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Verfahren zum Umgießen rohrartiger Körper Das Umgießen rohrartiger
Körper mit Metall von demselben oder höherem Schmelzpunkt bietet erhebliche Schwierigkeiten.
Bei einem verhältniemäßig kalten Gießen besteht die Gefahr, daß das Rohr mit dem
eingegossenen Metall nicht verschweißt. Infolge-
dessen entsteht zwischen
dem Rohr und dem Umgußmetall -ein sehr großer Wärmeüb-ergangswiderstand. Erhöht
man aber die Gießtemperatur des Umgußmetalls, so ist, selbst bei Verwendung dickwandiger
Rohre, ein stellenweises Auflösen und Durchschmelzen des Rohres oder zumindest ein
Eindrücken kaum zu vermeiden. Die derart hergestellten Verbundgußkörper werden daher
ebenfalls unbrauchbar.
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Zur Vermeidung dieser Übelstände ist vorgeschlagen worden, den einzugießenden
Rohrkörper mit Massen zu umgeben, die ihn vor zu starkem Wärmeangriff durch das
flüssige Metall schützen sollen. Diese Ausführung ist wohl möglich. Eine unmittelbare
Verbindung von Umgußm@etall und Rohr wird jedoch verhindert, der Wärmeübergang stark
beeinträchtigt, und der .eingegossene Rohrkörper kann die bezweckte Kühlwirkung
nicht oder nur ganz unzureichend bewirken. Zur Behebung dieser Schwierigkeiten sollen
nach einem anderen Vorschlag gerade Rohre von verhältnismäßig großer Lichtweite
und hoher Wandstärke während des Umgießens mit Metall mit flüssigen oder gasförmigen
Mitteln beschickt werden, um eine allzu starke Erwärmung zu vermeiden und ein Durchschmelzen
zu verhüten. Dabei werden aber die Flüssigkeiten oder- Gase ohne merklichen Druck
an dem einen Rohrende eingeführt und fließen ohne Gegendruck wieder ab.
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Bei Erhitzung des einzugießenden Rohres bis nahezu .auf den Schmelzpunkt
wird der Verformungswiderstand außerordentlich gering. Infolgedessen wird das Rohr
an den
Stellen eingedrückt, auf denen eine etwas höhere Metallsäule
lastet. Diese Schwierigkeiten lassen sich bei einem freien Durch-,4 fließ@en von
Flüssigkeiten oder Gassen nicl beseitigen.
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Zur restlosen Behebung dieser Schc@>ierig=keifen wird nun nach vorliegender
Erfindung vorgeschlagen, beim Umgießen von rohrartigen Körpern, insbesondere solchen,
die mehrfach gekrümmt sind oder eine sehr geringe lichte Weite haben, mit Metall
von gleichem oder höherem Schmelzpunkt durch die Rohre während des Gießens Gase
oder Flüssigkeiten unter einem regelbaren Gegendruck zu leiten, dessen Größe etwa
dein Verformungswiderstand des Rohres bei der Erweichungstemperatur entspricht.
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Abb. i stellt eine Gießanlage für das Umgießen von rohrartigen Körpern
unter Durchleitung von Gasen oder Flüssigkeiten während des Gießens im Längsschnitt
dar.
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Abb. 2 zeigt den Körper mit eingegossener Rohrschlange im Querschnitt.
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Abb. 3 zeigt die Anlage nach Abb. i, jedoch in der Draufsicht bzw.
im Querschnitt zur Darstellung der Form des eingegossenen Rohres.
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Unter Durchführung von Gas oder Flüssigkeit mit einem, regelbaren
Gegendruck wird im Rohr a (Abb. i) ein innerer Gegendruck erzeugt, der dein Außendruck
des flüssigen Metalls b das Gleichgewicht hält und dadurch eine Verformung oder
gar ein Brechen und Durchfressen vermeidet. Damit außerdem das das Rohr durchströmende
Mittel c eine ausreicHnde Wärmemenge aus dem Rohr a abführt und ein Durchschmelzen
vermeidet, muß die Strömungsgeschwindigkeit des Durchflußmittels so auf die Gießgeschwindigkeit
abg -,-stimmt «-erden, daß der Verformungswiderstand des Rohres a bei der Erweichungstemperatur
nicht überschritten wird. Zu diesem Zweck wird die Gießgeschwindigkeit so geregelt,
daß der am Eintrittsende des Rohres a an einem Druckmesser d ablesbare Druck nicht
den Verformungswiderstand des Rohres a überschreitet. Zeigt das Meßinstrum:entd
Druckanstieg an, so wird die Gießgeschwindigkeit verlangsamt, bis der Gleichgewichtszusta.äd
wiederhergestellt wird. Zu hohe Gießgeschwindigkeit führt zu einer stärkeren Temperaturerhöhung
des das Rohr a durchströmenden flüssigen oder g@sförtnigen Mittels c, die sich sofort
in einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und des Druckes anzeigt.
