JP2951828B2 - 計量装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属特にマグネシウム
用の計量装置に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】様々な計量装置は、自動鋳造機械に金属
を供給するのに有効である。これらは、遠心力又は機械
力又は電気機械力又は重力又はガス圧に基づいている。
これらの中で、ガス圧や重力（サイフォン）に基づいた
ポンプは、今日において、マグネシウム工場で最も普通
に利用されている。早いサイクル時間や金属の正確な計
量の要求は、計量システムに最も望まれることである。

【０００３】標準的な遠心ポンプやピストンポンプは、
液体金属内で運動させられる部分をもっている。このこ
とは、溶融金属の流動をもたらし、酸化物を形成させて
しまう。ポンプ入口は、通常、るつぼ即ち容器の基部に
近接して配置され、汚染された金属を強制的に移動させ
る危険性をもっている。液体金属内で運動するポンプ部
品によって、不正確な計量に至るような摩耗が加速さ
れ、高い保守コストを要する。

【０００４】サイフォンシステムは、マグネシウムの製
造に近年最も普通に利用されている計量システムであ
る。液体金属内に配置された入口端部には、空気圧シリ
ンダによって開閉する弁が装着されている。サイフォン
を利用した場合、パイプは、内容物を排出した後、液体
金属で満たされ、その後、弁を閉じる。スタート位置に
おいて、排出端部は、炉内の液体金属の水平面の高さよ
り低くしなければならない。安全を考慮して、パイプの
排出端部は、各計量の間毎に持ち上げられ、排出端部内
での金属の高さが、炉内での金属の水平面の高さと同じ
か又は僅かに越えるようにする。その結果、このことが
溶融金属を移動させ、保護ガスによって形成された表面
の薄膜を元の状態に戻す必要性が生じる。従って、この
ような計量装置に関して、弁からの漏れが生じ、少ない
押出量に対する不正確な重量を作り出してしまうといっ
た問題点を有している。更に、この計量速度はパイプの
傾斜角度に依存しているので、計量速度を変えることが
できないといった問題点もある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、良質の金属を供
給する調整自在な金属速度をもった計量装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、自動鋳造機械に金属
を供給するのに適すると共に迅速な応答性や高い精度を
もったシステムに改良することにある。

【０００６】

【発明の概要】本発明の金属を供給するための計量装置
は、容器内の液体金属中に沈められるように支持される
と共にこの容器の液体金属が供給される入口を有するポ
ンプハウスと、このポンプハウス内に加圧されたガスを
供給するための供給装置と、サイフォンとして構成され
たポンプハウス内の液体金属用の出口パイプとを備えて
いる。前記出口パイプの出口端部は、ほぼ一定に保たれ
る容器内の液体金属の水平面の高さと同じ高さに位置決
めされ、前記出口パイプの入口端部には弁が装着されて
いる。好適には、出口パイプは、一部で前記容器内の金
属の水平面の高さより上方に配置され、一部で前記容器
内の金属の水平面の高さより下方に配置されている。ポ
ンプハウスの金属の取入口は、弁または上昇管で形成す
ることもできる。好適には、出口パイプと弁ケースの両
方に、ルーズボール型の弁を利用することもできる。ま
た、ボール弁をモリブデンで形成してもよい。

【０００７】

【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。図１に示すように、計量装置は円
筒形のポンプハウス１を備え、このポンプハウス１は、
加圧されたガスの入口パイプ（供給装置）４と液体金属
の出口パイプ５とが適用されるための、２つの開口２，
３を頂部１ａに有している。なお、このポンプハウス１
は、図２〜図４に詳細に示されている。計量装置は、図
１に示すように、容器の一例である製錬用るつぼ即ち加
熱炉６内に配置されている。このユニットを取付けた場
合、鋼製のばね７を介して、ポンプハウス１と各パイプ
４，５とのシール連結を確実なものにしている。加圧さ
れたガスをポンプハウス１内に供給した場合、液体金属
（以下金属ともいう）は、出口パイプ内を外方に向けて
持ち上げられる。その後、圧力を解放すると、ポンプハ
ウス１は金属で満たされる。なお、金属の取入口はポン
プハウス１の基部に配置されている。

