JP4297833B2 - 金属溶湯の給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ内のピストンを往復移動させて金属溶湯を吸排作動可能な溶湯ポンプを、前記シリンダが保持炉内の金属溶湯中に沈むように設置し、前記シリンダに、そのシリンダから排出される金属溶湯を鋳型に給湯可能な給湯管路を接続してある金属溶湯の給湯装置に関する。

上記金属溶湯の給湯装置では、シリンダ内のピストンを往復移動させて金属溶湯を吸排作動可能な溶湯ポンプを保持炉内に設置するにあたって、酸素などと反応し易い高温の金属溶湯を吸排作動させるので、シリンダとピストンとの摺動部などにシール材を設けてあると、金属酸化物などの異物が摺動面間に噛み込み易くてピストンを円滑に移動させることが出来ない事態が発生するおそれがある。
このため、従来、そのようなシール材を摺動部に設けておらず、金属酸化物などの異物が摺動面間に噛み込みにくくなるように、摺動面間にある程度のクリアランスを設けてピストンを往復移動させるように構成し、また、摺動面間のクリアランスから漏れ出た金属溶湯が固まったり、炉外に放出されるようなことがないように、シリンダが保持炉内の金属溶湯中に沈むように設置してある。
そして、ピストンが一往復する毎の鋳型への給湯量はピストンのストロークに応じて定まるので、鋳型への給湯量を設定するにあたって、ピストンが一往復する毎の摺動面間のクリアランスからの金属溶湯の漏れ出し量を予め予測して、その漏れ出し量を加えた給湯量となるように、シリンダ内のピストンのストロークを設定している（周知技術であり、先行技術文献情報を開示できない）。
また、溶解炉で溶解した金属溶湯を保持炉に移して、その保持炉内の金属溶湯を鋳型に給湯するにあたって、溶解炉の金属溶湯を取鍋（とりべ）に入れて保持炉に移す場合は、金属溶湯中に空気などのガスを巻き込み易い欠点があるので、鋳造欠陥が生じないように、保持炉内で脱ガス処理を行っているが（周知技術であり、先行技術文献情報を開示できない）、この欠点を解決するために、溶解炉で溶解した金属溶湯が保持炉に自然流入するように、溶解炉と保持炉どうしを金属溶湯の液面下で互いに連通接続して、溶解炉から保持炉に自然流入した金属溶湯を鋳型に給湯するように構成してある給湯装置も従来から知られている（周知技術であり、先行技術文献情報を開示できない）。

上述のように、溶解炉と保持炉どうしを金属溶湯の液面下で互いに連通接続して、溶解炉から保持炉に自然流入した金属溶湯を鋳型に給湯するように構成してある給湯装置は、金属溶湯中に空気などのガスを巻き込みにくい利点があるが、鋳型への給湯量が変化し易い欠点がある。
つまり、溶解炉と保持炉どうしを金属溶湯の液面下で互いに連通接続して、溶解炉から保持炉に自然流入した金属溶湯を鋳型に給湯するので、鋳型に給湯した給湯量に応じて、溶解炉と保持炉における金属溶湯の液面が低下することになり、その液面の低下に起因して、ピストンが一往復する毎の摺動面間のクリアランスからの金属溶湯の漏れ出し量も変化し、その結果、予め予測した漏れ出し量を加えた給湯量となるように設定してあるストロークでピストンを駆動しても、ピストンが一往復する毎の鋳型への実際の給湯量が変化しているからである。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、金属溶湯中に空気などのガスを巻き込みにくく、鋳型への給湯量も変化しにくい金属溶湯の給湯装置を提供することを目的とする。

本発明の第１特徴構成は、シリンダ内のピストンを往復移動させて金属溶湯を吸排作動可能な溶湯ポンプを、前記シリンダが保持炉内の金属溶湯中に沈むように設置し、前記シリンダに、そのシリンダから排出される金属溶湯を鋳型に給湯可能な給湯管路を接続してある金属溶湯の給湯装置であって、一端側が溶解炉内の金属溶湯中に入り込み、かつ、他端側が前記保持炉内の金属溶湯中に入り込む連通管路を設け、前記溶湯ポンプによる前記鋳型への給湯動作にかかわらず、前記保持炉内の金属溶湯の液面高さを略一定高さに維持できるように、前記給湯動作に連係して、前記溶解炉内の金属溶湯を、前記連通管路を通して、前記保持炉内に吸引供給可能な供給機構を設けてある点にある。

