NO123618B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparat for dosering

av flytende metall.

Oppfinnelsen angår dosering av flytende metall og

går mere bestemt ut på en fremgangsmåte og et apparat for dosering eller utporsjonering av kontrollerte mengder av flytende lett-

metall, som f.eks. magnesium og aluminium og legeringer basert på disse metaller fra et forråd, f.eks. en smelteovn.

Dosering av bestemte mengder av flytende metall til en metallstøpemaskin er en prosess som har fått økende betydning i metallstøpeteknikken, noe som særlig skyldes utviklingen av støpe-maskiner bestemt for masseproduksjon. Særlig i tilknytning til press-støpning av lettmetaller er det oppstått behov for øket nøyaktighet ved dosering av forutbestemte mengder eller med andre ord at det ved doseringen må tilfredsstilles stadig snevrere toleransegrenser.

Det er kjent en rekke forskjellige typer apparater

for dosering av flytende metall, se f.eks. en oversiktsartikkel i "Giesserei" 49 (1962) 8, side 180 - 189, således også inn-retninger som omfatter et ventilløst doseringskammer, hvilket kammer under bruk er i det minste delvis nedsenket i et forråd av flytende metall som skal utporsjoneres. Oppfinnelsen angår et apparat av denne type.

Slike apparater omfatter et doseringskammer bestemt

til i det minste delvis å senkes ned i et forråd av flytende metall, hvilket doseringskammer er forsynt med anordninger for inn-føring av gass under trykk for utdrivning av flytende metall fra doseringskammeret, en innløpspassåsje, som tillater flytende metall å strømme fra forrådet inn i doseringskammeret, hvilken innløpspassåsje ved sin øvre ende munner ut over bunnen av kammeret og strekker seg ned i forrådet av flytende metall til en dybde ved hvilken det statiske trykk er lik eller høyere det maksimale gasstrykk som skal komme til anvendelse i doseringskammeret under doseringen, samt et utløpsrør som i doseringskammeret munner ut ved et lavere nivå enn den nevnte innløpspassåsje.

Ifølge en kjent fremgangsmåte for drift av et doseringsapparat av den ovennevnte type bestemmes doseringsmengden ved at man ved hjelp av et forholdsvis lavt gasstrykk først bringer metallnivået i doseringskammeret til et begynnelsesnivå for doseringen, hvoretter det flytende metall presses ut av doseringskammeret ved at det anvendes et forutbestemt høyere gasstrykk under et forutbestemt tidsintervall.

Et øyemed for foreliggende oppfinnelse er å skaffe

en fremgangsmåte og et apparat for dosering av flytende metall,

som muliggjør en meget høy grad av nøyaktighet ved gjentatt dosering av en forutbestemt mengde flytende metall til kokiller eller andre støpeinnretninger som f.eks. en press-støpemaskin.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har det til felles med tidligere kjente fremgangsmåter at det anvendes et doseringskammer, som under doseringen holdes helt eller delvis nedsenket i flytende metall, som skal doseres til en støperenne, og hvilket doseringskammer er forsynt med et innløp og et utløp for metall samt et innløp for gass under trykk, som tjener til å trykke metall ut fra doseringskammeret til støperennen. Det karakter-istiske ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at trykket av doseringsgassen økes inntil et forutbestemt maksimalt trykk er nådd, hvoretter trykkforøkelsen plutselig avløses av trykksenkning. Oppfinnelsen omfatter også et apprat til utførelse av fremgangsmåten slik som angitt i krav 2 - 4 og i den følgende beskrivelse.

Oppfinnelsen vil lettere forstås av den følgende beskrivelse i forbindelse med tegningen, hvor:

Figur 1 er et skjematisk sideriss, delvis i snitt,

av en beholder for et forråd av flytende metall og forsynt med et doseringsapparat ifølge en utførelsesform for oppfinnelsen.

Figur 2 er et riss i likhet med figur 1, men viser

en annen utførelsesform.

Figur 3 er et riss i likhet med figur 1 og viser en utførelsesform for apparatet ifølge oppfinnelsen i kombinasjon med en instrumentering som gjør apparatet egnet for automatisk drift.

