SE525165C2 - Device and method for dosing melt during casting - Google Patents
Device and method for dosing melt during castingInfo
- Publication number
- SE525165C2 SE525165C2 SE0203162A SE0203162A SE525165C2 SE 525165 C2 SE525165 C2 SE 525165C2 SE 0203162 A SE0203162 A SE 0203162A SE 0203162 A SE0203162 A SE 0203162A SE 525165 C2 SE525165 C2 SE 525165C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- melt
- container
- pressure
- valve
- outlet
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D39/00—Equipment for supplying molten metal in rations
- B22D39/06—Equipment for supplying molten metal in rations having means for controlling the amount of molten metal by controlling the pressure above the molten metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Description
kanon 10 15 20 25 30 35 nu u. - - ~ | v u " ning. För dosering av smältan är det känt med en ugn där smält- badet är anordnat i ett hermetiskt tillslutet utrymme med ett ut- lopp för smältan och ett inlopp för en trycksatt gas. Önskad dose- ring av smälta erhålles genom att den trycksatta gasen tillförs ut- rymmet under en begränsad tid som bestäms i beroende av öns- kade volym och trycket i utrymmet. Ett problem med en sådan doseringsutrustning är att det är svårt att få utrymmet som om- sluter smältbadet helt tätt. Det är också svårt att erhålla en nog- grann dosering när hela utrymmet med smältbadet ska trycksät- tas. kanon 10 15 20 25 30 35 nu u. - - ~ | For dosing the melt, it is known with an oven where the molten bath is arranged in a hermetically sealed space with an outlet for the melt and an inlet for a pressurized gas. The desired dosing of the melt is obtained by the pressurized gas is supplied to the space for a limited time which is determined depending on the desired volume and the pressure in the space.A problem with such dosing equipment is that it is difficult to get the space enclosing the molten bath completely tight.It is also difficult to obtain an accurate dosage when the entire space with the molten bath is to be pressurized.
För att lösa dessa problem har det föreslagits att man istället an- vänder en doseringsanordning som innefattar en mindre behålla- re med ett tättslutande lock, vilken behållare sänks ner i smält- badet och som via en öppning i botten står i kommunicerande kontakt med smältbadet. En mindre behållare är lättare att få tät och en noggrannare dosering kan erhållas jämfört med när hela smältbadet trycksätts. En sådan doseringsanordning visas i den internationella patentansökan med publiceringsnummer WO 99/- 59752. Behållaren är försedd med ett första vertikalt anordnat rör, genom vilket smälta kan transporteras ut från behållaren och ett andra rör, genom vilket trycksatt gas kan tillsättas behållaren.To solve these problems, it has been proposed to use a dosing device instead which comprises a smaller container with a tight-fitting lid, which container is lowered into the molten bath and which is in communicating contact with the molten bath via an opening in the bottom. A smaller container is easier to seal and a more accurate dosage can be obtained compared to when the entire molten bath is pressurized. Such a dosing device is disclosed in the international patent application with publication number WO 99 / - 59752. The container is provided with a first vertically arranged tube, through which melt can be transported out of the container and a second tube, through which pressurized gas can be added to the container.
Doseringsanordningen innefattar vidare en ventilkropp anordnad i behållaren för att i samverkan med öppningen fungera som en ventil som tillåter respektive hindrar strömning av smälta mellan badet och behållaren.The dosing device further comprises a valve body arranged in the container to function in cooperation with the opening as a valve which allows and prevents the flow of melt between the bath and the container.
Ventilkroppen är anordnad på ett skaft som sträcker sig genom behållaren och ut genom behållarens lock. Ventilen öppnas och stängs genom att skaftet förs upp och ner i behållaren. Skaftets rörelse styrs av någon form av drivanordning anordnad utanför behållaren. En detektor i behållaren detekterar smältans nivå i behållaren. Vid dosering av smälta öppnas ventilen genom att Ventilkroppen förs uppåt, varmed smälta tillåts att strömma in i behållaren. När detektorn har detekterat att smältan nått upp till önskad nivå i behållaren, stängs ventilen genom att ventilkrop- pen förs i riktning mot öppningen tills ventilkroppen får kontakt 10 15 20 25 30 35 - ø o n no u o med området kring öppningen. När ventilen är stängd, töms be- hållaren med hjälp av den trycksatta gasen. En nackdel med denna doseringsanordning är att detektorn som detekterar nivån i behållaren har en kort livslängd på grund av att den under lång tid står i kontakt med aluminiumsmältan som är mycket korrosiv.The valve body is arranged on a shaft which extends through the container and out through the lid of the container. The valve is opened and closed by moving the shaft up and down in the container. The movement of the shaft is controlled by some form of drive device arranged outside the container. A detector in the container detects the level of melt in the container. When dosing the melt, the valve is opened by moving the valve body upwards, thereby allowing the melt to flow into the container. When the detector has detected that the melt has reached the desired level in the container, close the valve by moving the valve body in the direction of the opening until the valve body makes contact with the area around the opening. When the valve is closed, the container is emptied using the pressurized gas. A disadvantage of this dosing device is that the detector which detects the level in the container has a short service life due to the fact that it is in contact with the aluminum melt which is very corrosive for a long time.
Ytterligare ett problem denna doseringsanordning är tätningen mellan skaftet, med vilket ventilen öppnas och stängs, och locket på behållaren. Eftersom skaftet är rörligt i förhållande till locket är det svårt att få det helt tätt mellan dem, vilket är en förutsätt- ning för att man ska få rätt tryck i behållaren. ÄNDAMÅL OCH SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning för dosering av smälta vid gjutning, vilken anordning doserar med hög precision och inte uppvisar ovan nämnda nack- delar.Another problem with this dosing device is the seal between the shaft, with which the valve is opened and closed, and the lid of the container. Since the shaft is movable in relation to the lid, it is difficult to get it completely tight between them, which is a prerequisite for getting the right pressure in the container. OBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a device for dosing melt during casting, which device dispenses with high precision and does not have the above-mentioned disadvantages.