【０００８】ポンプハウス１は、底部弁の有るものと無
いものとの両方の利用が可能である。この２つの異なる
ポンプハウス１の形状は図３，図４に示されている。図
３は、入口としての上昇管８の形状をなす液体金属の取
入口を示している。これは、構造が簡単になる利点を有
しているが、利用できる圧力に限界がある。上昇管８を
最も高くした場合、例えば、上昇管８を加熱炉６内でき
るだけ深く沈めた場合、最大圧が達成される。液体金属
の充填中に、沈澱物や汚物が基部から吸い上げられない
ようにするために、上昇管８は図３のようにＵ字状に曲
げられている。なお、上昇管８は他の形状であってもよ
い。

【０００９】図４は、円錐形状をもったポンプハウス１
の下部と、入口としての底部弁９によって開閉する液体
金属の取入口とを示している。この底部弁９はルーズボ
ールからなり、このルーズボールは、ポンプハウス１内
の金属と外部との間に圧力差が発生した場合に開き、そ
して、その自重によって閉じる。従って、操作のため弁
を外部に連結する必要性がなくなる。そこで、計量中
に、ポンプハウス１が加圧状態になった場合、底部弁９
は閉じ、この圧力が解放された場合、底部弁９は開く。
底部弁の一例としてのボール弁やその着座部はモリブデ
ンで形成することか好ましい。図２は、入口パイプ及び
出口パイプを挿入するための開口２，３をもったポンプ
ハウス１の平面図である。

【００１０】出口パイプ５は図５に詳細に示されてい
る。この出口パイプ５はサイフォンとして構成されてい
る。出口パイプ５の一部は、液体金属の水平面の高さよ
り上方に配置され、また、一部は液体金属の水平面の高
さより下方に配置され、そして、出口端部は、ほぼ一定
に保たれる加熱炉内の金属の水平面と同じ位置になって
いる。出口パイプ５の入口端部には、ポンプハウス１内
に配置される垂直部１０が形成されている。仮に、ボー
ル弁の構成を採用する場合、この垂直部１０は、ポンプ
ハウス１の金属の取入口に対して一直線上に整列させる
ことが好ましい。また、この垂直部１０を他の場所に配
置させることも可能である。出口パイプ５の垂直部１０
は水平部１１に連なり、その一方で、サイフォンの出口
端部１２はＶ字状に形成されている。通常の場合、出口
パイプ５は金属で満たされている。圧力を解放した場合
に、金属がポンプハウス１内に吸い戻されないようにす
るために、出口パイプ５には、逆止弁１３が装着されて
いる。この逆止弁１３は、ポンプハウス１に利用する弁
と同タイプのものが好ましい。金属に接触しない出口パ
イプ５の部分は、絶縁されると共に、電気絶縁素子によ
って加熱され、この電気絶縁素子は内側の鋼製パイプの
周囲に巻かれ、更に電気絶縁素子には熱電対が装着さ
れ、その結果、正確な温度制御が可能になる。

【００１１】このように多くの部品から計量装置を構成
する利点の一つは、その分解や溶融金属からの取り外し
が簡単になるからである。そして、部品を洗浄し又は交
換し、再び溶融金属内に戻してやることもできる。

【００１２】ポンプハウス１へのガスの供給は、磁石型
オン／オフ弁（図示せず）を制御するタイマーや圧力調
整装置を介して制御されている。計量後にポンプハウス
１からガスを排出するのは、同じ磁石型弁を介して行わ
れる。ガス内のゴミをポンプハウス１から集めるため
に、ガスを退去させる前に、ガスをフィルタに通す。各
計量における重量を制御するためにタイマーを利用す
る。計量における重量や計量時間（金属供給速度）は、
タイマーと圧力調整装置との設定を組合わせることによ
って制御される。大部分の場合、弁なしポンプハウス１
が利用され、圧力調整装置は、最大限の設定で固定され
る。

【００１３】出口パイプ５としてサイフォンを利用する
ことによって、パイプ５はいつも液体金属で満たされて
いる。このことは、簡単に酸化するマグネシウムを鋳造
する場合に最も有効である。これは、ガスの供給に依存
して迅速に金属の供給を開始／停止させる高速システム
である。事実、得られる圧力よりもむしろ、速度がかな
り大きい場合に乱流が発生する金属流動速度によって、
計量時間は制限されている。金属用のヘッドをもたない
場合、小さな圧力のみが、金属流動を整えるのに必要と
される。金属の流動速度は、ガス圧を変化させることに
よって簡単に変えることができる。従って、この計量シ
ステムは、溶融した金属内での使用中に動くことはな
い。