〔作用及び効果〕
一端側が溶解炉内の金属溶湯中に入り込み、かつ、他端側が保持炉内の金属溶湯中に入り込む連通管路を設けて、溶解炉内の金属溶湯を、その連通管路を通して、保持炉内に吸引供給可能な供給機構を設けてあるので、溶解炉内の金属溶湯を保持炉内に供給する際に、連通管路を通して、その金属溶湯中に空気などのガスを巻き込みにくい状態で供給できる。
また、供給機構を、溶湯ポンプによる鋳型への給湯動作にかかわらず、保持炉内の金属溶湯の液面高さを略一定高さに維持できるように、給湯動作に連係して、溶解炉内の金属溶湯を保持炉内に吸引供給可能に設けてあるので、ピストンが一往復する毎の摺動面間のクリアランスからの金属溶湯の漏れ出し量が変化するおそれが少なく、その結果、予め予測した漏れ出し量を加えた給湯量となるように設定してあるストロークでピストンを駆動しても、ピストンが一往復する毎の鋳型への実際の給湯量が変化しにくい。

本発明の第２特徴構成は、前記供給機構を構成するに、前記シリンダ内を、前記ピストンを挟んで、第１シリンダ室と第２シリンダ室とに区画して、前記ピストンを一方に移動させて、前記第１シリンダ室内の金属溶湯を前記給湯管路に排出するときは、前記溶解炉内の金属溶湯を、前記連通管路を通して、前記第２シリンダ室内に吸引し、前記ピストンを他方に移動させて、前記保持炉内の金属溶湯を前記第１シリンダ室内に吸引するときは、前記第２シリンダ室内の金属溶湯を前記保持炉内に排出させるように構成してある点にある。

〔作用及び効果〕
溶解炉内の金属溶湯を、その連通管路を通して、保持炉内に吸引供給可能な供給機構を構成するに、シリンダ内を、ピストンを挟んで、第１シリンダ室と第２シリンダ室とに区画して、ピストンを一方に移動させて、第１シリンダ室内の金属溶湯を給湯管路に排出するときは、溶解炉内の金属溶湯を、連通管路を通して、第２シリンダ室内に吸引させるので、金属溶湯を鋳型に給湯するに伴って、その給湯量と略同じ量の金属溶湯を第２シリンダ室内にタイミング良く吸引して、保持炉内の金属溶湯の液面高さを略一定高さに維持することができる。
また、例えば、保持炉内の金属溶湯の液面高さを略一定高さに維持できるように、第１シリンダ室と第２シリンダ室との各々を給湯管路と連通管路とに交互に連通可能に設けて、第１シリンダ室内に吸引した金属溶湯を給湯管路を通して鋳型に給湯する給湯動作に連係して、溶解炉内の金属溶湯を、連通管路を通して、第２シリンダ室内に吸引し、第２シリンダ室内に吸引した金属溶湯を給湯管路を通して鋳型に給湯する給湯動作に連係して、溶解炉内の金属溶湯を、連通管路を通して、第１シリンダ室内に吸引するように構成してある場合は、保持炉内の金属溶湯の入れ替わりが無いので、保持炉内の金属溶湯中に金属酸化物が蓄積し易く、溶解炉内の金属溶湯を第１又は第２シリンダ室内に吸引する際に、保持炉内の金属溶湯中に蓄積された金属酸化物を摺動面間のクリアランスを通して吸引してしまって、金属酸化物を摺動面間に噛み込むおそれが高くなる。
上記に対して、ピストンを他方に移動させて、保持炉内の金属溶湯を第１シリンダ室内に吸引するときは、第２シリンダ室内の金属溶湯を保持炉内に排出させるので、保持炉内の金属溶湯中に金属酸化物が蓄積しないように、鋳型への給湯量分の金属溶湯を溶解炉内の金属溶湯に入れ替えながら、保持炉内の金属溶湯の液面高さを略一定高さに維持することができ、保持炉内の金属溶湯を第１シリンダ室内に吸引するときに、金属酸化物を摺動面間に噛み込みにくい。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、保持炉１に貯留してある金属溶湯の一例としてのアルミニウム合金やマグネシウム合金などの金属溶湯（以下、単に溶湯という）２を、鋳造装置Ｂの鋳型Ｂ１に給湯する金属溶湯の給湯装置Ａを示し、保持炉１と地金を溶解させる溶解炉３とを、一端側が溶解炉３内の溶湯２中に入り込み、かつ、他端側が保持炉１内の溶湯２中に入り込むセラミック製の連通管路４で連通接続してある。