Detta ändamål uppnås med den inledningsvis avgivna anord- ningen som kännetecknas av att anordningen innefattar ett re- glersystem för reglering av trycket i behållaren så att önskad dos smälta förs ut ur behållaren, varvid reglersystemet innefattar en sensor anordnad att mäta trycket i behållaren, ett tryckregler- ingsmedel anordnat att reglera trycket i behållaren och ett beräk- ningsmedel anordnat att beräkna mängden bortförd smälta base- rat på trycket i behållaren och att generera en eller flera styrsig- naler till tryckregleringsmedlet baserat på det uppmätta trycket, den beräknade mängden bortförd smälta och önskad dosering av smältan, varvid nämnda reglersystem är anordnat så att trycket i behållaren är reglerbar med en frekvens som är större än 50 Hz.This object is achieved with the initially dispensed device which is characterized in that the device comprises a control system for regulating the pressure in the container so that the desired dose of melt is carried out of the container, the control system comprising a sensor arranged to measure the pressure in the container, a pressure regulator means arranged to regulate the pressure in the container and a calculating means arranged to calculate the amount of melt removed based on the pressure in the container and to generate one or more control signals to the pressure regulator based on the measured pressure, the calculated amount of melt removed and the desired dosing the melt, said control system being arranged so that the pressure in the container is controllable with a frequency greater than 50 Hz.
Tack vare att man beräknar mängden bortförd smälta och avslu- tar doseringen när rätt mängd smälta har doserats behövs ingen sensor som mäter nivåni behållaren för att kunna dosera smäl- tan. Istället behövs en sensor som mäter trycket i behållaren och en sådan sensorn behöver aldrig ståi kontakt med smältan. Yt- supa» 10 15 20 25 30 35 nu n. terligare en fördel med detta utförande är att doseringen blir obe- roende av hur mycket smälta det finns i behållaren.Thanks to the fact that the amount of melt removed is calculated and the dosing is completed when the correct amount of melt has been dosed, no sensor is needed that measures the level of the container in order to be able to dose the melt. Instead, a sensor is needed that measures the pressure in the container and such a sensor never needs to be in contact with the melt. Surface soup »10 15 20 25 30 35 now n. Another advantage of this design is that the dosage becomes independent of how much melt there is in the container.
Tack vare den snabba regleringen, större än 50 Hz, beräknas mängden bortförd smälta med mycket korta tidsintervall och do- seringen kan avslutas omedelbart när önskad dos smälta har forslats bort. På så sätt erhålls en hög precision i doseringen.Thanks to the fast regulation, greater than 50 Hz, the amount of melt removed is calculated with very short time intervals and the dosing can be terminated immediately when the desired dose of melt has been removed. In this way a high precision in the dosage is obtained.
Doseringen avslutas genom att trycket i behållaren återställs till atmosfärstryck. En doseringsanordning enligt uppfinningen klarar av att dosera med en noggrannhet som ligger inom i 1% av öns- kat värde. Att regleringen sker med en frekvens som är större än 50 Hz innebär att en reglerloop ska vara fullbordad inom 0,02 s.The dosing is completed by resetting the pressure in the container to atmospheric pressure. A dosing device according to the invention is capable of dosing with an accuracy which is within 1% of the desired value. The fact that the regulation takes place with a frequency that is greater than 50 Hz means that a control loop must be completed within 0.02 s.
Företrädesvis ska reglerfrekvensen ligga inom intervallet 50-500 Hz Om reglerfrekvensen ökas ytterligare sker ingen förbättring av noggrannheten.Preferably, the control frequency should be in the range of 50-500 Hz. If the control frequency is further increased, there is no improvement in accuracy.
För att uppnå en tillräckligt hög reglerfrekvens är det fördelaktigt om trycksensorn har en svarstid som är mindre än 20 ms, beräk- ningsmedlet innefattar en processor med en klockfrekvens som är större 20 MHz och medlet för reglering av trycket innefattar en reglerventil med en svarstid som är mindre än 20 ms. Med svars- tid avses tiden från den tidpunkt då ventilen har blivit beordrad att öppnas eller stängas till den tidpunkt då ventilen har öppnats eller stängts. Normalt är reglersystem inom industrin inte ut- vecklade för att vara snabba. Vid reglering i samband med gjut- ning används traditionella reglerkomponenter, exempelvis mag- netventiler, som har en svarstid som är större än 100 ms. Emel- lertid har det inom vissa specialomräden skett en utveckling av mycket snabba ventiler, s.k. Reedventiler, som har en svarstid som är mindre än 2 ms. En sådant specialområde är industriro- botar där robotarna använder tryckluft för att plocka detaljer vid montering.To achieve a sufficiently high control frequency, it is advantageous if the pressure sensor has a response time of less than 20 ms, the calculation means comprises a processor with a clock frequency greater than 20 MHz and the means for regulating the pressure comprises a control valve with a response time which is less than 20 ms. Response time refers to the time from the time when the valve has been ordered to be opened or closed to the time when the valve has been opened or closed. Normally, control systems in industry are not developed to be fast. When regulating in connection with casting, traditional control components are used, for example solenoid valves, which have a response time greater than 100 ms. However, in some special areas there has been a development of very fast valves, so-called Reed valves, which have a response time of less than 2 ms. One such special area is industrial robots where the robots use compressed air to pick up details during assembly.
