NO315031B1

NO315031B1 - Dosing valve with eccentric open function with force torque for gravity casting of liquid metal

Info

Publication number: NO315031B1
Application number: NO20020589A
Authority: NO
Inventors: Sigmund Rekkedal
Original assignee: Sigmund Rekkedal
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-06-30
Also published as: NO20020589D0; NO20020589A; AU2003202842A8; WO2003066256A8; AU2003202842A1; WO2003066256A1

Description

Oppfinnelsen angår en anordning til anvendelse ved gravitasjonsstøping av flytende metall omfattende en doseringsventil med eksentrisk åpnerfunksjon med kraftmoment. Ved gravitasjonsstøping av for eksempel sink anoder, er volum og vekt en vesentlig del av støpingen for å fa minst mulig etterarbeid med produktet. The invention relates to a device for use in gravity casting of liquid metal comprising a dosing valve with an eccentric opening function with force torque. In gravity casting of, for example, zinc anodes, volume and weight are an essential part of the casting in order to have the least possible post-work with the product.

Problem som samlet løses med denne oppfinnelsen er som følger: dosere nøyaktige mengder, være operativ under høye temperaturer, kunne skifte ut doseringskammer mens det er flytende metall i tanken, kunne skifte komponenter enkeltvis i ventilen samt at ventilen kan settes i en produksjonsrekke der ventilene vil operere samtidig ved kun bruk av for eksempel én elektromotor med en aksling med trykkplater som beveger seg i begge retninger og betjener alle ventilene samtidig. Problems that are collectively solved with this invention are as follows: dosing exact amounts, being operative under high temperatures, being able to replace the dosing chamber while there is liquid metal in the tank, being able to replace components individually in the valve and that the valve can be put into a production line where the valves will operate at the same time using only, for example, one electric motor with a shaft with pressure plates that move in both directions and operate all the valves simultaneously.

Tidligere kjent teknikk på området kommer frem i Patent WO90/12667 og beskriver et metallutstøpning apparat bestående av et utløprør eller en trakt som har innløpsende formet med et ventilsete, utløpsende med minst én utløpåpning og et ventilelement som kan beveges i lengderetningen i utløprøret. Ventilelementet er utvidet i en ende slik at det kan samvirke med ventilsetet for å stenge eller åpne utløprøret når ventilelementet beveges opp og ned. Previously known technology in the area appears in Patent WO90/12667 and describes a metal casting device consisting of an outlet pipe or a funnel which has an inlet end shaped with a valve seat, an outlet end with at least one outlet opening and a valve element that can be moved longitudinally in the outlet pipe. The valve element is extended at one end so that it can cooperate with the valve seat to close or open the outlet pipe when the valve element is moved up and down.

Ved undersøkelse hos anerkjente ventilleverandører ble følgende forklaringer ved bruk av ventiler til å tappe flytende metaller: Vanlige høytemperaturventiler med styring er problematiske å forvarme da de ikke er beregnet brukt til denne type formål. When investigating with recognized valve suppliers, the following explanations were given for the use of valves to drain liquid metals: Normal high-temperature valves with control are problematic to preheat as they are not intended to be used for this type of purpose.

Problemet med forvarm ingen er at temperatursvingninger lett kan skade ventil og styring, og det vil være meget kostnadskrevende hvis det skal være mulig å styre temperaturen nøyaktig uten for store svingninger. The problem with preheating none is that temperature fluctuations can easily damage the valve and control, and it will be very costly if it is to be possible to control the temperature accurately without too large fluctuations.

Doseringsmu 1 ighcten var beregnet utført i henhold til åpningstid til ventilen, noe som kunne bli problematisk ved legeringer som har en flyttemperatur rundt 500 °C som også er operativ temperatur for ventilen. The dosing function was calculated according to the opening time of the valve, which could become problematic with alloys that have a flow temperature of around 500 °C, which is also the operative temperature for the valve.