【００１４】制御システムから信号が与えられた後、計
量はまさに１／１０秒で開始及び停止するので、出口パ
イプは、制御システムからの信号に素早く応答すること
ができる。このことは、計量装置を自動鋳造機械に連結
させて利用する場合に特に重要である。なぜなら、計量
後、この自動鋳造機械は、鋳造をできるだけ迅速に完了
させなければならないからである。

【００１５】ポンプハウスをテストするガスとしてアル
ゴンを供給して、マグネシウムを計量するテストを行っ
た。この目的は、±１０％の精度をもって０．５〜３ｋ
ｇの量を計量することであった。このテストは、先ず、
サイフォンと組合わされた弁をもつポンプハウスに関し
て行われた。この状況及び結果は表１に示される。な
お、表１において、時間（秒）、圧力（ｍｍＨｇ）は、
ポンプハウスへのアルゴンガスの供給時間および圧力で
あり、押出回数とサイクル時間は、ポンプハウスに圧力
の加えられた回数とその時間間隔である。温度は加熱炉
内の溶融Ｍｇの温度であり、重量は出口パイプから排出
されたＭｇの重量時湯である。偏差（±ｇ）は目標重量
との差の重量であり、偏差（±％）はその割合である。

【００１６】

【表１】

【００１７】また、サイフォンと組合わせた弁をもたな
いポンプハウスでテストを行った。その結果は表２に示
す。表２において、時間、温度、圧力、押出回数、サイ
クル時間、重量、偏差（ｇ）および偏差（％）は表１と
同じである。

【００１８】

【表２】

【００１９】前述においては、マグネシウムの計量に関
連して、計量装置を利用した場合について特に述べてき
たが、他の金属を計量する場合にも利用できることは言
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の計量装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の計量装置の要部であるポンプハウスの
頂部の横断面図である。

【図３】上昇管をもったポンプハウスを示す縦断面図で
ある。

【図４】ボール弁をもったポンプハウスの他の例を示す
縦断面図である。

【図５】出口パイプを示す断面図である。

【符号の説明】

１ ポンプハウス ４ 供給装置 ５ 出口パイプ ６ 容器 ８ 入口部（上昇管） ９ 入口部（底部弁） １３ 弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 591237869 0240 ＯＳＬＯ，ＮＯＲＷＡＹ (56)参考文献 特開 昭61−53519（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−78266（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−197523（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−84523（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01F 11/34 B22D 39/02

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器（６）内の液体金属中に沈められる
   ように支持されると共にこの容器（６）の液体金属が供
   給される入口（８，９）を有するポンプハウス（１）
   と、このポンプハウス（１）内に加圧されたガスを供給
   するための供給装置（４）と、このポンプハウス（１）
   内の液体金属用の出口パイプ（５）とを備えた金属、特
   にマグネシウムを供給するための計量装置において、 前記出口パイプ（５）はサイフォンとして構成され、こ
   の出口パイプ（５）の出口端部が、ほぼ一定に保たれる
   容器内の液体金属の水平面の高さと同じ高さに位置決め
   され、出口パイプ（５）の入口端部には逆止弁（１３）
   が装着されていることを特徴とする計量装置。
2. 【請求項２】 前記出口パイプ（５）が、一部で前記容
   器内の液体金属の水平面の高さより上方に配置され、一
   部で前記容器内の液体金属の水平面の高さより下方に配
   置されていることを特徴とする請求項１記載の計量装
   置。
3. 【請求項３】 前記逆止弁（１３）がボール弁であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の計量装置。
4. 【請求項４】 前記ポンプハウス（１）には、液体金属
   の取入口用の弁（９）が装着されていることを特徴とす
   る請求項１記載の計量装置。
5. 【請求項５】 円錐状に形成された前記ポンプハウス
   （１）の下端部分に、ボール弁（９）が装着されている
   ことを特徴とする請求項４記載の計量装置。
6. 【請求項６】 前記ボール弁（９）とその着座部がモリ
   ブデンで形成されていることを特徴とする請求項５記載
   の計量装置。
7. 【請求項７】 前記ポンプハウス（１）が金属を供給す
   る上昇管（８）を有することを特徴とする請求項１記載
   の計量装置。
8. 【請求項８】 前記上昇管（８）がＵ字状であることを
   特徴とする請求項７記載の計量装置。