För att erhålla en ännu högre precision vid doseringen bör tryck- et i behållaren regleras med en frekvens som är större än 100 Hz. Vilket innebär att reglerloopen ska vara fullbordad inom 10 ms. För att uppnå en reglerfrekvens inom detta intervall är det u-.øu 10 15 20 25 30 35 fördelaktigt om trycksensorn har en svarstid som år mindre än 10 ms, beräkningsmedlet innefattar en processor med en klockfre- kvens som är större 20 MHz och att medlet för reglering avtryck- et innefattar en reglerventil med en svarstid som är mindre än 10 ms.To obtain an even higher precision when dosing, the pressure in the container should be regulated at a frequency greater than 100 Hz. Which means that the control loop must be completed within 10 ms. To achieve a control frequency within this range, it is advantageous if the pressure sensor has a response time of less than 10 ms, the calculation means comprises a processor with a clock frequency greater than 20 MHz and that the means for control, the footprint includes a control valve with a response time of less than 10 ms.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar ut- förselorganet ett inlopp placerat i behållaren och ett utlopp place- rat utanför behållaren, anordningen innefattar en detektor anord- nad att känna av och generera en signal när smältans yta når utloppet i utförselorganet och beräkningsmedlet är anordnat att beräkna börvärdet för trycket i behållaren i beroende av signalen från detektorn. En sådan sensor detekterar när smälta börjar att rinna ut från behållaren och genererar en signal som utgör en startsignal för beräkningen av mängden smälta som har lämnat behållaren. Denna sensor placeras med fördel utanför behållaren och ovanför smältans yta i utförselorganet.According to a preferred embodiment of the invention, the outlet means comprises an inlet located in the container and an outlet located outside the container, the device comprises a detector arranged to detect and generate a signal when the surface of the melt reaches the outlet in the outlet means and the calculating means is arranged to calculate the setpoint for the pressure in the container depending on the signal from the detector. Such a sensor detects when melt begins to flow out of the container and generates a signal which constitutes a starting signal for calculating the amount of melt which has left the container. This sensor is advantageously placed outside the container and above the surface of the melt in the outlet means.
Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är detektorn anordnad flyttbar, varvid detektorn är anordnad så att den förflyttas bort från smältan när den har genererat nämnda signal. På så sätt minimeras tiden som detektorn är i kontakt med smältan så att korrosion på detektorn undviks och sensorn får en lång livslängd.According to a further preferred embodiment of the invention, the detector is arranged movable, wherein the detector is arranged so that it is moved away from the melt when it has generated said signal. In this way, the time that the detector is in contact with the melt is minimized so that corrosion on the detector is avoided and the sensor has a long service life.
Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är beräkningsmedlet anordnat att beräkna tiden från det att tömning av behållaren har lnitierats till dess att detektorn har detekterat att smältans yta har nått utloppet i utförselorganet och att gene- rera en alarmsignal om tiden överstiger ett givet gränsvärde. På så sätt erhålls en övervakning av huruvida det förekommer något läckage av gas från behållaren.According to a further preferred embodiment of the invention, the calculating means is arranged to calculate the time from the emptying of the container has been initiated until the detector has detected that the surface of the melt has reached the outlet in the discharge means and to generate an alarm signal if the time exceeds a given limit value. In this way, a monitoring is obtained of whether there is any leakage of gas from the container.
Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är behållaren anpassad för att åtminstone delvis nedsänkas i smäl- tan, varvid behållaren i sin nedre del har en öppning avsedd att kommunicera med den omgivande smältan och en i behållaren ||;|n 10 15 20 25 30 .n u» . - » | ; u ~ u o u - I' anordnad ventilkropp utformad att samverka med ett, av öpp- ningen avgränsande partier bi|dat, ventilsäte för att i ett öppet läge öppna och i ett stängt läge stänga ventilen för att tillåta in- strömning respektive hindra utströmning av smälta av smälta i behållaren, varvid ventilkroppen är utformad så att när behålla- ren är nedsänkt i badet är ventilkroppen bortlyftbar från ventil- sätet via påverkan av smältan i badet till det öppna läget och att vid uppnådd jämvikt mellan smältan i behållaren och smältan i smältbadet, i form av upphörande av inströmningen, intar ven- tilkroppen via gravitationen automatiskt det stängda läget. En sådan ventil har ingen rörlig del som sträcker sig genom behålla- ren och föranleder tätningsproblem. Öppning och stängning av ventilen sker istället med utnyttjande av enkla fysikaliska sam- band. Således förenklas tätningen av behållaren. l samband med utförseln av smälta från behållaren ökas trycket i behållaren vil- ket medför att ventilen hålls stängd medan smältan förs ut ur be- hållaren. Tack vare att doseringen baseras på beräkningar av mängden smälta som lämnar behållaren kan en enkel ventil an- vändas som inte kräver någon yttre styrning och som inte alltid behöver sluta helt tätt.According to a further preferred embodiment of the invention, the container is adapted to be at least partially immersed in the melt, the container in its lower part having an opening intended to communicate with the surrounding melt and one in the container ||; | n 10 15 20 25 30 .now" . - »| ; u ~ uou - Arranged valve body designed to cooperate with a valve seat delimiting the opening delimiting the opening to open the valve in an open position and to close the valve in a closed position in order to allow inflow and prevent outflow of melt, respectively. of melt in the container, the valve body being designed so that when the container is immersed in the bath, the valve body can be lifted away from the valve seat via actuation of the melt in the bath to the open position and that when equilibrium is reached between the melt in the container and the melt in the bath, in the form of cessation of the inflow, the valve body automatically assumes the closed position via gravity. Such a valve has no moving part which extends through the container and causes sealing problems. The valve is opened and closed instead, using simple physical connections. Thus, the sealing of the container is simplified. In connection with the export of melt from the container, the pressure in the container is increased, which means that the valve is kept closed while the melt is taken out of the container. Thanks to the fact that the dosing is based on calculations of the amount of melt that leaves the container, a simple valve can be used which does not require any external control and which does not always have to close completely tightly.
Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att anvisa ett förfa- rande för att med hög precision dosera smälta vid gjutning. Detta ändamål uppnås med det inledningsvis avgivna förfarandet som kännetecknas av att trycket i behållaren regleras så att en öns- kad dos smälta pressas ut ur behållaren, varvid regleringen in- nefattar stegen att trycket i behållaren mäts, mängden bortförd smälta beräknas baserat på trycket i behållaren och trycket i be- hållaren justeras i beroende av det uppmätta trycket, den beräk- nade mängden bortförd smälta och önskad dosering av smältan, varvid reglering upprepas med en frekvens som är större än 50 Hz. 10 15 20 25 30 35 ~ Q c ø »o u n KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning ska nu förklaras med hjälp av olika så- som exempel beskrivna utföringsformer och med hänvisning till de bifogade ritningarna.Another object of the invention is to provide a method for metering precision with high precision during casting. This object is achieved with the initial process characterized in that the pressure in the container is regulated so that a desired dose of melt is forced out of the container, the control including the steps of measuring the pressure in the container, the amount of melt removed is calculated based on the pressure in the container. and the pressure in the container is adjusted depending on the measured pressure, the calculated amount of melt removed and the desired dosage of the melt, whereby regulation is repeated at a frequency greater than 50 Hz. 10 15 20 25 30 35 ~ Q c ø »o u n BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be explained by means of various embodiments described by way of example and with reference to the accompanying drawings.
Figur1 visar en anordning för att dosera en smälta enligt en utföringsform av uppfinningen.Figure 1 shows a device for dosing a melt according to an embodiment of the invention.
Figur 2 visar hur trycket i behållaren varierar under en dose- flngscykeL Figur 3 visar ett flödesschema över ett förfarande för att dose- ra smälta enligt uppfinningen.Figure 2 shows how the pressure in the container varies during a dosing cycle. Figure 3 shows a flow chart of a method for dosing melt according to the invention.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER Figurer 1 visar en anordning för uppsamling av smälta från ett bad 2 av smälta. Anordningen innefattar en behållare 3, vilken är anpassad för att åtminstone delvis nedsänkas i smältan 2, exem- pelvis en smälta av aluminium eller en aluminium legering. Be- hållaren har en volym som är större än 1 liter och mindre än 50 liter. Behållaren 3 är tillverkad av ett material som är resistent mot smält aluminium, exempelvis av a luminiumtitanat (AlTi). Be- hållaren 3 är cylinderformad och är i sin övre ände försedd med en fläns, på vilken vilar ett tättslutande lock 5. Behållaren 3 är anordnad vertikalt i smältan och har en nedre koniskt formad bot- tendel. Längst ner i bottendelen finns en öppning 8 avsedd att kommunicera med den omgivande smältan. Behållaren 3 definie- rar ett utrymme 4 och är anordnad att emottaga smälta från det omgivande smältbadet 2. De invändiga partier av bottendelen som är närmast öppningen 8 bildar ett ventilsäte 9.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Figures 1 show a device for collecting melt from a bath 2 of melt. The device comprises a container 3, which is adapted to be at least partially immersed in the melt 2, for example a melt of aluminum or an aluminum alloy. The container has a volume greater than 1 liter and less than 50 liters. The container 3 is made of a material which is resistant to molten aluminum, for example of aluminum titanate (AlTi). The container 3 is cylindrical and is provided at its upper end with a flange, on which rests a tightly closing lid 5. The container 3 is arranged vertically in the melt and has a lower conically shaped bottom part. At the bottom of the bottom part there is an opening 8 intended to communicate with the surrounding melt. The container 3 defines a space 4 and is arranged to receive melt from the surrounding melt bath 2. The inner portions of the bottom part which are closest to the opening 8 form a valve seat 9.
En ventilkropp 10 är anordnad fritt rörlig i behållaren 3. Ventil- kroppen 10 har formen av en sfär och är avsedd att samverka med ventilsätet 9, så att de tillsammans bildar en ventil som kan 10 15 20 25 30 35 ø u n ø ua o n inta ett öppet läge, i vilket smälta tillåts strömma in i behållaren från den omgivande smältan och ett stängt läge, i vilket smältan hindras från att strömma in i behållaren. Ventilkroppen 10 är an- ordnad så att den kan röra sig fritt i alla riktningar inom behålla- ren och har en densitet som är större än smältans densitet. Ven- tilen fungerar på så sätt att när den tomma behållaren 3 sänks ner i smältan 2 kommer trycket från den omgivande smältan 2 att tvinga Ventilkroppen 10 bort från öppningen 8, varvid ventilen öppnas och smälta strömmar in i behållaren. Smälta fortsätter att strömma in i behållaren, tills nivån i behållaren 3 är väsentligen lika som nivån i det omgivande smältbadet 2. Så länge som kraf- ten från den inströmmande smältan är större än de nedåtriktade krafter som verkar på Ventilkroppen genom gravitationskraften kommer ventilen att vara öppen. På grund av att ventilkroppen har en högre densitet än smältan, kommer nivån i behållaren att vara något lägre än nivån i den omgivande smältan närventilen stänger.A valve body 10 is arranged freely movable in the container 3. The valve body 10 has the shape of a sphere and is intended to co-operate with the valve seat 9, so that together they form a valve which can be intact. an open position in which melt is allowed to flow into the container from the surrounding melt and a closed position in which the melt is prevented from flowing into the container. The valve body 10 is arranged so that it can move freely in all directions within the container and has a density which is greater than the density of the melt. The valve works in such a way that when the empty container 3 is lowered into the melt 2, the pressure from the surrounding melt 2 will force the valve body 10 away from the opening 8, whereby the valve opens and melt flows into the container. Melt continues to flow into the container until the level in the container 3 is substantially equal to the level in the surrounding melt bath 2. As long as the force from the inflowing melt is greater than the downward forces acting on the valve body by the gravitational force, the valve will be open. Because the valve body has a higher density than the melt, the level in the container will be slightly lower than the level in the surrounding melt when the valve closes.