På grunn av metallets seighet i grenseområdet ved flyttemperaturen, så vil det være stor fare for at ventilen vil fa funksjonsproblemer. Due to the toughness of the metal in the limit range at the flow temperature, there will be a great danger that the valve will have functional problems.

Det ble også opplyst at ventilen ikke var blitt brukt til gravitasjonsstøping av metaller slik at han ikke kunne gi noen garanti for funksjonaliteten til ventilen. It was also stated that the valve had not been used for gravity casting of metals so that he could not give any guarantee for the functionality of the valve.

Utformingen av denne ventilen bygger på et ordinært ventilprinsipp, men for å oppnå alle de forannevnte egenskapene, er den bygd som vist på fig. A. The design of this valve is based on an ordinary valve principle, but in order to achieve all the aforementioned properties, it is built as shown in fig. A.

Denne doseringsventilen er ikke så temperaturfølsom, og derfor kan man holde ventilkammeret og tappetrakten godt over smeltetemperaturen slik at flyten renner lett, samt at sidene inne i ventilen som vist på fig. C. er skrå nedover mot utløpet for å begrense mulighetene for avleiring av metall inne i ventilen. This dosing valve is not so sensitive to temperature, and therefore the valve chamber and the funnel can be kept well above the melting temperature so that the flow flows easily, and that the sides inside the valve as shown in fig. C. is sloped downwards towards the outlet to limit the possibilities of metal depositing inside the valve.

På grunn av den kone utformingen på innløpventilen (5) og innløpkammer (6) samt utløpeventilen (3) og doseringskammer (4), så vil eventuell ekspansjon i metallet ikke forårsake at ventilen setter seg fast mellom kammer og ventil. Dette gjør at ventilen vil fungere selv om det vil være temperatursvingninger på ventilen. Due to the conical design of the inlet valve (5) and inlet chamber (6) as well as the outlet valve (3) and dosing chamber (4), any expansion in the metal will not cause the valve to become stuck between chamber and valve. This means that the valve will work even if there will be temperature fluctuations on the valve.

Det er beregnet å forvarme ventilen samt tappetanken med for eksempel propan. It is intended to preheat the valve and the tap tank with, for example, propane.

Dette gjør at det vil være meget enkelt og lite kostnadskrevende å løse problemet med forvarming av denne ventilen. This means that it will be very easy and inexpensive to solve the problem of preheating this valve.

Styringen som er lokalisert på toppen av tanken er også utformet med hensyn til temperaturen. The control which is located on top of the tank is also designed with regard to the temperature.

På grunn av varmeledningen i ventilen, så er styringen utformet på en slik måte at ikke varmen sprer seg lenger enn til trykkpunktene på styringen. Styringen av ventilen skjer på toppen av tanken (fig. B) skjermet for den sterke varmen, samt at den er tilrettelagt slik at det er mulig å betjene den enkelt med for eksempel en elektromotor som beveger seg i begge retninger og med trykkplater som henholdsvis åpner og lukker doseringskammeret. Ventilstyringen (fig. D.) er bygd opp med trykkfjærer (14,20) som holder innløpventilen (5) og utløpeventilen (3) lukket. Por å åpne ventilene er det beregnet å bruke ventilåpnerstag (17,23) som er festet i motvektsstag (11, 12) som har tre beregnede hensikter: Due to the heating line in the valve, the control is designed in such a way that the heat does not spread further than to the pressure points on the control. The control of the valve takes place on top of the tank (fig. B) shielded from the strong heat, and that it is arranged so that it is possible to operate it easily with, for example, an electric motor that moves in both directions and with pressure plates that respectively open and closes the dosing chamber. The valve control (fig. D.) is made up of compression springs (14,20) which keep the inlet valve (5) and the outlet valve (3) closed. In order to open the valves, it is intended to use valve opener rods (17,23) which are attached to counterweight rods (11, 12) which have three calculated purposes:

1. Opprettholde mest mulig sentrisk trykk på ventilene (3, 5). 1. Maintain as much centric pressure as possible on the valves (3, 5).

