ITMI20011808A1 - Dispositivo dosatore, particolarmente per metalli allo stato liquido - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo dosatore, particolarmente per metalli allo stato liquido.

I sistemi di dosaggio di metalli liquidi utilizzati finora sono sostanzialmente di due tipi.

Un primo tipo di sistema di dosaggio consiste nel pescaggio a tazza in un pozzetto di metallo liquido. Tale sistema presenta alcuni inconvenienti tra i quali il più importante è costituito dalla scarsa precisione di dosaggio che rende il sistema inutilizzabile per tutta una serie di applicazioni .

Altri inconvenienti sono dovuti al fatto che il pescaggio avviene in superficie e quindi in presenza di ossidi del metallo, alla formazione di pelli nella tazza, ed al contatto del metallo liquido con l'aria.

A causa del contatto del metallo liquido con l'aria, il sistema non è utilizzabile con il magnesio e le sue leghe.

Un secondo tipo di sistema di dosaggio consiste, in un forno a tenuta ermetica, nella predeterminazione del valore di pressione e del tempo di dosatura.

Tale sistema di dosaggio non permette una precisione di dosaggio superiore a ± 3.0 % e poiché richiede, tra l'altro, un forno a perfetta tenuta ermetica, presenta un costo elevato di produzione e di gestione.

Il sistema può essere utilizzato per dosare il magnesio e le sue leghe soltanto con un forno appositamente realizzato inoltre, se si utilizzano gas neutri, presenta un elevato costo di esercizio.

Compito precipuo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo dosatore che superi gli inconvenienti della tecnica nota citata.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato, è quello di realizzare un dispositivo dosatore di metallo liquido, in particolare per l'alluminio e le sue leghe, nonché per magnesio, piombo, zama, ottone, ecc., e loro leghe.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo dosatore in grado di assicurare una elevata precisione di dosaggio.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare un dispositivo dosatore che presenti una estrema facilità di funzionamento.

Non ultimo scopo dell'invenzione è quello di realizzare un dispositivo dosatore con costi di produzione e di gestione estremamente ridotti rispetto ai dispositivi noti finora.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo dosatore, particolarmente per metalli allo stato liquido, caratterizzato dal fatto di comprendere un dosatore ed un distributore realizzati in un corpo dosatore collegato ad una sorgente di metallo liquido, detta sorgente essendo atta ad alimentare metallo liquido a detto corpo dosatore, detto dosatore essendo dotato di un condotto per mandare una quantità dosata di metallo ad un utilizzatore; detto dosatore comprendendo una camera dosatrice il cui volume è regolabile mediante un otturatore dosatore, detto otturatore dosatore avendo almeno una posizione chiusa, in cui detta camera dosatrice ha volume sostan^ -· zialmente nullo ed almeno una posizione aperta, regolabile, in cui il volume di detta camera dosatrice è regolabile per determinare un volume di

metallo liquido da dosare, detto distributore avendo una camera distributrice ed un otturatore distributore che definisce almeno una posizione intermedia, in cui detta camera distributrice è in comunicazione con detta sorgente di metallo liquido, ed almeno una posizione chiusa, in cui il

collegamento con detta sorgente di metallo liquido è escluso e detta camera dosatrice è in comunicazione con detto condotto per immettere un volume di metallo liquido dosato in detta cavità di stampo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva,

dell'invenzione, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una vista in alzato, in sezione longitudinale, del dispositivo dosatore, secondo l'invenzione, illustrato in una prima fase di funzionamento;

la figura 2 è una vista simile alla precedente illustrante una successiva fase di funzionamento;

la figura 3 è una vista simile alla precedente illustrante una fase ancora successiva di funzionamento;

la figura 4 è una vista simile alla precedente illustrante una fase ancora successiva di funzionamento;

la figura 5 è una vista simile alla precedente illustrante una fase ancora successiva di funzionamento;

la figura 6 è una vista simile alla precedente illustrante una fase ancora successiva di funzionamento;

la figura 7 e una vista in alzato, in sezione longitudinale, del dispositivo dosatore, dotato di inserti ceriunici, secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione;

la figura 8 è una vista schematica di un forno utilizzabile per 1'alimentazione del dosatore secondo l'invenzione.

Con riferimento alle figure citate, il dispositivo dosatore, secondo l’invenzione, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un cilindro dosatore 2 ed un cilindro distributore 3, realizzati in un corpo dosatore 4 collegato ad un forno 5 che fornisce metallo liquido al corpo dosatore.