När smälta har slutat att strömma in i behållaren och ventilen in- tagit det stängda läget, ska behållaren tömmas på smälta. Smäl- tan pressas ut ur behållaren genom att man åstadkommer en tryckökning i behållaren. Behållaren är anordnad så att den är hermetiskt tät. Smältan transporteras bort från behållaren 3 via ett utloppsorgan 14 i form av ett centralt i behållaren anordnat vertikalt rör 14, vilket i fortsättningen benämns stigarrör. Stigar- röret 14 är i sin nedre del försett med ett inlopp i form av en öpp- ning 16, genom vilken smälta kan strömma in i röret från behålla- ren 3. Stigarröret sträcker sig uppåt genom behållaren och ut ge- nom locket 5. Stigarrörets andra ände är försedd med ett utlopp 18 i form av en öppning. Utloppet 18 är anslutet till ett avtapp- ningsrör 20 som är anordnat i vinkel i förhållande till stigarröret.When the melt has stopped flowing into the container and the valve has entered the closed position, the container must be emptied of melt. The melt is forced out of the container by causing a pressure increase in the container. The container is arranged so that it is hermetically sealed. The melt is transported away from the container 3 via an outlet means 14 in the form of a vertical pipe 14 arranged centrally in the container, which is hereinafter referred to as riser pipe. The riser pipe 14 is provided in its lower part with an inlet in the form of an opening 16, through which melt can flow into the pipe from the container 3. The riser pipe extends upwards through the container and out through the lid 5. The other end of the riser pipe is provided with an outlet 18 in the form of an opening. The outlet 18 is connected to a drain pipe 20 which is arranged at an angle relative to the riser pipe.
Avtappningsröret är anordnad i en sådan vinkel att smältan kan transporteras bort från utloppet 18 medelst gravitationen.The drain pipe is arranged at such an angle that the melt can be transported away from the outlet 18 by gravity.
En detektor 22 är anordnad att känna av och generera en signal när smältans yta når utloppet 18 i stigarröret 14. Detektorn ska känna av när smältans yta äri nivå med den n edersta delen 24 10 15 20 25 30 35 -an eo av utloppet 18. Så länge som nivån i stigarröret är nedanför den- na nivå kommer ingen smälta att rinna ut genom utloppet, men när nivån i stigarröret når över denna nivå kommer smälta att börja rinna ut genom avtappningsröret 20. Detektorn 22 är place- rad i den övre delen av stigarröret 14. Detektorn 22 sträcker sig nedåt i riktning mot utloppet 18 har en spets 26 som är anordnad på samma nivå den nedersta delen 24 av utloppet 18. På så sätt kan detektorn 22 detektera den tidpunkt när smältan just ska bör- ja rinna ut genom utloppet. Detektorn 22 är i detta exempel en elektrod som känner av smältans nivå. Alternativt kan detektorn 22 vara en radardetektor, ultraljuddetektor, laserdetektor, dopp- lergivare, optisk avkännare eller en temperaturgivare.A detector 22 is arranged to sense and generate a signal when the surface of the melt reaches the outlet 18 of the riser 14. The detector should sense when the surface of the melt is level with the lower part 24 of the outlet 18. As long as the level in the riser is below this level, no melt will flow out through the outlet, but when the level in the riser reaches above this level, melt will begin to flow out through the drain pipe 20. The detector 22 is located in the upper part. of the riser pipe 14. The detector 22 extends downwards in the direction of the outlet 18 has a tip 26 which is arranged at the same level the lower part 24 of the outlet 18. In this way the detector 22 can detect the time when the melt is about to start flowing out. through the outlet. The detector 22 in this example is an electrode which senses the level of the melt. Alternatively, the detector 22 may be a radar detector, ultrasonic detector, laser detector, Doppler sensor, optical sensor or a temperature sensor.
Detektorn 22 är anordnad rörlig så att den kan flyttas bort från smältan när den har detekterat smältans yta och kan flyttas till- baka i nivå med den nedersta delen 24 av utloppet 18 när dose- ringen är klar och nivån i stigarröret 14 har sjunkit så att den är nedanför utloppet 18. Detektorn 22 är anordnad rörlig i vertikal riktning. När smältan kommeri kontakt m ed s petsen 26 hos de- tektorn 22 genererar den en signal som förs vidare till anord- ningens reglersystem. Denna signal triggar också förflyttningen av detektorn 22 bort från smältan.The detector 22 is arranged movable so that it can be moved away from the melt when it has detected the surface of the melt and can be moved back level with the lower part 24 of the outlet 18 when the dosing is finished and the level in the riser 14 has dropped so that it is below the outlet 18. The detector 22 is arranged movable in the vertical direction. When the melt comes in contact with the scepter 26 of the detector 22, it generates a signal which is passed on to the control system of the device. This signal also triggers the movement of the detector 22 away from the melt.