前記給湯装置Ａは、セラミック製のシリンダ５内に装着したセラミック製のピストン６を上下に往復移動させて溶湯２を吸排作動可能な溶湯ポンプ７を、シリンダ５が保持炉１内の溶湯２中に沈むように設置し、シリンダ５から排出される溶湯２を鋳型Ｂ１に給湯可能な給湯管路８を、後述の第１弁機構９を介してそのシリンダ５に接続してある。

前記溶湯ポンプ７は、シリンダ５をシリンダ軸芯が上下方向に沿うように炉蓋１０に固定して溶湯２中に沈むように設置し、そのシリンダ５内を、ピストン６を挟んで、上側の第１シリンダ室１１と下側の第２シリンダ室１２とに区画してあり、第１シリンダ室１１を保持炉１に連通させ、かつ、第１シリンダ室１１の給湯管路８との連通を遮断する吸引状態と、第１シリンダ室１１を給湯管路８に連通させ、かつ、第１シリンダ室１１の保持炉１との連通を遮断する排出状態とに切換自在な第１弁機構９と、ピストン６に連結してあるロッド１３を昇降させるロッド昇降装置１４とを設けて、溶湯２を吸排作動可能に設けてある。

前記第１弁機構９は、円筒状の第１弁箱１５をその下端部が溶湯２中に沈むように、炉蓋１０とシリンダ５の上部とに亘って固定するとともに、第１弁棒１６を一体形成してあるセラミック製の第１弁体１７を、その第１弁箱１５に上下移動操作自在に装着し、保持炉１内に連通する第１吸入路１８と、給湯管路８に連通する第１排出路１９と、第１シリンダ室１１の上部に連通する第１吸排路２０とを、第１弁箱１５の下端部に形成した第１弁体移動空間２１に開口するように形成して構成してある。

前記第１排出路１９を第１弁体移動空間２１の下端に上向きに開口するように形成するとともに、第１弁体移動空間２１よりも上部の上部弁箱部分２２に、保持炉１内と第１弁箱１５内とを連通する吸入用貫通孔２３を貫通形成して、その吸入用貫通孔２３及び吸入用貫通孔２３に連通する上部弁箱部分２２と第１弁棒１６との間の隙間で、第１弁体移動空間２１の上部に開口する第１吸入路１８を形成し、第１弁棒１６の上下移動に伴って上部弁箱部分２２の内面に対して摺動しながら、第１弁棒１６と上部弁箱部分２２との間の隙間を塞ぐ環状塞ぎ材２４を第１弁棒１６に設けてある。

前記第１弁体１７は、第１弁体１７の上昇移動に伴って上部弁箱部分２２に入り込んで第１吸入路１８を開閉自在な上部弁体２５と、第１弁体１７の下降移動に伴って、第１排出路１９の第１弁体移動空間２１への開口部周りに形成した上向きの受け座２６に環状に接当して、第１排出路１９を開閉自在な下部弁体２７とを備え、弁操作用空気圧シリンダ２８の伸縮作動で、図１，図２に示すように、上部弁体２５が上部弁箱部分２２から抜け出て保持炉１内を第１吸排路２０に連通させるとともに、下部弁体２７が受け座２６に環
状に接当して給湯管路８と第１吸排路２０との連通を遮断する吸入位置と、図３，図４に示すように、下部弁体２７が受け座２６から離間して給湯管路８を第１吸排路２０に連通させるとともに、上部弁体２５が上部弁箱部分２２に入り込んで保持炉１内と第１吸排路２０との連通を遮断する排出位置とに、第１弁体１７を上下移動操作自在に設けてある。