2. Flytte trykkpunktene bort fra ventilene (3, 5) for at de skal kunne betjenes lettere. 2. Move the pressure points away from the valves (3, 5) so that they can be operated more easily.

3. Øke momenttrykket for å åpne ventilen. 3. Increase the torque pressure to open the valve.

For å kontrollere utslagene på åpningen av ventilene (3, S), så er det beregnet å bruke regulerbart avstandsstag (10) for å hindre at ventilene åpnes for mye slik at ventilen skades. In order to control the swings on the opening of the valves (3, S), it is intended to use an adjustable spacer (10) to prevent the valves from opening too much so that the valve is damaged.

Når det gjelder å dosere nøyaktige mengder er det beregnet å bruke et doseringskammer (4) for å kunne oppnå dette. When it comes to dosing exact amounts, it is intended to use a dosing chamber (4) to be able to achieve this.

Doseringskammeret (4) kan skiftes ut under drift hvis det for eksempel skal støpes små serier, uten at flyten i tanken vil renne ut under skiftingen av kammeret. The dosing chamber (4) can be replaced during operation if, for example, small series are to be cast, without the liquid in the tank running out during the replacement of the chamber.

De nederste delene på ventilen (7,6,1) er beregnet å være seks kantede utvendig slik at de vil være lette å demontere og montere. The lower parts of the valve (7,6,1) are intended to be hexagonal on the outside so that they will be easy to disassemble and assemble.

Hele ventilen er bygget opp av selvstendige komponenter som kan skiftes ut enkeltvis. Dette gjør at ventilen lett vil kunne vedlikeholdes under drift, slik at det vil bli minst mulig driftsforstyrrelser av ventilen. The entire valve is made up of independent components that can be replaced individually. This means that the valve can be easily maintained during operation, so that there will be as little operational disruption to the valve as possible.

Anordning for gravitasjonsstøping av flytende metall omfattende en doseringsventil som består av innløpskammer (6) og doseringskammer (4) som er skrudd sammen, og innløpsventil (5) og utløpsventil (3) som utgjør fylle og tømmefunksjonen i ventilen karakterisert ved at utløpsventilstag (3a) går sentrisk innvendig i innløpsventilstag (5a) og innløpsventil (5) og utløpsventil (3) tilslutter åpningene i henholdsvis innløpskammeret (6) og doseringskammeret (4) slik at dette blir en doseringsventil. Device for gravity casting of liquid metal comprising a dosing valve consisting of inlet chamber (6) and dosing chamber (4) which are screwed together, and inlet valve (5) and outlet valve (3) which make up the filling and emptying function in the valve characterized in that the outlet valve rod (3a) goes centrically inside the inlet valve rod (5a) and the inlet valve (5) and outlet valve (3) connect the openings in the inlet chamber (6) and the dosing chamber (4) respectively so that this becomes a dosing valve.

Flere trekk ved oppfinnelsen fremkommer av kravene 2-7. Several features of the invention emerge from claims 2-7.

Anvendelse av anordningen i følge krav 1-7 er ved gravitasjonsstøping av flytende metall. Application of the device according to claims 1-7 is for gravity casting of liquid metal.

Ventilen ifølge oppfinnelsen er vist på tegningene, der fig. A. er et sideriss av ventilen komplett montert, fig. B. er sideriss av ventilen montert i en tank, fig. C. er et snitt av nederste del av ventilen og fig. D. er et sideriss av styringsenheten på toppen av tanken. The valve according to the invention is shown in the drawings, where fig. A. is a side view of the valve completely assembled, fig. B. is a side view of the valve mounted in a tank, fig. C. is a section of the lower part of the valve and fig. D. is a side view of the control unit on top of the tank.