Anordningen innefattar trycksättningsmedel för trycksättning av utrymmet 4 i behållaren 3 genom att trycksatt gas, exempelvis luft, kvävgas eller argon, tillsätts behållaren. Den trycksatta ga- sen tillförs behållaren via ett inloppsorgan i form av ett rör 17, vilket sträcker sig genom en öppning i locket 5. Anordningen in- nefattar ett reglersystem för reglering av trycket i utrymmet 4 i behållaren. Reglersystemet innefattar en sensor 28 anordnad att mäta trycket i utrymmet 4. Företrädesvis är sensorn 28 en trans- mitter som överför trycket till elektriska signaler. Sensorn 28 är anordnad i en övre ände av röret 17. Reglersystemet innefattar vidare en dator 30, en reglerventil 32 och en evakueringsventil 33. Datorn 30 är en konventionell industridator med en processor som har en Klockfrekvens som är större än 20 Hz, exempelvis 266 MHZ. Reglerventilen 32 ska vara av en typ som har en ga- 10 15 20 25 30 35 10 ranterad svarstid som är större än 100 ms, företrädesvis större än 10ms. I detta utföringsexempel är reglerventilen av typen Re- edventil och har en garanterad svarstid som är mindre än 2 ms.The device comprises pressurizing means for pressurizing the space 4 in the container 3 by adding pressurized gas, for example air, nitrogen gas or argon, to the container. The pressurized gas is supplied to the container via an inlet means in the form of a tube 17, which extends through an opening in the lid 5. The device comprises a control system for regulating the pressure in the space 4 in the container. The control system comprises a sensor 28 arranged to measure the pressure in the space 4. Preferably, the sensor 28 is a transmitter which transmits the pressure to electrical signals. The sensor 28 is arranged in an upper end of the tube 17. The control system further comprises a computer 30, a control valve 32 and an evacuation valve 33. The computer 30 is a conventional industrial computer with a processor having a clock frequency greater than 20 Hz, for example 266 MHz . The control valve 32 should be of a type having a guaranteed response time greater than 100 ms, preferably greater than 10 ms. In this exemplary embodiment, the control valve is of the Reed valve type and has a guaranteed response time of less than 2 ms.
Evakueringsventilen 33 är anordnad så att den, på en signal från datorn 30, öppnar och släpper ut gasen från behållaren 3, varvid trycket i utrymmet 4 återgår till normalt atmosfärstryck. Detektorn 22 och sensorn 28 är kopplade till datorn 30 och utsignalerna från dessa utgör insignaler till datorn. Datorn genererar styrsig- naler till reglerventilen 32 och till evakueringsventilen 33. Tryck- satt gas med ett tryck på c:a 10 bar inkommer till systemet. För att erhålla ett tryck lämpligt för reglering reduceras trycket i den inkommande gasen så att det ligger i intervallet 0,01 - 2 bar me- delst en eller flera tryckregulatorer 35. Därefter leds gasen via reglerventilen 32 och röret 17 till utrymmet 4 i behållaren. Eva- kueringsventilen 33 är ansluten till röret 17.The evacuation valve 33 is arranged so that, on a signal from the computer 30, it opens and releases the gas from the container 3, the pressure in the space 4 returning to normal atmospheric pressure. The detector 22 and the sensor 28 are connected to the computer 30 and the output signals from these constitute input signals to the computer. The computer generates control signals to the control valve 32 and to the evacuation valve 33. Pressurized gas with a pressure of about 10 bar enters the system. In order to obtain a pressure suitable for control, the pressure in the incoming gas is reduced so that it is in the range 0.01 - 2 bar by means of one or more pressure regulators 35. Thereafter the gas is led via the control valve 32 and the pipe 17 to the space 4 in the container. The evacuation valve 33 is connected to the pipe 17.
Figur 2 visar hur trycket P i behållaren ändras med tiden t under en doseringscykel. Innan doseringen börjar är trycket i behålla- ren lika med atmosfärstrycket PA. När ett kommando om att star- ta doseringen har mottagits ökas trycket i behållaren genom att trycksatta gas tillförs behållaren via röret 17. Allteftersom trycket stiger i behållaren, ökar nivån i stigarröret 14 samtidigt som ni- vån av smälta i behållaren sjunker. Tack vare att trycket i behål- laren ökar samtidigt som nivån i behållaren sjunker, kommer ven- tilkroppen 10 att hållas kvari det stängda läget. När nivåni sti- garröret 14 har stigit så högt att smältans yta kommer i kontakt med detektorn 22, d.v.s. vid tiden tj i figur 2, genererar denna en signal som förs över till datorn 30. Vid tiden t1 avläser och sparar datorn trycket P1, vilket är det högsta möjliga tryck som behålla- ren kan ha utan att smältan rinna ut genom utloppet 18 och läm- nar doseringsanordningen. Värdet på P1 kan variera mellan olika doseringscylker beroende på nivån i behållaren när doseringen startar.Figure 2 shows how the pressure P in the container changes with time t during a dosing cycle. Before dosing begins, the pressure in the container is equal to the atmospheric pressure PA. When a command to start dosing has been received, the pressure in the container is increased by supplying pressurized gas to the container via the tube 17. As the pressure rises in the container, the level in the riser 14 increases as the level of melt in the container decreases. Due to the fact that the pressure in the container increases at the same time as the level in the container decreases, the valve body 10 will be kept in the closed position. When the level of the riser 14 has risen so high that the surface of the melt comes into contact with the detector 22, i.e. at time t 1 in Figure 2, this generates a signal which is transmitted to the computer 30. At time t1 the computer reads and saves the pressure P1, which is the highest possible pressure that the container can have without the melt flowing out through the outlet 18 and leaving - when the dosing device. The value of P1 can vary between different dosing cycles depending on the level in the container when dosing starts.
