NO175571B - Doseringspumpe for metall - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en doseringsanordning for metall, spesielt magnesium.

Det fins ulike doseringsanordninger tilgjengelig for å tilføre metall til automatiske støpemaskiner. Disse kan være basert på sentrifugalkrefter, mekaniske, elektromekaniske, gravimetriske krefter eller gasstrykk. Av disse er det pumper basert på gasstrykk og gravimetriske krefter (hevert) som brukes mest i magnesiumstøperier idag. Hurtige syklustider og behovet for nøyaktig utmåling av mengde metall setter store krav til doseringssystemet.

Standard sentrifugalpumper og stempelpumper har deler som beveges i det flytende metallet. Dette fører til bevegelse av metallsmelta med følgende dannelse av oksyder. Pumpeinnløp er vanligvis plassert nær bunnen av digelen med fare for pumping av forurenset metall. Pumpedeler som beveger seg i flytende metall kan få aksellererende slitasjehastighet som fører til unøyaktige målinger og høye vedlikeholdskostnader.

Hevert er sannsynligvis det mest brukte doseringssystem for magnesium idag. Innløpsenden som plasseres i det flytende metallet, er utstyrt med en ventil som åpnes og lukkes av en pneumatisk sylinder. Når heverten skal tas ibruk blir røret evakuert, fylt med metall og ventilen lukket. I startposisjon må utløpsenden være lavere enn metallnivået i ovnen. Av sikkerhetsårsaker blir utløpsenden av røret hevet mellom hver dosering slik at metallnivået i utløpsenden er lik eller såvidt over metallnivået i ovnen. Dette fører til bevegelse i smelta slik at overflatehinna dannet ved bruk av beskyttelsesgass, må erstattes. Med denne doseringsanordningen har det også vært problemer med utett ventil som gir unøyaktige vekter på små skuddmengder. Det er heller ikke mulig å endre doeringshastigheten, da hastigheten er avhengig av fallvinkelen for røret.

Formålet med oppfinnelsen er således å fremstille en doseringsanordning med valgfri metallhastighet og som leverer metall av god kvalitet. Det er videre et formål å utvikle et system med rask respons og god nøyaktighet og som er egnet for levering av metall til automatiske støpemaskiner.

Disse og andre formål med oppfinnelsen oppnås med den anordning som er beskrevet nedenfor og anordningen er nærmere definert og karakterisert ved de medfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen omfatter en doseringsanordning for metall bestående av et pumpehus nedsenket i flytende metall i en beholder med en tilførselsanordning for gass, et innløp for tilførsel av flytende metall fra beholderen og et utløpsrør formet som en hevert. Utløpsenden av dette røret er plassert i nivå med metallnivået i digelen og innløpsenden er utstyrt med en ventil. Det er foretrukket å anvende et utløpsrør utformet med et parti over metallnivået i digelen og et parti under metallnivå i digelen. Pumpehuset metallinntak kan være i form av en ventil eller et stigerør. Det er foretrukket å anvende en ventil i form av en løs kule både i utløpsrør og ventilhus.

Oppfinnelsen skal nærmere beskrives med henvisning til de medfølgende tegninger, figur 1-3, hvor

Figur 1 viser doseringsanordningen montert i en digel med

flytende metall

Figur 2 viser a) topplokk for pumpehus, b) pumpehus med stigerør

og c) pumpehus med kuleventil

Figur 3 viser utløpsrøret

Som vist på figur 1 består doseringsanordningen av et sylindrisk pumpehus 1 med to åpninger 2,3 i toppen for innløpsrør 4 for gass under trykk og utløpsrør 5 for metall. Pumpehuset er nærmere vist på figur 2. Doseringsanordningen er plassert i en smeltedigel eller ovn 6 som vist på figuren. Når enheten blir montert brukes stålfjærer 7 for å sikre tett forbindelse mellom pumpehus og rørene. Når gass under trykk føres inn i pumpen, vil metallet løftes ut gjennom røret. Etter en tid vil trykket utluftes og pumpehuset fylles med metall. Metall inntaket er plassert i bunnen av pumpehuset.

Pumpehuset kan benyttes både med og uten bunnventil. To forskjellige utførelser er vist på figur 2. I figur 2 B er det vist metallinntak i form av et stigerør 8. Dette gir en fordel i sin enkelhet, men det begrenser trykket som kan brukes. Maksimalt trykk oppnås når stigerøret er høyest, dvs. røret bør gå så dypt ned i ovnen som mulig. For å unngå at slam og urenheter blir suget opp fra bunnen under fylling, er det laget en bøy på røret som vist på figuren. Andre utforminger kan også benyttes.

I figur 2 C er nedre del av pumpehuset vist med konisk utforming og med et metallinnløp som åpnes/lukkes av en bunnventil 9. Bunnventilen består av en løs kule som åpner på grunn av nivåforskjell mellom metall i pumpehuset og utenfor, og stenger av sin egen tyngde. Således unngås eksterne koblinger til ventilen. Ventilen er lukket når pumpen står under trykk ved dosering og åpnes når trykket utluftes. I figur 2 A er pumpehuset vist ovenfra med åpninger 2,3 for innføring av inn- og utløpsrør.

