamkeit der Massel erzielen, so muß man die kinetische Energie der ersten Einströmung in die Massel öer statischen Druckhöhe äquivalent halten, welche durch den halben Ra= dius bzw. den vieritn Teil des Basisdurchmessers der Massel bestimmt ist« Dabei ist offensichtlich eine Toleranzbreite von plus 40 # und minus 30 γ> noch tragbar.you can write tgCC = 2.gh: (R. g) = 2.h: R = 4.h: D. So if one wants to achieve the optimal effectiveness of the pig, the kinetic energy of the first inflow into the pig must be kept equivalent to the static pressure head, which is determined by half the radius or four times the base diameter of the pig. It is obvious a tolerance range of plus 40 # and minus 30 γ> is still acceptable.

Bei den vorstehenden rechnerischen Betrachtungen, ist die Einbezie= I hung von Reibungsverlusten im Laufsystem als reine Ingenieuraufgabe beiseite gelassen worden. Ihre Berücksichtigung führt lediglich zu den sich daraus ergebenden Korrekturen bei der Errechnung der wirklichen Rest-Energie bzw. ReSidruckhöhe nach dem Bremslaufsystem und liegt somit ausserhalb des Bereichs der vorgelegten Erfindung. Diesem dargelegten ersten Schritt sollte eine zweite, an sich be= kannte Maßnahme hinzugefügt werden, um den Erfolg der ersten nicht teilweise wieder aufs Spiel zu setzen. Der aus der Wirbelmassel wieder hinausführende Auslauf muss in seinem Beginn an der Massel ein möglichst flaches Profil aufweisen, wie es in der Abbildung dargestellt ist. Die "riefe des rotierenden Stromes vergrössert sich nämlich, senkrecht zur jetzt entstehenden Paraboloidfläche gegen die Öffnung hin gemessen, ganz erheblich gegenüber dem bis jetzt üblichen Status. Und dieses Faktum ist nun umso wichtiger* als ein Anwachsen an Tiefe überhaupt erst mit dem Ansteigen des . Metallpegels in der Form selbst stattfinden kann, weil nämlich derIn the above computational considerations, inclusion = I Increasing friction losses in the running system as a pure engineering task been left aside. Taking them into account only leads to the resulting corrections when calculating the real residual energy or residual pressure after the braking system and is thus outside the scope of the invention presented. This first step should be followed by a second, in itself known measure can be added in order not to jeopardize the success of the first one again in part. The one from the vertebrae The outlet leading out again must have a profile that is as flat as possible at its beginning on the ingot, as shown in the figure is shown. The depth of the rotating stream is increased namely, measured perpendicular to the paraboloid surface that is now emerging towards the opening, quite considerably compared to the to now usual status. And this fact is now all the more important * as an increase in depth only with the increase of the. Metal level can take place in the form itself, because namely the

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er7? 119 49.4 . _ /er7? 119 49.4. _ /

; 2 ; 2

der Durchgangsquerschnitt für den ablaufenden Strom g^arnicht oder doch nur wenig kleiner sein de.rf als derjenige des zulaufenden Stro= mes. Würde man dies nicht einhalten_} so würde man bei einor V er en= gerung die Abflußmenge drosseln, was dann auch auf die Zuflußmenge, und somit auf den zeitlichen Ablauf des gesamten Gießvorgangs sehr ungünstig zurückwirkte. Umgekehrt würde ein zu grosser Ablaufquer= schnitt die vorteilhafte Wirkung der vorgeschlagenen Verbtsserungs= maßnahmen wiederum zunichte machen. Auf diese Zusammenhänge wird hier nur zum deutlicheren Verständnis des Sachverhalts hingewiesen. Man hat auch bisher schon diese beiden Querschnitte etwa gleich groß bemessen, ob nur gefühlsmässig, ob mit irgendeiner bewussten Begrünr»;. dung, kann dahingestellt bleiben. Denn diese Handhabung wird nicht als Teil der Erfindung angesehen, sondern ganz einfach beibehalten, mit der Nuance allerdings, daß sie jetzt beibehalten werden muß. Überflüssig und sinnwidrig wird dagegen die bisher übliche Anordnung des Ablaufkanals aus der Massel in der dem Drehsinn des Wirbels entgegen-gesetzten Richtung. Er kann nunmehr einfach ±xi radialer Rieh= tung angesetzt werden und sogar im Drehsinn tangential. Wegen des flachen Profils umgreifen die Sxrom£«äden meist ohnehin fast den ganzen Bereich vom tangentialen bis zum radialen Gerichtetsein» also bis zu einem rechten Winkel. Sie ordnen sich erst mit der hier angest ratenen, kontinuierlichen Rückverwandlung des Profils in ein hydrauj=. lisch und thermisch günstigeres wieder "parallel" zueinander ein. Eine dritte Maßnahme kann und soll den Erfolg endgültig sichern. Sie besteht darin, auf der Grundfläche der Wirbelmassel eine kegel- oder paraboloidförmige Spitze in dem Hohlraum der Massel aufragen zu lassen, aus demselben oder einem anderen Formstoff wie die Form selbst, deren Flankenwinkel gegen die Vertikale 30 bis 45 Grad ist, ^SS^L die Spitze des Kegels einen inneren Körperwinkel von 120 bis 90 Grad einnehmen würde. Dieser Einsatz (evtl. naturgeformt) hält einen kleineren Basisdurchmesser als die Massel selbst, und er wirdthe passage cross-section for the outgoing stream may not be, or at least only slightly, smaller than that of the incoming stream. If one does not adhere _so} at einor V er en = delay would drain the meng e curb what then back looked very unfavorably on the inflow, and thus on the timing of the entire casting process. Conversely, too large a drainage cross-section would in turn destroy the beneficial effect of the proposed improvement measures. These relationships are only referred to here for a clearer understanding of the facts. Up to now, these two cross-sections have been measured to be about the same size, whether only emotionally or with some kind of conscious vegetation. dung, can be left open. Because this handling is not regarded as part of the invention, but quite simply retained, with the nuance, however, that it must now be retained . On the other hand, the previously common arrangement of the drainage channel from the ingot in the direction opposite to the direction of rotation of the vortex becomes superfluous and senseless. It can now simply be applied ± xi radial direction and even tangential in the direction of rotation. Because of the flat profile, the Sxrom £ "arenas usually encompass almost the entire area from tangential to radial directionality" that is, up to a right angle. They only come into order with the continuous reconversion of the profile into a hydrauj =, which is recommended here. thermally and thermally more favorable again "parallel" to each other. A third measure can and should ultimately ensure success. It consists in letting a conical or paraboloidal tip protrude into the cavity of the pig on the base of the peg, made of the same or a different molding material as the mold itself, the flank angle of which is 30 to 45 degrees from the vertical, ^ SS ^ L the apex of the cone would have an interior body angle of 120 to 90 degrees. This insert (possibly naturally formed) has a smaller base diameter than the ingot itself, and it will

⁴⁹·⁴ ■ Q ⁴⁹ · ⁴ ■ Q

wird exzentrisch zu dieser angeordnet. Dj.e Lage wird dabei so ge= wählt, daß der kleinste Abstand zwischen den beiden Grundkreisen sich in der Nähe des Ortes befindet _f wo der flache Auslaufquerschnitt im Sinne der Drehung zu Ende ist. Diese Anordnung bewirkt eine zu« sätzliche VergrÖsserung der "Tiefe" des umlaufenden Stromes vor allen bei der allerersten Spitze desselben. Im Zusammenhang des Ganzen wird damit erreicht, daß bereits im ersten Umgang des einströmenden Eisens (Metalls), im Beispiel also innerhalb weniger als 0,1 Sek., die Ausflu3öffnung vollständig vom kompakt gebliebenen Kreisstrom abgedeckt wird, und daß deswegen - wenn überhaupt - nur noch ganz geringfügige Schlackenanteile der Wirbelmassel entschlüpfen können.is arranged eccentrically to this. Dj.e location is thereby selected so ge = that the smallest distance between the two base circles is in the vicinity of the place where the flat _f outlet cross-section in the sense of rotation is at an end. This arrangement causes an additional increase in the "depth" of the circulating stream, especially at the very first peak of the same. In the context of the whole, it is achieved that the first time the inflowing iron (metal) is used, i.e. within less than 0.1 seconds in the example, the outflow opening is completely covered by the circulating current that has remained compact, and that therefore - if at all - only very minor slag fractions from the vertebral ingots can slip out.

Die sowohl als Ausführungsbeispiel wie als schematische Dar= stellung der Erfindung und ihrer drei Komponenten zu lesende Zeich= nung hat absichtlich keine Bezugszeichen erhalten, um die Beschrei= bung nicht unnötig zu verlängern. Sie wird jedem Fachmann unmittel= bar durchschaubar sein. Jeder Fachmann weiss ebenfalls, daß man die Bremsläufe und den Auslauf sowie die untere Partie der Wirbelmassel auch in den Unterkasten der Form einbetten kann, ohne daß sich damit im Zusammenspiel des Ganzen etwas verändert.The characters to be read both as an exemplary embodiment and as a schematic representation of the invention and its three components Intentionally, it has not been given any reference symbols in order not to unnecessarily lengthen the description. It is immediately available to every specialist be transparent. Anyone skilled in the art also knows that the brake runs and the run-out as well as the lower part of the peg can also be embedded in the lower box of the form without changing anything in the interplay of the whole.

Claims

119 49.4.

Protection claims:

1 VV / irbelmassel · / characterized in that their tangential at least two shorter, against it and each other by 60 to 120 degrees angled running pieces of the same cross-section are connected upstream.

2) peg, characterized in that its tangential in they confluent feed run one, two or more running pieces upstream are those against him and each other by 45 to 90 Degrees are angled, with their cross-sections from the first run to the confluent run with each diversion around

Fraction that is between a fifth and the Half of the previous one.

3) peg according to claim 1 or 2, characterized in that that its outlet at its beginning at the pusse of the ingot has a flat cross-section, its vertically measured cross-section Height less than half the profile height of the feed channel amounts to.

4) Y / irbelmassel according to claim 3, characterized in that the Cavity of the pig through a cone protruding upwards from its base surface or a paraboloid or a similar one Chen body is reduced in size, which with a smaller base diameter than that of the ingot itself is eccentric to this against the, in Direction of rotation meant, the end of the starting profile of the outlet is shifted.

7211M«u»»7211M «u» »