På figur 1 betegner 1 en beholder for et forråd av

smeltet metall som skal doseres. Denne beholder 1 kan være av en hvilken som helst egnet utførelse, ogvil ofte være en varmholdnings-

ovn eller lignende (selvom det på tegningen ikke er vist noen opp-varmningsanordninger); 2 er et doseringskammer; 3 er en innløps-ledning som tillater smeltet metall å strømme inn i kammeret 2

fra metallforrådet i beholderen 1; 23 er en utløpsledning med en innløpsarm 5, som raker et stykke opp i den nedre del av kammeret 2 og en utløpsarm 4 som munner ut i en støperenne 6, som tjener til å lede det doserte metall til et forbrukssted. Under kam-

meret 2 har armen 5 et parti 5a med redusert tverrsnitt. 4a be-

tegner en tilsvarende del av armen 4 ved eller nær nivået for det smeltede metall i beholderen 1. 7 er en ledning gjennom hvilken doseringskammeret 2 kan settes i . forbindelse med en kilde for gass under trykk, og 8 er en grenledning som tilveiebringer forbindelse mellom doseringskammeret 2 og en. trykk-kontrollinnretning 9, som skal beskrives nærmere i det følgende.

Apparatet som er vist på figur 2 svarer til det som

er vist på figur 1 med unntagelse av at utløpsrøret består av to adskilte deler 24 og 25, som svarer til armene 4 og 5 i det U-formede rør 23 på figur 1, og som sammen virker på lignende måte

som et U-formet rør, idet den ene arm 24 er anbragt inne i den annen arm 25. Denne konstruksjonen kan derfor betraktes som

ekvivalent med et U-formet rør, idet den for oppfinnelsens øyemed har samme funksjon som et U-formet rør. Denne spesielle ut-førelse av utløpsrøret representerer konstruktive fordeler og letter montering og rengjøring av apparatet.

Fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere i forbindelse med tegningens figur 3.

Ifølge denne figur er doseringskammeret 2 helt nedsenket i et forråd av smeltet metall som befinner seg i en beholder 1, og nivået av det smeltede metall såvel som gasstrykket, hensiktsmessig atmosfærisk trykk, er det samme på utsiden og innsiden av doseringskammeret 2.

Når en støpeform som ikke er vist på tegningen, ankommer til utløpsenden av støperennen 6, vil følgende operasjoner finne sted (detaljene ved virkemåten av instrumenteringen som er vist på figur 3, vil bli forklart nærmere senere i beskrivelsen): Gass under trykk tilføres til doseringskammeret 2 gjennom ledningen 7, nivået av metallet i kammeret 2 senkes, metallet som fortrenges strømmer gjennom ledningen 3 ut i forrådet av flytende metall som befinner seg i beholderen 1. Når metallnivået 1 kammeret 2 når overkanten av ledningen 3, vil nivået av det smeltede metall i utløpsrøret 33 fremdeles være det samme som nivået av metallforrådet i beholderen 1. Når gass under trykk fortsetter å strømme inn i doseringskammeret 2, vil nivået av det flytende metall i doseringskammeret senkes konti-nuerlig og metallet i utløpsrøret 33 vil stige raskt og flytende metall vil utporsjoneres i støperennen 6 og renne ned i støpeformen. Når nivået av metallet i doseringskammeret 2 befinner seg i høyde med overkanten av rørarmen 35, vil hoveddelen av doseringsvolumet være utmatet. Ifølge en foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen anvendes der et slikt gasstrykk at nivået av det smeltede metall i kammeret 2 trykkes ned i rørarmen 35, f.eks. til et nivå an-tydet ved den stiplede linje a-a på tegningen. Dette nivå vil svare til et bestemt gasstrykk i kammeret 2 og i trykk-kontrollinnretningen 9. Ved hjelp av instrumentering som illustrert på figur 3, og som ikke danner noen del av foreliggende oppfinnelse, reverseres gass-strømmen nå slik at gassen slipper ut fra doseringskammeret 2 med det resultat at nivået av metallet i rørarmen 34 øyeblikkelig synker under uttapningsnivået.

Når gasstrykket i kammeret 2 nærmer seg det opp-

rinnelige lave gasstrykk (i dette tilfelle atmosfærisk trykk)

vil kammeret 2 fylles på ny med smeltet metall fra forrådet i beholderen 1 gjennom ledningen 3. En doseringssyklus er nå avsluttet, og neste dosering starter hensiktsmessig på i og for seg kjent måte ved at neste støpeform ankommer i stilling under rennen 6 for å fylles.

Innstilling av et spesielt doserings-begynnelses-

nivå lavere enn overløpsnivået ved overkanten av ledningen 3 -

f.eks. ved h>jelp av et forutbestemt lavt gasstrykk, slik som i de hittil kjente doseringsapparater - krever meget ekstra kontrollutstyr, og dessuten kreves der et visst tidsintervall for en slik innstilling. Ved den driftsmåte som er beskrevet oven-

for, ved hvilken doseringsstartnivået automatisk gjenopp-

rettes som resultat av overløp gjennom ledningen 3, kan hver doseringssyklus gjøres meget kort med derav følgende større doseringskapasitet pr. time.

Innløpsledningen 3 strekker seg til en dybde i metallforrådet i beholderen 1, ved hvilken det hydrostatiske trykk er tilstrekkelig høyt til å hindre gass i å blåses ut gjennom den nedre ende av røret 3 under doseringen. En innløpsledning 3 uten innsnevring av tverrsnittet kan anvendes, noe som tillater rask ny fylling av doseringskammeret 2.

Doseringsvolumet vil i det vesentligste være avhengig

av dimensjonene av kammeret 2 og den vertikale avstand mellom overkanten av innløpsledningen 3 og overkanten av rørarmen 35

(resp. rørarmen 5 figur 1, eller røret 25 figur 2). Ved imidler-

tid å bruke apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse kan det ønskede doseringsvolum varieres eller innstilles innen visse grenser ved å innstille sluttnivået a-a, hvilket kan bevirkes' med tilsvarende innstilling av det trykk ved hvilket trykk-kontrollinnretningen 9 vil bevirke reversering av strømmen av trykk-gass til doseringskammeret 2.

Små variasjoner i doseringsvolumet vil systematisk

følge av variasjoner i nivået av det smeltede metall i forråds-beholderen 1 under de betingelser som har vært antatt i det foranstående eksempel, dvs. ved anvendelse av et startnivå for

doseringen i høyde med overløpsnivået som er bestemt av overkanten

av innløpsledningen 3. Disse variasjoner i doseringsvolumet kan imidlertid gjøres helt ubetydelige ved 1) å opprettholde et forholdsvis konstant nivå av det smeltede metall i beholderen 1, og 2) ved å anvende et utløpsrør med moderat tverrsnitt, eller hvis det ønskes, ved å redusere tverrsnittet av den del 4a av rør-armen (figur 1) som befinner seg i høyde med det smeltede metall i beholderen 1, idet det reduserte tverrsnitt er anordnet over en vertikal lengde som er tilstrekkelig til å dekke de nevnte variasjoner av metallnivået i beholderen 1. Disse systematiske variasjoner i doseringsvolumet vil variere proporsjonalt med det nevnte tverrsnitt under de i det foranstående eksempel antatte betingelser.

Variasjoner i doseringsvolumet vil videre kunne skyldes variasjoner i det forutbestemte gasstrykk ved hvilket doseringen avsluttes. Disse variasjoner kan likeledes gjøres meget små ved

1) å anvende et nøyaktig trykk-kontrollutstyr

for avslutning av doseringen, og

2) å gjøre bruk av et utløpsrør med et redusert tverrsnitt i den del 5a av rørarmen 5 (figur 1) hvor metallmenisken vil befinne seg ved doseringens avslutning.

Tverrsnittet av utløpsrøret over og under de forannevnte partier vil ikke innvirke på nøyaktigheten av doseringen, og i praksis vil det være fordelaktig å anvende et utløpsrør med et betydelig tverrsnitt over og under de forutbestemte partier i øyemed å redusere trykkfallet i utløpsrøret, noe som er særlig ønskelig hvis det arbeides med korte doseringsperioder.

Fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen har vist seg å gi meget stor doseringsnøyaktighet og forøvrig til-fredsstillende dosering.

Utløpsrøret skal ikke strekke seg unødig langt over nivået for det smeltede metall i beholderen 1, da dette ville resultere i en uønsket "pusting" (såfremt det ikke treffes sær-skilte forholdsregler), dvs. innsuging og utblåsing av gass som befinner seg i støperennen 6. Denne gass kan hensiktsmessig bestå av eller inneholde en inert gass. Det vil forstås at inn-løpsledningen og utløpsledningen ikke trenger å ha fona av et rør i dette ords snevreste forstand, men kan være passasjer: eller ledninger av hvilken som helst passende form.