Beskrivelsen tar utgangspunkt i fig. C. samt fig. D. Nederst på doseringsventilen er det montert en tappetrakt (l). Trakten (1) er igjen festet uten nærmere beskrivelse til en utvendig gjenget stuss (2), som er dreid ut av nederste del av doseringskammer (4). Øverste delen av trakten er utformet som en sekskant utvendig slik at det skal være tettere å demontere og montere. The description is based on fig. C. as well as fig. D. A drain funnel (l) is mounted at the bottom of the dosing valve. The funnel (1) is again attached without further description to an externally threaded spigot (2), which is turned out of the lower part of the dosing chamber (4). The upper part of the funnel is designed as a hexagon on the outside so that it should be tighter to dismantle and assemble.

Doseringskammeret (4) er også utformet utvendig som en sekskant for at man lettere skal kunne skifte ut kammeret under drift. The dosing chamber (4) is also designed on the outside as a hexagon to make it easier to replace the chamber during operation.

Innvendig er kammeret gjenget slik at det kan skrues fast i innløpkammeret (6). Det som er viktig med doseringskammeret (4), er at lengden av kammeret blir dimensjonert slik at det planlagte volumet inne i kammeret vil stemme overens med det planlagte volum og vekt for det støpte produkt. Inside, the chamber is threaded so that it can be screwed into the inlet chamber (6). What is important about the dosing chamber (4) is that the length of the chamber is dimensioned so that the planned volume inside the chamber will agree with the planned volume and weight for the molded product.

Innløpkammeret (6) er gjenget utvendig for at doseringskammer (4) skal kunne skrues på innløpkammeret (6). Innløpekammeret er også utformet som en sekskant utvendig der det ikke er gjenget. Innvendig er innløpkammeret (6) gjenget for at dette skal kunne skrues på den utvendig gjenget sveiseinnsats (7) som skal sveises fast i den tilpassede åpningen i bunnen av tappetanken. The inlet chamber (6) is threaded on the outside so that the dosing chamber (4) can be screwed onto the inlet chamber (6). The inlet chamber is also designed as a hexagon on the outside where it is not threaded. Inside, the inlet chamber (6) is threaded so that this can be screwed onto the externally threaded welding insert (7) which must be welded into the adapted opening at the bottom of the tapping tank.

Det er beregnet at det skal være medskjøt i sammenfestningen fra den utvendig gjenget sveiseinnsats (7) hele veien ned til trakten (1). It is calculated that there should be a joint in the connection from the externally threaded welding insert (7) all the way down to the funnel (1).

Utløpeventilstaget (3a) er utformet slik at staget går innvendig i senter på innløpventilstaget (5a), og er festet i ventilstyringen på toppen. The outlet valve rod (3a) is designed so that the rod goes inside the center of the inlet valve rod (5a), and is fixed in the valve guide at the top.

Går vi opp til ventilstyringen øverst på tanken, så er den oppbygd på følgende måte: Først har vi en festebrakett (9) til ventilstyringen. Ventilstagene (5a, 3a) støttes av et styrerør (8) for å motvirke at ventilene går ut av posisjon sidesveis. If we go up to the valve control at the top of the tank, it is structured as follows: First we have a mounting bracket (9) for the valve control. The valve struts (5a, 3a) are supported by a guide tube (8) to prevent the valves moving out of position sideways.

Trykkfjær (14) skal sørge for å lukke innløpventilen (5) til innløpkammer (6). Øverste del av stag til innløpventilstaget (5a) skal være utvendig gjenget for at det skal skrues på festemuttere (16) med en trykkutjevningsskive (15) mellom festemuttrene (16). Compression spring (14) must close the inlet valve (5) to the inlet chamber (6). The upper part of the strut for the inlet valve strut (5a) must be externally threaded so that it can be screwed onto fastening nuts (16) with a pressure equalization washer (15) between the fastening nuts (16).

Denne sammensetningen vil også fungere som en justeringsfunksjon for hvor hardt ventilen skal trekkes til. This composition will also act as an adjustment function for how hard the valve should be tightened.