そして、図１に示すように第１弁体１７を吸入位置に移動させた状態でのピストン６の下方への移動操作で、図２に示すように、保持炉１内の溶湯２を第１吸入路１８と第１吸排路２０とを通して第１シリンダ室１１内に吸入し、図３に示すように第１弁体１７を排出位置に移動させた状態でのピストン６の上方への移動操作で、図４に示すように、第１シリンダ室１１の溶湯２を第１吸排路２０と第１排出路１９とを通して給湯管路８に排出して、鋳型Ｂ１に給湯できるように構成してある。

前記溶解炉３は、溶湯２中に沈むように設けた仕切り板２９で、液面近くと底部近くで連通するように仕切ってあり、溶湯ポンプ７による鋳型Ｂ１への給湯動作にかかわらず、保持炉１内の溶湯２の液面Ｃ高さを略一定高さに維持できるように、その給湯動作に連係して、溶解炉３内の脱ガス処理を行った溶湯を、連通管路４を通して、保持炉１内に吸引供給可能な供給機構３０を設けてある。

前記供給機構３０は、第２シリンダ室１２を連通管路４に連通させ、かつ、第２シリンダ室１２の保持炉１内との連通を遮断して、溶解炉３内の溶湯２を第２シリンダ室１２内に吸引可能な吸引状態と、第２シリンダ室１２を保持炉１内に連通させ、かつ、第２シリンダ室１２の連通管路４との連通を遮断して、第２シリンダ室１２内の溶湯２を保持炉１に排出可能な排出状態とに切換自在な第２弁機構３１を介して、連通管路４とシリンダ５とを接続して構成してある。

前記第２弁機構３１は、円筒状の第２弁箱３２をその下端部が溶湯２中に沈むように、炉蓋１０とシリンダ５の下部とに亘って固定するとともに、第２弁棒３３を一体形成してあるセラミック製の第２弁体３４を、その第２弁箱３２に上下移動操作自在に装着し、連通管路４と、保持炉１内に連通する第２排出路３５と、第２シリンダ室１２の下部に連通する第２吸排路３６とを、第２弁箱３２の下端部に形成した第２弁体移動空間３７に開口するように形成して構成してある。

前記第２排出路３５を第２弁体移動空間３７の下端に上向きに開口するように形成するとともに、第２弁体移動空間３７よりも上部の上部弁箱部分３８に連通管路４を接続して、第２弁体移動空間３７の上部に開口する第２吸入路３９を上部弁箱部分３８と第２弁棒３３との間の隙間で形成し、第２弁棒３３の上下移動に伴って上部弁箱部分３８の内面に対して摺動しながら、第２弁棒３３と上部弁箱部分３８との間の隙間を塞ぐ環状塞ぎ材４０を第２弁棒３３に設けてある。

前記第２弁体３４は、第２弁体３４の上昇移動に伴って上部弁箱部分３８に入り込んで第２吸入路３９を開閉自在な上部弁体４１と、第２弁体３４の下降移動に伴って、第２排出路３５の第２弁体移動空間３７への開口部周りに形成した上向きの受け座４２に環状に接当して、第２排出路３５を開閉自在な下部弁体４３とを備え、弁操作用空気圧シリンダ４４の伸縮作動で、図１，図２に示すように、上部弁体４１が上部弁箱部分３８に入り込んで連通管路４と第２吸排路３６との連通を遮断するとともに、下部弁体４３が受け座４２から離間して保持炉１内を第２吸排路３６に連通させる排出位置と、図３，図４に示すように、上部弁体４１が上部弁箱部分３８から抜け出て連通管路４を第２吸排路３６に連通させるとともに、下部弁体４３が受け座４２に環状に接当して保持炉１内と第２吸排路３６との連通を遮断する吸入位置とに、第２弁体３４を上下移動操作自在に設けてある。