Instrumenteringen som er vist på figur 3 skal nå for- klares. Den forannevnte trykk-kontrollinnretning 9, som kan være av en hvilken som helst egnet type, er på figur 3 vist bestående av et U-formet rør, som inneholder kvikksølv. Dette rør kommuni-

serer med doseringskammeret 2 gjennom en ledning 8; 10 er en trykkbeholder som inneholder trykkgass, som, hvis det ønskes,

kan være en inert gass som f.eks. argon; 11 er en beholder for gass under høyt trykk, og 12 er en trykk-reduksjonsventil som skaffer et konstant trykk i beholderen 10; 13 er en rørledning og 14 en strupeventil. Doseringshastigheten kan kontrolleres ved hjelp av denne ventil. 15 er en treveis solenoid ventil for-

synt med en tilbakeføringsfjær 15a, solenoid 15b og porter c, d og e; 16 og 17 er rørledninger og 18 en strupeventil; 19 er en elektrisk strømkilde og 20 en startbryter; 21 er et hovedrelé,

som i innkoblet tilstand vil forbinde strømkretsen med solenoidet 15 b over et sett kontakter 21b. Et kontaktsett 21a tjener som holdekontakter for relésolenoidet 21. 22 er et hjelperelé som bryter strømkretsen til reléet 21 når trykk-kontrollinnretningen 9 får strøm gjennom kvikksølvet og den innstillbare elektrode 9b.

En doseringssyklus startes ved at bryteren 20 et

øyeblikk trykkes inn (fortrinnsvis ved hjelp av en automatisk impuls). Hovedreléet 21 vil da motta elektrisk strøm og slå inn kontaktene 21a og 21b. Magnetspolen 15b får nå strøm slik at porten 15e stenges, mens portene 15c og 15d får forbindelse og tillater gass å strømme fra beholderen 10 til doseringskammeret 2. Doseringen fortsetter nå som beskrevet ovenfor. "Ved et bestemt

nivå av det smeltede metallet i rørarmen 35 tilveiebringes kontakt mellom kvikksølvet og elektroden 9b, og reléet 22 bryter holde-strømmen til hovedreléet 21, som faller ut hvorved strømmen til spolen 15b, brytes slik at doseringsventilen 15 vender tilbake til normalstilling som følge av fjæren 15a. Derved stoppes gass-tilførselen fra beholderen 10 og doseringskammeret 2 evakueres gjennom portene 15d og 15e, enten direkte til atmosfæren eller som vist på figur 3 til støperennen 6. Dette er hensiktsmessig når den anvendte gass er en mer eller mindre ren inert gass, som kan anvendes for å beskytte metallet som befinner seg i rørarmen

34 og tilstøtende deler.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved dosering av flytende metall under anvendelse åv et doseringskammer, som under doseringen holdes helt eller delvis nedsenket i flytende metall, som skal doseres. til en støperenne, og hvilket doseringskammer er forsynt med et innløp og et utløp for metall samt et innløp for gass under : ■ trykk, som tjener'til å trykke metall ut fra; doseringskammeret' til støperennen, kar åkte ri s ert ved at trykket av doseringsgåssen økes inntil et forutbestemt maksimalt trykk er nådd, hvoretter trykkforøkelsen plutselig avløses av trykk--senkning.

2. Apparat' til utførelse av fremgangsmåten som angitt i . krav 1 omfattende et doseringskammer, som undér doseringen holdes helt eller delvis nedsenket i flytende metall, og som er forsynt med et innløp og et utløp for metallet, samt et innløp for gass under' trykk,' som tjener til å trykke metallet ut fra doseringskammeret til en støperenne, karakterisert' ved at det omfatter et styreorgan (9) for eh i gasstilførsels-ledningen anordnet ventil (15) , hvilket styreorgan-står i forbindelse med doseringskammeret og reagerer på det innstilte maksimale trykk og, når dette trykk nåes, omstiller den nevnte ventil fra en stilling, i; hvilken doseringskammeret er forbundet med en trykkgasskilde, til en stilling, i hvilken doseringskammeret er,, ■ forbundet med et rom (f.eks.: atmosfæren)', hvor trykket er lavere enn det nevnte5maksimale doseringstrykk, idet utløpsrøret for flytende metall fortrinnsvis er et oppadvéndt U-formet rør (23, 33) . ;" :' - • :

3. Apparat som angitt i krav 2, k a r ai k ter i - sert ved at metållutløpsåpningen :i doseringskammeret befinner seg ved den øvire eride av den ene arm (5, 35) av nevnte U-formede rør (23, 33) hvis annen arm (4, 34) er forbundet med støperennen (6), idet den førstnevnte arm (5, 35) raker et stykke opp i doseringskammeret.

4. Apparat som angitt i krav 3, karakterisert ved at den del (5a) av den førstnevnte arm (5) av U-røret (23), hvor metallmenisken vil befinne seg ved doserings-avslutning, fortrinnsvis har mindre tverrsnitt enn U-røret forøvrig.