Det er beregnet å bruke et brekkstang prinsipp for å operere ventilfunksjonen. Dette gjøres med at motvektsstaget (12) er festet i ventilåpnerstaget (17) som er S-formet. For at ikke innløpventilen (5) skal slå ned i utløpeventilen (3) er det beregnet å ha et regulerbart avstandsstag (10) som justeres inn til det utslaget som ønskes for innløpventilen (5). It is intended to use a break rod principle to operate the valve function. This is done by the counterweight rod (12) being attached to the valve opener rod (17), which is S-shaped. In order to prevent the inlet valve (5) from slamming into the outlet valve (3), it is intended to have an adjustable spacer (10) which is adjusted to the desired opening for the inlet valve (5).

Styringen til utløpeventilen (3) vil være utformet på følgende måte: 4 stk avstandsbolter (13) (utvendig utformet som sekskant) som er festet med gjengeinnsats i festebrakett (9) og festet med festemuttere(19) i trykkfjær plattform (18). Trykkfjær(20) skal holde utløpeventilen lukket samt returnere ventilen til opprinnelig posisjon etter åpning. Utløpeventilstaget (3a) er utvendig gjenget øverst samt at det er montert festemuttere(21) med en trykkutjevningsskive (22) i mellom. The control of the outlet valve (3) will be designed in the following way: 4 spacer bolts (13) (externally designed as a hexagon) which are fixed with a threaded insert in the fixing bracket (9) and fixed with fixing nuts (19) in the compression spring platform (18). Pressure spring (20) must keep the outlet valve closed and return the valve to its original position after opening. The outlet valve rod (3a) is externally threaded at the top and fastening nuts (21) are fitted with a pressure equalization disc (22) in between.

For å åpne utløpeventilen (3) er det beregnet å bruke ventilåpnerstag (23) med motvektsstag (11) samt et regulerbart avstandsstag (10) for å kontrollere utslaget på åpningen av ventilen. To open the outlet valve (3), it is intended to use a valve opener rod (23) with a counterweight rod (11) as well as an adjustable distance rod (10) to control the opening of the valve.

Claims

1. Device for gravity casting of liquid metal comprising a dosing valve consisting of inlet chamber (6) and dosing chamber (4) which are screwed together, and inlet valve (5) and outlet valve (3) which make up the filling and emptying function in the valve, characterized in that the outlet valve rod ( 3a) goes centrically inside the inlet valve stay (Sa) and the inlet valve (5) and outlet valve (3) connect the openings in the inlet chamber (6) and the dosing chamber (4) respectively, so that this becomes a dosing valve.

2. Device according to claim 1, characterized in that the valves and chambers have wedge-shaped sides which connect to each other when they are closed.

3. Device according to claim 1, characterized in that the chambers have sloping bottoms so that the possibilities for deposits of metal in the chambers should be as minimal as possible.

4. Device according to claim 1 characterized in that the opening and closing function of the dosing valve is controlled by the valve opener rods (17,23), which are designed according to the break rod principle together with the counterweight rods (12,11), form the opening function and respectively open the inlet valve (5) to the inlet chamber ( 6) and the outlet valve (3) of the dosing chamber (4) which in turn performs the filling and emptying function of the dosing chamber respectively, the valves (3, 5) are self-closing when the pressure from the valve opener rods (17,23) decreases due to the pressure springs (14, 20) which pushes the valves (3, 5) up and thereby closes the valve chambers and the movements of the valve opener rods are controlled by the adjustable distance rods (10), as the pressure equalization discs (15, 22) and guide tubes (8) keep the valve rods (3a£a) centric so that they close the chambers (4,6) with uniform pressure.

5. Device according to claim 4 characterized in that the valve opener rods have an S-shaped design in order to keep the pressure as centric as possible on the valve rods under load as well as move the pressure points away from the valve rods and increase the torque pressure when opening the dosing valve.

6. Device according to claim 4, characterized in that the adjustable distance struts (10) control the extent to which the valves are to be opened.

7. Device according to claim 4, characterized in that the pressure springs (14, 20), the pressure equalization discs (1S, 22) and the fastening nuts (16, 21) form the self-closing mechanism in the dosing valve.

8. Application of the device according to claim I -7 in gravity casting of liquid metal.