Utløpsrøret er vist mer i detalj i figur 3. Det er utformet som en hevert. Den har et parti i et nivå over metallnivå og et parti som ligger under metallnivå, mens utløpet skal ligge i samme nivå som metallet i ovnen. Røret er utformet med en vertikal del 10 som plasseres i pumpehuset. Det blir fortrinnsvis anordnet på linje med metallinnløpet i pumpehuset hvis utforming med kuleventil benyttes. Annen plassering er også mulig. Den vertikale del av røret går over i et horisontalt parti 11 mens utløpsenden 12 av heverten er V-formet. Et slikt rør vil alltid være fylt med metall. For å hindre at metallet suges tilbake inn til pumpehuset når trykket utlignes, er røret utstyrt med en tilbakeslagsventil 13. Den er fortrinnsvis av samme type som brukt i pumpehuset. Den delen av utløpsrøret som ikke er i kontakt med metall er isolert (14) og blir oppvarmet av elektriske motstandselementer som er tvunnet rundt det indre stålrøret og utstyrt med termoelementer, hvilket muliggjør nøyaktig temperaturkontroll.

En av fordelene ved å lage doseringsanordningen av så mange deler er at det er svært enkelt å demontere den og fjerne den fra smeiten. Deler kan rengjøres eller utskiftes og monteres tilbake i smeiten igjen.

Gasstilførsel til pumpehuset kontrolleres av en trykkregulator og et tidsur som styrer en magnetisk på/av ventil (ikke vist). Avlufting av gass fra pumpehuset etter dosering finner sted gjennom samme magnetventil. For å samle opp støv i gassen fra pumpen, passerer den gjennom et filter før den går ut. Tidsuret vil bli benyttet for å kontrollere vekten av hver dosering. Doseringsvekten og doseringstiden (metallhastighet) vil da være kontrollert ved kombinert innstilling av tidskontroll og trykkregulator. I de fleste tilfeller hvor et ventilfritt pumpehus benyttes, vil trykkregulatoren være fast på høyest mulig innstilling.

Ved å bruke en hevert som utløpsrør vil røret alltid være fylt med metall. Dette er en stor fordel ved støping av magnesium som lett oksyderer. Det blir et raskt system da metalltilførselen momentant starter/stopper avhengig av tilførsel av gass. Faktisk er doseringstiden heller begrenset av metallhastigheten som kan gi turbulens hvis den blir for høy, enn av hvilket trykk som er mulig å oppnå. Da det ikke er noen løftehøyde på metallet er det lite trykk som skal til for å sette metallstrømmen i gang. Hastigheten på metallstrømmen kan lett endres ved endret gasstrykk. Dette systemet gir heller ingen bevegelser i metallsmelta under bruk.

Utløpsrøret gir en hurtig respons på signaler fra kontrollsystemet idet doserings starter og stopper kun tiendeler av et sekund etter at signalene er gitt. Dette er viktig når doseringsutstyret er koblet til en automatisk arbeidende støpemaskin fordi maskinen bør fullføre støpet så raskt som mulig etter dosering.

Det ble utført forsøk med dosering av magnesium med argon som gasstilførsel for å prøve ut denne pumpen. Målet var å kunne dosere i mengder av 0,5 til 3 kg med en nøyaktighet på

± 10%. Det ble først utført forsøk med pumpehus med ventil i kombinasjon med hevert. Betingelser og resultater er vist i tabell 1.

Det ble også utført noen forsøk med ventilfri pumpe i kombinasjon med hevert. Resultatene er vist i tabell 2.

Selv om doseringsanordningen er spesielt beskrevet til bruk ved dosering av magnesium, vil en slik anordning også kunne anvendes ved dosering av andre metaller.

Claims (7)

1. Anordning for dosering av metall, spesielt magnesium, bestående av et pumpehus (1) som er nedsenket i flytende metall i en beholder (6) , og som er forsynt med en tilførselsanordning (4) for gass, et innløp (8,9) for tilførsel av flytende metall fra beholderen (6) til pumpehuset og et utløpsrør (5) for metall, karakterisert ved at utløpsrøret (5) er formet som en hevert med utløpsende i nivå med metallnivået i digelen, og hvor innløpsenden er utstyrt med en ventil (13).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at utløpsrøret (5) er utformet med et parti over metallnivået i digelen og et nivå under metallnivået i digelen.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at ventilen (13) er en kuleventil.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at pumpehuset (1) er utstyrt med en ventil (9) for innløp av metall.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at nedre del av pumpehuset (1) er konisk utformet og er utstyrt med en kuleventil (9).

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at pumpehuset (1) har et stigerør (8) for tilførsel av metall.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at stigerøret (8) er U-formet.