EP0609197B1 - Schneckenpumpe zum Fördern von Metallschmelzen - Google Patents

Schneckenpumpe zum Fördern von Metallschmelzen Download PDF

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EP0609197B1 EP94890019A EP94890019A EP0609197B1 EP 0609197 B1 EP0609197 B1 EP 0609197B1 EP 94890019 A EP94890019 A EP 94890019A EP 94890019 A EP94890019 A EP 94890019A EP 0609197 B1 EP0609197 B1 EP 0609197B1
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Ing Rauch Fertigungstechnik GmbH
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D3/00—Axial-flow pumps
    • F04D3/02—Axial-flow pumps of screw type

Definitions

  • the invention relates to a screw pump for conveying metal melts with a pump tube which can be supported by a mounting flange and which forms a lower melt inlet and an upper melt outlet, and a pump shaft which is mounted on a drive motor which can be fitted on the mounting flange and runs inside the pump tube, in the lower end region of the Pump pipe for the pump shaft in the height range between the melt inlet and outlet carrying a screw conveyor a guide is provided.
  • Such a pump is known from DE-C-868 110.
  • a prerequisite for the correct loading of casting machines or the like is the possibility of a functionally reliable and meterable melt conveyance, in particular from containers such as melting or holding furnaces, whereby flow rates usually have to be managed below 100 l / min and continuous use or intermittent operation occurs .
  • flow rates usually have to be managed below 100 l / min and continuous use or intermittent operation occurs .
  • the highest demands are placed on conveying devices for conveying metal melts and so far there has been practically no really satisfactory melt pump.
  • the well-known screw pumps e.g.
  • the invention is therefore based on the object of eliminating these deficiencies and of creating a worm pump of the type described at the outset which, when fully utilizing its advantages specific to the worm, is ideally suited for conveying melt.
  • the invention according to claim 1 solves this problem in that the pump shaft above the melt outlet has a joint with a swivel axis running transversely to the pump axis, preferably a universal joint, and the lower shaft guide forms a holder that offers a swivel movement play to the shaft.
  • the universal joint and shaft guide allow the pump shaft, in addition to its rotary movement, to perform a compensating movement for absorbing temperature-related expansions and deformations, so that the functionally reliable operation of the screw pump is ensured in a rational manner.
  • the universal joint it is of course also possible to use a ball joint or another joint with a swivel axis running transversely to the pump axis, which permits a kind of pendulum movement of the shaft part immersed in the melt.
  • a ball bearing-like slide bearing made of ceramic material or a spherical roller bearing can preferably be used made of chrome-nickel steel, which bearings not only allow a rotational movement and possibly an axial displacement movement, but also a pivoting movement of the shaft in the bearing area.
  • the pump tube is composed of a tube section made of chrome-nickel steel forming the upper melt outlet and a mouthpiece made of ceramic material attached to it below, which has the melt inlet and the shaft guide, since this creates a temperature-resistant, sufficiently firm and resilient pump tube results.
  • melt outlet forms an outlet chamber that widens compared to the cross-section of the pump tube, material accumulations and blockages in the delicate outlet area and thus the risk of functional solidification phenomena are avoided. If the clear cross-section of the pump tube extends above the screw conveyor, the melt flow inside the pump tube after the screw can be calmed and the risk of freezing of the metal can also be eliminated here.
  • a screw pump 1 for conveying molten metal consists of a pump tube 3 which is suspended from a mounting flange 2 and a drive motor 4 mounted on the mounting flange 2 with a pump shaft 5 running through the pump tube 3, the mounting flange 2 being movable via support springs 6 on a ceiling part which is only indicated 7 of a melt container or the like is attached.