Il corpo dosatore è inoltre dotato di un condotto 6 per immettere metallo fuso in una cavità di stampo, o altro utilizzatore, non illustrato nelle figure.

Il cilindro dosatore 2 comprende una camera dosatrice 7 entro cui scorre un pistone dosatore 8 azionato da un attuatore 9.

Il cilindro distributore 3 comprende una camera distributrice 10 entro cui scorre un pistone distributore 11, azionato da un rispettivo attuatore 12.

Gli attuatori 9 e 12 possono essere attuatori idraulici, pneumatici o elettromeccanici, secondo le esigenze specifiche.

Il pistone distributore 11 comprende un foro passante trasversale 13 atto a mettere in comunicazione, secondo la posizione del pistone distributore, come descritto in dettaglio in seguito, il condotto 6 con un passaggio, o canale, di collegamento 14, collegante la camera distributrice 10 con la camera dosatrice 7.

Un canale di immissione 15 è realizzato in corrispondenza della camera distributrice 10 e ne costituisce di fatto una continuazione. Tale canale di immissione 15 è collegato al forno 5, attraverso un opportuno connettore 16, per alimentare il gruppo dosatore 1 con metallo liquido 17.

Per mantenere il metallo allo stato liquido, il gruppo dosatore 1 comprende mezzi di riscaldamento costituiti da un sistema ad induzione, oppure, come nell'esempio illustrato, da resistenze elettriche 18 che abbracciano il corpo dosatore 4.

Naturalmente ogni altro sistema atto a mantenere una temperatura opportunamente elevata e utilizzabile purché il metallo rimanga allo stato liquido durante il funzionamento del dispositivo dosatore.

Il dispositivo dosatore 1 può essere alimentato da un forno pressurizzato, come il forno 5 dell'esempio illustrato. Il forno pressurizzato 5 comprende una camera pressurizzata 19 atta a contenere il metallo liquido 17 ed alimentata mediante un sistema di alimentazione 20 di gas neutro o aria.

Un tubo di alimentazione 21 assicura l'alimentazione del metallo liquido 17, contenuto nel forno 5, al dispositivo dosatore 1, attraverso il connettore 16.

Il dispositivo dosatore 1 può essere alimentato anche con un tipo di forno diverso.

Verrà ora descritto in dettaglio il ciclo di funzionamento del dispositivo dosatore secondo l'iivenzione.

Inizialmente, il pistone dosatore 8 è nella posizione abbassata ed il pistone distributore 11 viene sollevato lasciando aperto il canale di immissione 15, per cui, grazie alla pressione presente nel forno 5, il metallo liquido 17 riempie la camera distributrice 10, il canale di collegamento 14 ed il condotto 6 fino al punto di trabocco 22. In tale fase il pistone distributore 11 viene completamente sollevato in una posizione simile a quella illustrata nella figura 6, la quale, tuttavia, si riferisce ad una fase finale di svuotamento, che verrà descritta in seguito.

La pressione nel forno viene opportunamente regolata in modo tale che il metallo liquido raggiunga il punto di trabocco.

Il pistone distributore viene quindi portato nella posizione sollevata intermedia illustrata nella figura 1 e può avere inizio il funzionamento a regime del dispositivo dosatore.

Nel funzionamento a regime, il pistone distributore 11 viene sollevato fino alla posizione intermedia lasciando aperto il canale di immissione 15, per cui, grazie alla pressione presente nel forno 5, il metallo liquido 17 riempie la camera distributrice 10 ed il canale di collegamento 14.

A questo punto, il pistone dosatore 8 viene sollevato, con una corsa prestabilita corrispondente al volume di metallo liquido da versare ed il metallo liquido entra nella camera dosatrice, come visibile in figura 2.

In una fase successiva, il pistone distributore 11 scende chiudendo inizialmente il canale di immissione 15, evitando quindi ogni ulteriore alimentazione di nuovo metallo liquido, e mettendo successivamente in comunicazione il condotto 6 con la camera dosatrice attraverso il foro passante trasversale 13 che viene a trovarsi esattamente in corrispondenza del condotto 6 stesso e del canale di collegamento 14, come visibile in figura 3.

Successivamente, si effettua la discesa del pistone dosatore 8 che provoca il versamento, dal condotto 6, di una quantità di metallo liquido pari al volume dosato nella camera dosatrice 7, come visibile in figura 4.

Vantaggiosamente, ma non necessariamente, al termine del versamento il pistone dosatore può effettuare una piccola corsa di risalita 23, come schematicamente illustrato in figura 5, sufficiente a fare scendere il livello del metallo liquido di qualche millimetro (2 o 3 mm, per esempio) al di sotto del livello di trabocco 22 sul condotto 6, per evitare un gocciolamento di metallo liquido successivo alla fase di versamento.

A questo punto il sistema è pronto per un nuovo ciclo identico al precedente, per cui il pistone distributore viene sollevato fino alla posizione intermedia, permettendo l'immissione di nuovo metallo liquido, attraverso il canale di immissione 15, e mettendo in comunicazione la camera distributrice 10 con il canale di collegamento 14, per permettere al pistone dosatore 8 di acquisire una quantità dosata di metallo liquido 17, come descritto sopra.

Al termine della lavorazione, è previsto un ciclo di svuotamento del dispositivo dosatore consistente nel togliere pressione nel forno 5 con conseguente ritorno del metallo liquido contenuto nelle cavità del dosatore al forno stesso.

In questa fase, il pistone dosatore viene sollevato come pure il pistone distributore 11, che viene portato nella posizione completamente sollevata, come visibile in figura 6, in modo tale che il metallo liquido possa defluire da tutte le cavità del dosatore. In tale condizione infatti il condotto 6, la camera distributrice 10, la camera dosatrice 7 ed il canale di collegamento 14 sono tutti in comunicazione con il canale di immissione 15 permettendo il deflusso del metallo liquido nel connettore 16 e quindi nella camera 19 del forno 5.

Riguardo la prima fase di riempimento iniziale del disposivo, si noti che è anche possibile semplicemente iniziare il ciclo con due o più "dosature", fino al riempimento delle cavità del dispositivo dosatore, in modo tale da potere effettuare la dosatura vera e propria.

Nella figura 7 viene illustrato un dispositivo dosatore 101 del tutto simile, nella sostanza, al dispositivo dosatore 1 descritto sopra ma modificato per essere utilizzato per il dosaggio di leghe di alluminio.

A tale scopo il dispositivo dosatore 101 comprende inserti ceramici 124, come schematicamente illustrato nella figura 7.

Naturalmente anche il pistone distributore ed il pistone distributore presentano opportuni inserti ceramici o sono essi stessi realzzatin in materiale ceramico opportuno.

Si è in pratica constatato come 1'invenzione raggiunga il compito e gli scopi prefissati avendo realizzato un dispositivo dosatore in grado di dosare il metallo liquido con estrema precisione.

In particolare, la precisione di dosaggio con il dispositivo secondo l'invenzione e di ± 0.1%, ben superiore alla precisione raggiungibile con i sistemi di dosaggio della tecnica nota che sono dell'ordine di ± 3.0 % Inoltre, con il dispositivo dosatore secondo la presente invenzione non si ha alcun contatto tra il metallo liquido e l'aria ed in particolare tra l'alluminio e le sue leghe e l'aria.

Il dispositivo dosatore secondo l'invenzione è utilizzabile per qualunque tipo di metallo compresi, come si è detto, l'alluminio e le sue leghe, ma anche magnesio, piombo, zana, ottone, ecc. e tutte le loro leghe.

La precisione del dosaggio non è influenzata dalla temperatura di funzionamento ed inoltre è possibile variare la velocità di dosaggio senza influire sulla precisione, a differenza dei sistemi tradizionali nei quali la costanza di velocità di alimentazione del metallo liquido è un requisito fondamentale.

Il dispositivo dosatore secondo l'invenzione è inoltre facilmente controllabile mediante computer ed il suo funzionamento risulta semplice ed affidabile.

Una manutenzione semplice ed i costi di produzione estremamente ridotti rispetto ai dispositivi noti rendono il dispositivo dosatore secondo la presente invenzione anche economicamente molto vantaggioso.

Il dispositivo secondo l'invenzione, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

Naturalmente i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo dosatore, particolarmente per metalli allo stato liquido, caratterizzato dal fatto di comprendere un dosatore ed un distributore realizzati in un corpo dosatore collegato ad una sorgente di metallo liquido, detta sorgente essendo atta ad alimentare metallo liquido a detto corpo dosatore, detto dosatore essendo dotato di un condotto per mandare una quantità dosata di metallo ad un utilizzatore; detto dosatore comprendendo una camera dosatrice il cui volume è regolabile mediante un otturatore dosatore, detto otturatore dosatore avendo almeno una posizione chiusa, in cui detta camera dosatrice ha volume sostanzialmente nullo ed almeno una posizione aperta, regolabile, in cui il volume di detta camera dosatrice è regolabile per determinare un volume di metallo liquido da dosare, detto distributore avendo una camera distributrice ed un otturatore distributore che definisce almeno una posizione intermedia, in cui detta camera distributrice è in comunicazione con detta sorgente di metallo liquido, ed almeno una posizione chiusa, in cui il collegamento con detta sorgente di metallo liquido è escluso e detta camera dosatrice è in comunicazione con detto condotto per immettere un volume di metallo liquido dosato in detta cavità di stampo.
2. 2. Dispositivo dosatore, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dosatore è costituito da un cilindro dosatore e detto distributore è costituito da un cilindro distributore realizzati in detto corpo dosatore il quale è collegato ad un forno che costituisce la sorgente di metallo liquido, detto corpo dosatore essendo dotato di un condotto per immettere metallo liquido in una cavità di stampo; detto cilindro dosatore comprendendo una camera dosatrice entro cui scorre un pistone dosatore azionato da un attuatore, detto cilindro distributore comprendendo una camera distributrice entro cui scorre un pistone distributore, azionato da un rispettivo attuatore, detto pistone dosatore avendo almeno una posizione abbassata ed almeno una posizione sollevata e regolabile per determinare un volume di metallo liquido da dosare, detto cilindro distributore avendo almeno una posizione sollevata intermedia, in cui detta camera distributrice è in comunicazione con detto forno, ed almeno una posizione abbassata in cui il collegamento con detto forno è escluso e detta camera dosatrice è in comunicazione con detto condotto per immettere un volume di metallo liquido dosato in detta cavità di stampo.
3. 3. Dispositivo dosatore, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un canale di collegamento atto a collegare detta camera dosatrice con detta cerniera distributrice, detto canale di collegamento essendo intercettato da detto pistone distributore in almeno detta posizione abbassata.
4. 4. Dispositivo dosatore, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto pistone distributore comprende un foro passante atto a collegare detto canale di passaggio con detto condotto, almeno quando detto pistone distributore è in detta posizione abbassata.
5. 5. Dispositivo dosatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto pistone distributore comprende almeno una seconda posizione sollevata nella quale detto condotto, detta camera distributrice e detta camera dosatrice sono tutti in collegamento reciproco ed in collegamento con detto forno.
6. 6. Dispositivo dosatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto pistone dosatore comprende almeno una posizione parzialmente abbassata atta a richiamare una certa quantità di metallo liquido, in detta posizione di versamento, per evitare un gocciolamento di metallo liquido al termine del versamento.
7. 7. Dispositivo dosatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un forno atto ad alimentare metallo liquido a detto corpo di dosatore, detto forno essendo collegato a detto corpo dosatore tramite un canale di immissione collegato a detta camera distributrice.
8. 8. Dispositivo dosatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi per mantenere nel corpo dosatore una temperatura idonea a mantenere il metallo allo stato liquido, almeno all'interno del corpo dosatore.
9. 9. Dispositivo dosatore, secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono un sistema ad induzione.
10. 10. Dispositivo dosatore, secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi comprendono un sistema a resistenze elettriche.
11. 11. Metodo per dosare metalli allo stato liquido caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: riempire una camera di metallo liquido prelevato da una sorgente di metallo liquido; detta camera e detta sorgente essendo isolati dall'ambiente esterno; prelevare, aumentando il volume di detta camera, una quantità dosata, determinata dall'aumento di volume di detta camera, da detta sorgente di metallo liquido ed aggiungerla a detto metallo liquido contenuto in detta camera; chiudere il collegamento tra detta camera e detta sorgente di metallo liquido ed aprire un collegamento tra detta camera e detto ambiente esterno; riportare detta camera al volume iniziale espellendo detta quantità dosata di metallo liquido attraverso detto collegamento con l'ambiente esterno.
12. 12. Dispositivo dosatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.
13. 13. Metodo per dosare metalli allo stato liquido, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.