そして、図３に示すように第１弁体１７を排出位置に移動させた状態でピストン６を上方に移動させて、図４に示すように、第１シリンダ室１１内の溶湯２を給湯管路８に排出して鋳型Ｂ１に給湯するときは、図３に示すように第２弁体３４を吸入位置に移動させた状態でピストン６を上方に移動させて、図４に示すように、溶解炉３内の溶湯２を、連通管路４を通して、第２吸入路３９と第２吸排路３６とを通して第２シリンダ室１２内に吸入し、また、図１に示すように第１弁体１７を吸入位置に移動させた状態でピストン６を下方に移動させて、図２に示すように、保持炉１内の溶湯２を第１シリンダ室１１内に吸引するときは、図１に示すように第２弁体３４を排出位置に移動させた状態でピストン６を下方に移動させて、図２に示すように、第２シリンダ室１２内の溶湯２を、第２吸排路３６と第２排出路３５とを通して保持炉１内に排出できるように構成してある。

〔その他の実施形態〕
１．本発明による金属溶湯の給湯装置は、溶湯ポンプによる鋳型への給湯動作にかかわらず、保持炉内の金属溶湯の液面高さを略一定高さに維持できるように、溶解炉内の金属溶湯を保持炉内に吸引可能な吸引用の溶湯ポンプを別に設け、給湯用の溶湯ポンプの給湯動作に連係して、吸引用の溶湯ポンプを吸引作動させて、溶解炉内の金属溶湯を、連通管路を通して、保持炉内に吸引供給可能な供給機構を設けてあっても良い。
２．本発明による金属溶湯の給湯装置は、溶湯ポンプによる鋳型への給湯動作にかかわらず、保持炉内の金属溶湯の液面高さを略一定高さに維持できるように、保持炉内の金属溶湯中に沈むように設置したシリンダを、ピストンを挟んで、第１シリンダ室と第２シリンダ室とに区画して、第１シリンダ室と第２シリンダ室との各々を給湯管路と連通管路とに交互に連通可能に設け、第１シリンダ室内に吸引した金属溶湯を給湯管路を通して鋳型に給湯する給湯動作に連係して、溶解炉内の金属溶湯を、連通管路を通して、保持炉内の第２シリンダ室内に吸引供給し、第２シリンダ室内に吸引した金属溶湯を給湯管路を通して鋳型に給湯する給湯動作に連係して、溶解炉内の金属溶湯を、連通管路を通して、第１シリンダ室内に吸引供給する供給機構を設けてあっても良い。

金属溶湯の給湯装置の断面図 金属溶湯の給湯装置の断面図 金属溶湯の給湯装置の断面図 金属溶湯の給湯装置の断面図

符号の説明

１ 保持炉
２ 金属溶湯
３ 溶解炉
４ 連通管路
５ シリンダ
６ ピストン
７ 溶湯ポンプ
８ 給湯管路
１１ 第１シリンダ室
１２ 第２シリンダ室
３０ 供給機構
Ｂ１ 鋳型
Ｃ 液面

Claims (2)

1. シリンダ内のピストンを往復移動させて金属溶湯を吸排作動可能な溶湯ポンプを、前記シリンダが保持炉内の金属溶湯中に沈むように設置し、
   前記シリンダに、そのシリンダから排出される金属溶湯を鋳型に給湯可能な給湯管路を接続してある金属溶湯の給湯装置であって、
   一端側が溶解炉内の金属溶湯中に入り込み、かつ、他端側が前記保持炉内の金属溶湯中に入り込む連通管路を設け、
   前記溶湯ポンプによる前記鋳型への給湯動作にかかわらず、前記保持炉内の金属溶湯の液面高さを略一定高さに維持できるように、前記給湯動作に連係して、前記溶解炉内の金属溶湯を、前記連通管路を通して、前記保持炉内に吸引供給可能な供給機構を設けてある金属溶湯の給湯装置。
2. 前記供給機構を構成するに、
   前記シリンダ内を、前記ピストンを挟んで、第１シリンダ室と第２シリンダ室とに区画して、
   前記ピストンを一方に移動させて、前記第１シリンダ室内の金属溶湯を前記給湯管路に排出するときは、前記溶解炉内の金属溶湯を、前記連通管路を通して、前記第２シリンダ室内に吸引し、
   前記ピストンを他方に移動させて、前記保持炉内の金属溶湯を前記第１シリンダ室内に吸引するときは、前記第２シリンダ室内の金属溶湯を前記保持炉内に排出させるように構成してある請求項１記載の金属溶湯の給湯装置。

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