Därefter ökas trycket ytterligare i behållaren tills trycket när ett i förväg definierat värde P2 som motsvarar en önskad utström- 10 15 20 25 30 35 ø u n Q n. o u 11 ningshastighet. Utströmningshastigheten kan exempelvis variera mellan O,2-1,2 kg/s. Därefter hålls trycket i behållaren konstant tills önskad mängd smälta har strömmat ut från behållaren, d.v.s. till tiden tg i figur 2. Vid tiden tg ger datorn evakueringsventilen en signal som beordrar den att öppna, varvid trycket i behållaren återgår till normalt atmosfärstryck PA. Behållaren har då en nivå som är betydligt lägre än nivån i den omgivande smältan. När trycket sjunker i behållaren, kommer den uppåt riktade kraften på ventilkroppen från smältbadet att vara större än den nedåtriktade kraften från gravitationen, varvid ventilkroppen 10 pressas uppåt i riktning bort från öppningen 8 och smältan kan återigen ström- ma in i behållaren 3.Thereafter, the pressure in the container is further increased until the pressure reaches a predefined value P2 which corresponds to a desired outflow velocity. The outflow rate can, for example, vary between 0.2-1.2 kg / s. Thereafter, the pressure in the container is kept constant until the desired amount of melt has flowed out of the container, i.e. at time tg in figure 2. At time tg, the computer gives the evacuation valve a signal which commands it to open, whereby the pressure in the container returns to normal atmospheric pressure PA. The container then has a level that is significantly lower than the level in the surrounding melt. When the pressure drops in the container, the upward force on the valve body from the molten bath will be greater than the downward force from gravity, the valve body 10 being pressed upwards in the direction away from the opening 8 and the melt can flow again into the container 3.
Doseringen av smältan styrs företrädesvis av ett datorprogram som innefattande instruktioner som utförs av en processor i da- torn 30. Figur 3 visar ett exempel på ett flödesschema för ett så- dant styrprogram. Innan doseringen kan börja väntar datorn på en startsignal, exempelvis från en gjutmaskin som är kopplad till doseringsanordningen, block' 40. När startsignal har erhållits be- ordrar datorn en höjning av trycket i behållaren genom att skicka en signal till reglerventilen 32 att den ska öppna. Därefter kon- trollerar datorn om den har fått någon signal från detektorn 22 som säger att nivån istigarröret äri höjd med den nedre änden 24 av utloppet 18, block 42. Om ingen signal ännu har erhållits från detektorn 22 jämförs den tid At, som har förflutit sedan man började att öka trycket i behållaren, med ett gränsvärde tm för maximalt tillåten tid, block 43. Om tiden At är större än tm genere- ras en alarmsignal, block 44, annars ökas trycket ytterligare. På så sätt kan ett eventuellt läckage av gas från behållaren upp- täckas.The dosage of the melt is preferably controlled by a computer program which includes instructions executed by a processor in the computer 30. Figure 3 shows an example of a flow chart of such a control program. Before dosing can begin, the computer waits for a start signal, for example from a casting machine connected to the dosing device, block '40. Once the start signal has been received, the computer orders an increase in the pressure in the container by sending a signal to the control valve 32 to open . Then the computer checks if it has received any signal from the detector 22 which says that the level of the riser is at the lower end 24 of the outlet 18, block 42. If no signal has yet been received from the detector 22, the time At since the pressure in the container began to increase, with a limit value tm for the maximum permitted time, block 43. If the time ärt is greater than tm, an alarm signal, block 44, is generated, otherwise the pressure is further increased. In this way, a possible leakage of gas from the container can be detected.
När detektorn 22 signalerar att smältans nivå är i höjd med ut- loppet 18, vilket innebär att smälta just ska börja rinna ut genom avtappningsrör 20 och därmed lämna doseringsanordningen, av- läses trycket P1 i behållaren, block 45. Trycket P1 utgör ett gränsvärde, varvid för tryck mindre än P1 stannar smältan kvar i doseringsanordningen och för tryck större än P1 rinner smälta ut 10 15 20 25 30 35 u 0 u» nu 12 genom utloppet 18 och lämnar doseringsanordningen. Det avläs- ta värdet för trycket P1 sparas undan och används senare för be- räkning av mängden doserad smälta. Därefter avläses trycket P i behållaren med en hög samplingsfrekvens, block 46 och mäng- den hittills doserad smälta beräknas baserat på det uppmätta trycket, diametern hos stigarröret 14 och kända fysikaliska sam- band, såsom Bernoullis sats, block 47. Bernoullis sats ger tryck- et vid utloppet 18.When the detector 22 signals that the level of the melt is at the level of the outlet 18, which means that the melt is about to start flowing out through drain pipes 20 and thus leave the dosing device, the pressure P1 in the container is read, block 45. The pressure P1 is a limit value. whereby for pressures less than P1 the melt remains in the dosing device and for pressures greater than P1 the melt flows out through the outlet 18 and leaves the dosing device. The read value for the pressure P1 is saved and used later to calculate the amount of metered melt. Then the pressure P in the container with a high sampling frequency is read, block 46 and the amount of melt dosed so far is calculated based on the measured pressure, the diameter of the riser 14 and known physical relationships, such as Bernoulli's theorem, block 47. Bernoulli's theorem gives pressure. one at the outlet 18.