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In vielen praktischen Fällen wird man zur Vermeidung eines unnötig
hohen Verbrauchs an Kühlmitteln die Durchflußgeschwindigkeit so gering wählen können,
daß der Siedepunkt einer das Rohr durchströmenden Flüssigkeit erreicht wird und
teilweises Verdampfen einsetzt. Auch diese Arbeitsweise kann Linbe-Jenklic1 i
1 angewendet werden, sofern nur Druck
| Strömungsgeschwindigkeit im Rohrinnern |
| gleichbleibender Höhe gehalten werden. |
Schwierigkeiten können nur dann auftreten, wehrt - die Zuflußgeschwindigkeit sinkt
oder '6anz` ausbleibt. Eine ausreichende Flüssigkeits.nienge steht dann nämlich
für die Verdampfung nicht zur Verfügung, die Kühlung des Dampfes an sich wegen seiner
geringen Wärmkapazität und geringeren Wärmeleitfähigkeit reicht nicht mehr aus,
ein Eindrücken und Durchbrechen des Rohres a, ist die Folge und explosionsartige
Dampfentwicklung aus der noch im Rohr a befindlichen Flüssigkeit.
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Um auch derartige Möglichkeiten auszuschalten, wird nach einem weiteren
Vorschlag der Erfindung das Rohr a aus einem unter gleichbleibendem Überdruck stehenden
Gas-oder Flüssigkeitsakkumulator s gespeist, so daß unter allen Umständen der Zufluß
des Durchströmmittels unter gleichbleibendem Druck gewährleistet ist. Aul)erdem
wird vorteilhaft an der Eintrittsstelle ein Sicherheitsventil f angebracht, das
beim L-berschreiten des eingestellten Druckes den Zufluldes Durchströmmittels automatisch
drosselt, so daß der eingestellte Druck unter allen Umständen vom Anfang bis zum
Schluß des Gießens aufrechterhalten bleibt. Der Durchfluß des Mittels unter gleichbleibendem
Druck muß bis zur Beendigung des Gusses erfolgcii. auch selbst dann noch, wenn die
letzten Metallreste in die Form Begössen sind.
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Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist es also
wesentlich, daß dem Rohr durch das hindurchströmende Mittel eine ausreichend zusätzliche
Festigkeit gegen den Druck des flüssigen Metalls gegeben wird sowie auch aus dem
Rohr eine so groU'ie Wärmemenge in der Zeiteinheit abzuleitüi_, daß ein Durchschmelzen
nicht möglich ist. Beide Bedingungen müssen in jedem Fall unter allen Umständen
erfüllt werden. Es wird der Fall eintreten, d.aß man zur Erzielung einer hinreichend
großen Wärniea'ileitung eine so hohe Strömungsgeschwindigkeit des durchfließenden
Mittels herbeiführen muß, daß der dazu erforderliche Druck den Verformungswiderstand
des Rohres bei seiner Enveichungstemperatur wesentlich überschreitet. Ein Aufreißen
des Rohres würde infolge zu hohen Innendruckes die Felge sein. Eine Verringerung
des Druckes würde zwar diese Gefahr beseitigen, dafür würde aber die Wärmeableitung
zu klein werden und das Rohr infolgedessen durchschmelzen. Derartige Fälle können
beim Eingießen von Rohren besonders großer Länge und kleinen Querschnitts eintreten,
die der durchfließenden
Flüssigkeit größeren Widerstand entgegensetzen.
Um auch derartige Möglichkeiten auszuschalten und gleichzeitig auch von der Gießgeschwindigkeit
in weiten Grenzen unabhängig zu werden, wird nach einem wei-. teren Vorschlag der
Erfindung das zur Kühlung und Aufrechterhaltung eines hinreich hohen Innendruckes
dienende Kühlmittel dem Rohr unter Anwendung von Saug 19' eine Pumpe g abgeleitet.
Dabei wird der im Gas- oder Flüssigkeitsakkumulator herrschende Druck in Strömungsgeschwindigkeit
umgewandelt. Auf diese Weisse kann jede beliebige Strömungsgeschwindigkeit bei einer
entsprechend stark bemessenen Pumpe g erzielt werden. Durch die Umwandlung des Druckces
in Gcesthwindigkeit ist es: möglich, daß der Verformungswiderstand des Rohres a
bei seiner Erweichungstemperatur unter keinen Umständen überschritten und das Verfahren
weitgehend auch von der Gießgeschwindigkeit unabhängig wird.
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U m übler die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Rohr a .eine
Kontrolle zu haben, ist beim Austritt des Rohrces. a aus der Form
i
ein Strömungsmcesser h eingebaut, an dem die Geschwindigkeit des Mittels
direkt abgelesen werden kann. Weiter ist am Austrittsende des Rohrces a eine Drosselvorrichtung
L angebracht, durch die die Strömungsgeschwindigkeit .entsprechend geregelt
werden kann.
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Dürch Anwendung dieses Verfahrens ist .es gelungen, eine große Anzahl
von VerbundgLißkörpcern, auch mit außerordentlich verwickelten, sehr stark gewundenen
Rohreinlagen, herzustellen, die allen Anforderungen entsprechen und eine sichere
Gewähr für einwandfreie Verschweißung an allen Stellen zwischen Rohr und Umgußmetall
bieten.
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Auf diese Weise wurden z. B. mit Kühlrohren durchsetzte Backen für
die Elektroden von Elektroöfen geschaffen, die denkbar höchsten Strombelastungen
unterworfen wurden und trotzdem eine einwandfreie Kühlung durch Verwendung der erfindungsgemäß
hergestellten Verbundgußkörper erhielten. Eine solche Elektrodenbaeke ist in den
Abb. i bis 3 in ihren äußeren Umrissen ähnlich dargestellt.