  • the pump pipe 3 is composed of a pipe section 3a made of chrome nickel steel and a lower mouthpiece 3b made of ceramic material and forms an upper melt outlet 8 and a lower melt inlet 9.
  • the melt outlet 8 has an outlet chamber 10 which is enlarged compared to the pipe section 3a and the melt inlet 9 results from symmetrically arranged inlet openings 9a in the mouthpiece 3b.
  • the pump shaft 5 carries a screw conveyor 11 above the melt inlet 9 in the area of the mouthpiece 3b, the pipe section 3a expanding after the screw conveyor 11 with respect to the clear cross section compared to the mouthpiece 3b.
  • a universal joint 12 is installed in the pump shaft 5 above the melt outlet 8 and there is a slide bearing 13 made of ceramic material for shaft guidance in the mouthpiece 3b, which is inserted in a bearing bush 14 like a ball joint.
  • the screw pump 1 is particularly suitable for conveying the melt, since on the one hand the materials used with sufficient strength and stability can withstand the extreme temperature conditions in the melt bath and on the other hand due to the shaft bearings which offer compensatory movement play a temperature-related deformation and expansion can be given functionally.
  • the resilient suspension of the entire pump also leads to a corresponding compensation of the bath movement when the melt freezes, which is further compounded by the fact that the widening flow path within the pump tube and the widening outlet chamber at the melt outlet ensure a low-turbulence flow of the melt and so that the risk of the melt freezing and solidifying within the pump is eliminated.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenpumpe zum Fördern von Metallschmelzen mit einem über einen Montageflansch hängend abstützbaren, einen unteren Schmelzeneinlauf und einen oberen Schmelzenauslauf bildenden Pumpenrohr und einer an einem auf dem Montageflansch aufsetzbaren Antriebsmotor angebauten, innerhalb des Pumpenrohres verlaufenden Pumpenwelle, wobei im unteren Endbereich des Pumpenrohres für die im Höhenbereich zwischen Schmelzenein- und auslauf eine Förderschnecke tragende Pumpenwelle ein Führung vorgesehen ist.
  • Eine solche Pumpe ist aus DE-C-868 110 bekannt.
  • Voraussetzung für die einwandfreie Beschickung von Gießmaschinen od. dgl. ist die Möglichkeit einer funktionssicheren und dosierbaren Schmelzenförderung insbesondere aus Behältern, wie Schmelz- oder Warmhalteöfen, wobei Fördermengen meist unter 100 l/min zu bewältigen sind und es zu einem Dauereinsatz bzw. intermittierenden Betrieb kommt. Aufgrund der hohen Schmelzentemperaturen und der Verstopfungsgefahr durch Erstarren der Schmelze, die häufige Aggressivität des Schmelzmaterials, des Auftretens von Schrumpfungskräften, der temperaturbedingten Formänderungen u. dgl. werden an Fördereinrichtungen zum Fördern von Metallschmelzen höchste Anforderungen gestellt und bisher gibt es praktisch keine wirklich befriedigende Schmelzenpumpe. Die bekannten Schnekkenpumpen (z.B. DE-C-555 861) mit ihren starren, in festen Drehlagern geführten Pumpenwellen sind den dehnungsbedingten Schwierigkeiten nicht gewachsen und wegen des Einfrierens der Metallschmelzen äußerst störanfällig, Kreiselpumpen zum Entleeren von Verzinkungsöfen lassen sich nur kurzzeitig und für relativ große Fördermengen pro Zeiteiheit einsetzen, induktive oder konduktive Kolbenpumpen sind aufwendig und schließen eine kontinuierliche Förderung aus und mechanische Schöpfeinrichtungen mit ihren portionsweisen Förderungen und ihrem Platzbedarf können modernen Gießbedingungen schon gar nicht genügen. Auch andere Pumpen, z.B. US-A-3 048 384 und US-A-3 612 715, haben diese Schwierigkeiten.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Schneckenpumpe der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die sich bei voller Nutzung ihrer schneckenspezifischen Vorteile bestens zur Schmelzenförderung eignet.
  • Die Erfindung gemäß Anspruch 1 löst diese Aufgabe dadurch, daß die Pumpenwelle oberhalb des Schmelzenauslaufes ein Gelenk mit quer zur Pumpenachse verlaufender Schwenkachse, vorzugsweise ein Kreuzgelenk aufweist und die untere Wellenführung eine der Welle ein Schwenkbewegungsspiel bietende Halterung bildet. Kreuzgelenk und Wellenführung ermöglichen der Pumpenwelle neben ihrer Drehbewegung eine Ausgleichsbewegung zur Aufnahme temperaturbedingter Dehnungen und Verformungen, so daß auf rationelle Weise der funktionssichere Lauf der Schneckenpumpe gewährleistet ist. Statt des Kreuzgelenkes kann selbstverständlich auch ein Kugelgelenk oder ein anderes Gelenk mit quer zur Pumpenachse verlaufender Schwenkachse verwendet werden, das eine Art Pendelbewegung des in die Schmelze eintauchenden Wellenteiles erlaubt.
  • Als Wellenführung im unteren Endbereich des Pumpenrohres kann ein kugelgelenkartig abgestütztes Gleitlager aus keramischem Werkstoff oder auch ein Pendelrollenlager, vorzugsweise aus Chrom-Nickel-Stahl, vorgesehen sein, welche Lager nicht nur eine Drehbewegung und gegebenenfalls eine axiale Verschiebebewegung, sondern auch eine Schwenkbewegung der Welle im Lagerbereich zulassen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn das Pumpenrohr aus einem den oberen Schmelzenauslauf bildenden Rohrstück aus Chrom-Nickel-Stahl und einem daran unten angesetzten, den Schmelzeneinlauf und die Wellenführung aufweisenden Mundstück aus keramischem Werkstoff zusammengesetzt ist, da sich so ein temperaturbeständiges, ausreichend festes und belastungsfähiges Pumpenrohr ergibt.
  • Bildet der Schmelzenauslauf eine sich gegenüber dem Querschnitt des Pumpenrohres erweiternde Auslaufkammer, werden im heiklen Auslaufbereich Materialschoppungen und -stauungen und damit die Gefahr funktionsstörender Erstarrungserscheinungen vermieden. Erweitert sich außerdem der lichte Querschnitt des Pumpenrohres oberhalb der Förderschnecke, läßt sich die Schmelzenströmung innerhalb des Pumpenrohres nach der Schnecke beruhigen und auch hier die Gefahr des Einfrierens des Metalls beseitigen.
  • Günstig ist es weiters, wenn für den Montageflansch des Pumpenrohres eine federnd nachgiebige Abstützung vorgesehen ist, da sich durch eine solche pendelnde Lagerung der Gesamtpumpe die Pumpe den Bewegungen der gegebenenfalls einfrierenden Schmelze nachgeben kann und eine durch die Schrumpfungskräfte bedingte Veränderung der Pumpengeometrie vermieden wird.
  • In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Schneckenpumpe beispielsweise an Hand eines schematischen Axialschnittes näher veranschaulicht.
  • Eine Schneckenpumpe 1 zum Fördern von Metallschmelzen besteht aus einem sich über einen Montageflansch 2 hängend abstützenden Pumpenrohr 3 und einem auf dem Montageflansch 2 aufgesetzten Antriebsmotor 4 mit durch das Pumpenrohr 3 verlaufender Pumpenwelle 5, wobei der Montageflansch 2 über Stützfedern 6 beweglich an einem nur angedeuteten Deckenteil 7 eines Schmelzenbehälters od. dgl. befestigt ist. Das Pumpenrohr 3 setzt sich aus einem Rohrstück 3a aus Chrom-Nikkel-Stahl und einem unteren Mundstück 3b aus keramischem Material zusammen und bildet einen oberen Schmelzenauslauf 8 und einen unteren Schmelzeneinlauf 9. Der Schmelzenauslauf 8 weist dabei eine gegenüber dem Rohrstück 3a erweiterte Auslaufkammer 10 auf und der Schmelzeneinlauf 9 ergibt sich aus symmetrisch angeordneten Einlaßöffnungen 9a im Mundstück 3b.
  • Die Pumpenwelle 5 trägt oberhalb des Schmelzeneinlaufes 9 im Bereich des Mundstückes 3b eine Förderschnecke 11, wobei sich das Rohrstück 3a hinsichtlich des lichten Querschnittes gegenüber dem Mundstück 3b nach der Förderschnecke 11 erweitert. In die Pumpenwelle 5 ist oberhalb des Schmelzenauslaufes 8 ein Kreuzgelenk 12 eingebaut und zur Wellenführung im Mundstück 3b gibt es ein Gleitlager 13 aus keramischem Material, das kugelgelenkartig in einer Lagerbüchse 14 eingesetzt ist.
  • Die Schneckenpumpe 1 ist speziell zur Schmelzenförderung geeignet, da einerseits die verwendeten Werkstoffe bei ausreichender Festigkeit und Stabilität den extremen Temperaturbedingungen im Schmelzenbad standhalten und anderseits durch die Ausgleichsbewegungsspiel bietende Wellenlagerung einer temperaturbedingte Verformung und Dehnung funktionsgerecht nachgegeben werden kann. Auch die federndpendelnde Aufhängung der gesamten Pumpe führt zu einem entsprechenden Ausgleich der Badbewegung bei einem eventuellen Einfrieren der Schmelze, wozu noch kommt, daß durch den sich erweiternden Strömungsweg innerhalb des Pumpenrohres und der sich erweiternden Auslaufkammer beim Schmelzenauslauf für eine turbulenzarme Strömung der Schmelze gesorgt wird und damit die Gefahr eines Einfrierens und Erstarrens der Schmelze innerhalb der Pumpe gebannt ist.

Claims (8)

  1. Schneckenpumpe (1) zum Fördern von Metallschmelzen, mit einem über einen Montageflansch (2) hängend abstützbaren, einen unteren Schmelzeneinlauf (9) und einen oberen Schmelzenauslauf (8) bildenden Pumpenrohr (3) und einer an einem auf dem Montageflansch (2) aufsetzbaren Antriebsmotor (4) angebauten, innerhalb des Pumpenrohres (3) verlaufenden Pumpenwelle (5), wobei im unteren Endbereich des Pumpenrohres (3) für die im Höhenbereich zwischen Schmelzenein- und -auslauf (9, 8) eine Förderschnecke (11) tragende Pumpenwelle (5) eine Führung (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (5) oberhalb des Schmelzenauslaufes (8) ein Gelenk mit quer zur Pumpenachse verlaufender Schwenkachse, vorzugsweise ein Kreuzgelenk (12) aufweist und die untere Wellenführung (13) eine der Welle (5) ein Schwenk-bewegungsspiel bietende Halterung bildet.
  2. Schneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wellenführung ein kugelgelenkartig abgestütztes Gleitlager (13) aus keramischem Werkstoff vorgesehen ist.
  3. Schneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wellenführung ein Pendelrollenlager vorgesehen ist.
  4. Schneckenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wellenführung die mit radialem Spiel in einem Führungsteil des Pumpenrohres sitzende Förderschnecke vorgesehen ist.
  5. Schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrohr aus einem den oberen Schmelzenauslauf (8) bildenden Rohrstück (3a) aus Chrom-Nickel-Stahl und einem daran unten angesetzten, den Schmelzeneinlauf (9) und die Wellenführung (13) aufweisenden Mundstück (3b) aus keramischem Werkstoff zusammengesetzt ist.
  6. Schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzenauslauf (8) eine sich gegenüber dem Querschnitt des Pumpenrohres (3) erweiternde Auslaufkammer (10) bildet.
  7. Schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der lichte Querschnitt des Pumpenrohres (3) oberhalb der Förderschnecke (11) erweitert.
  8. Schneckenpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Montageflansch (2) des Pumpenrohres (3) eine federnd nachgiebige Abstützung (6) vorgesehen ist.
EP94890019A 1993-01-26 1994-01-24 Schneckenpumpe zum Fördern von Metallschmelzen Expired - Lifetime EP0609197B1 (de)

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