Bernoullis sats: Qho + po/D + Voz/Z = Qhi + Di/P + V12/2 ho = nivå av smälta i behållaren po = gastrycketi behållaren vo = hastighet för förändringen av nivån av smälta i behållaren h1 = höjden hos smältan i stigarröret v, = utströmningshastlgheten i stigarröret p, gastryck vid utloppet I figur 2 är den doserade volymen proportionell mot den strecka- de arean A, d.v.s. arean under kurvan mellan t, och t2 och ovan- för trycket P1. Beräkningen av mängden doserad smälta innefat- tar således en beräkning av integralen av trycket i behållaren.Bernoulli's theorem: Qho + po / D + Voz / Z = Qhi + Di / P + V12 / 2 ho = level of melt in the container po = gas pressure in the container vo = speed for the change of the level of melt in the container h1 = the height of the melt in riser pipe v, = outflow velocity in riser pipe p, gas pressure at the outlet In figure 2 the dosed volume is proportional to the dashed area A, ie. the area under the curve between t, and t2 and above- for the pressure P1. The calculation of the amount of metered melt thus includes a calculation of the integral of the pressure in the container.
Avläsningen av trycket P och beräkningen av hittills doserad mängd upprepas tills den doserade mängden är lika med önskad doserad mängd, block 48. Efter varje beräkning genereras en styrsignal till reglerventilen så att önskat tryck erhålls i behålla- ren. Den genererade styrsignalen till reglerventilen tas fram ba- serat på differensen mellan uppmätt och önskat tryck i behålla- ren. Först ökas trycket till P2 och därefter hålls trycket konstant tills önskad dosering erhållits, block 49. När den beräknade do- serade mängden smälta är lika med önskad mängd, avslutas do- seringen genom att en signal ges till evakueringsventilen att den ska öppna och en signal ges till reglerventilen att den ska stänga, block 50. Ovan beskrivna förfarande upprepas för varje 10 e 1 I I to 13 dos smälta. Trycket i behållaren regleras således så att en öns- kad dos smälta pressas ut ur behållaren. Denna reglering utgör en reglerloop som innefattar stegen som beskrivits ovan i sam- band med blocken 46 - 49. Denna reglerloop upprepas med en frekvens som är större än 50 Hz, eller ännu hellre med en fre- kvens som är större än 100 Hz.The reading of the pressure P and the calculation of the amount dosed so far is repeated until the dosed amount is equal to the desired dosed amount, block 48. After each calculation, a control signal is generated to the control valve so that the desired pressure is obtained in the container. The generated control signal to the control valve is produced based on the difference between measured and desired pressure in the container. First the pressure is increased to P2 and then the pressure is kept constant until the desired dosage is obtained, block 49. When the calculated dosed amount of melt is equal to the desired amount, the dosing is terminated by giving a signal to the evacuation valve to open and a signal is given to the control valve to close, block 50. The procedure described above is repeated for each 10 e 1 II to 13 dose melt. The pressure in the container is thus regulated so that a desired dose of melt is forced out of the container. This control loop constitutes a control loop which comprises the steps described above in connection with blocks 46 - 49. This control loop is repeated with a frequency greater than 50 Hz, or even more preferably with a frequency greater than 100 Hz.
Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande kraven. Exempelvis kan behållaren vara försedd med någon an- nan typ av ventil.The invention is not limited to the embodiments shown but can be varied and modified within the scope of the appended claims. For example, the container may be provided with some other type of valve.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0203162A SE525165C2 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Device and method for dosing melt during casting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0203162A SE525165C2 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Device and method for dosing melt during casting |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0203162D0 SE0203162D0 (en) | 2002-10-29 |
| SE0203162L SE0203162L (en) | 2004-04-30 |
| SE525165C2 true SE525165C2 (en) | 2004-12-14 |
Family
ID=20289375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0203162A SE525165C2 (en) | 2002-10-29 | 2002-10-29 | Device and method for dosing melt during casting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE525165C2 (en) |
-
2002
- 2002-10-29 SE SE0203162A patent/SE525165C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE0203162D0 (en) | 2002-10-29 |
| SE0203162L (en) | 2004-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI70332C (en) | PROCEDURE FOR EXCEPTIONAL ORGANIZATION | |
| KR101075347B1 (en) | Systems and methods for measurement of low liquid flow rates | |
| EP0332690B1 (en) | Enhanced pressure measurement flow control system | |
| WO2005118183A1 (en) | Apparatus and method for controlling molten metal pouring from a holding vessel | |
| JPH0210223A (en) | Fluid quantity monitor | |
| WO2020209806A1 (en) | Calibration method for liquid flowmeter | |
| JP2021501319A (en) | Methods and systems for detecting volume parameters of liquids in containers | |
| KR20080084659A (en) | Method and apparatus for providing constant liquid rates and dispensing precisely repeatable liquid volumes | |
| KR100205475B1 (en) | Method and device for feeding a poeder or granular material into a continuous casting mold | |
| US20030006245A1 (en) | System, apparatus, and method for measuring and transferring the contents of a vessel | |
| EP0378396A3 (en) | Apparatus and method for measuring mass flow of a liquid | |
| US6379609B1 (en) | Process for controlling the amount of metal metered | |
| US5088322A (en) | Extended range flow meter | |
| US4880039A (en) | Increasing the accuracy of liquid volume measurements utilizing liquid level sensing | |
| SE525165C2 (en) | Device and method for dosing melt during casting | |
| CN209214693U (en) | A kind of accurate device of volumetric method cumulative measurement | |
| JPS63273014A (en) | Measurement control of liquid and powder and measurement control instrument | |
| KR20190048889A (en) | measurement unit of milking quantity and measuring method using the same | |
| JPH01245120A (en) | Method and apparatus for measuring fluid medium | |
| GB2260965A (en) | Metering and dispensing system | |
| JPH02191193A (en) | Method and apparatus for constant liquid filling | |
| RU2131027C1 (en) | Device for measuring production rate of oil wells | |
| JPS5936210B2 (en) | Flowmeter | |
| CN219156978U (en) | Low pressure casting liquid level pressurization control system | |
| EP4299185A1 (en) | A separation system for separating a liquid mixture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |