DE3050183C2 - Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metall, mit einem beheizbaren Tiegel zur Aufnahme einer Metallschmelze und mit einem im Tiegel angeordneten Dosierbehälter, wobei der Dosierbehälier einen Einlaß für das flüssige Metall und eine nach oben abgehende, mit einem Rückschlagventil versehene Dosierleitung aufweist sowie mit einem Förderdruckgeber verbunden ist.

Dosiereinrichtungen des vorsehend beschriebenen Aufbaus dienen beispielsweise und vor allem dazu, in j5 der Metallgießerei das flüssige Me. Il chargenweise in jeweils vorbestimmter Dosierung aus dem Tiegel zu einer Gießeinrichtung, beispielsweise zur Druckkammer einer Kaltkammer-Druckgießmaschine oder zur Gießform einer Gießvorrichtung zu fördern. Der Dosierbehälter ist dabei üblicherweise in die Metallschmelze eingetaucht, und das flüssige Metall tritt durch den Einlaß, der üblicherweise mit einem Rückschlagventil versehen ist, in den Dosierbehälter ein. Ditr Förderung vom Dosierbehälter zur Gießeinrichtung erfolgt dadurch, daß der Dosierbehälter mit Förderdruck beaufschlagt wird, wobei der Einlaß geschlossen wird und das flüssige Metall in vorbestimmter Menge durch die Dosierleitung abgegeben wird. Der Förderdruck kann auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch Schwerkrafteinwirkung, mittels eines im Dosierbehälter angeordneten Kolbens, mit einer Kreiselpumpe od. dgl. oder pneumatisch durch Gasdruckbeaufschlagung erzeugt werden. Im Rahmen der Erfindung wird insbesondere von einer pneumatischen Förderung des flüssigen Metalls ausgegangen. Dosiereinrichtungen dieses grundsätzlichen Aufbaus sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt (vgl. die DE-AS 24 49 685. 14 83 620 und 11 94 104).

Für die Anordnung der Dosierleitung bestehen bei t>o Dosiereinrichtungen der in Rede stehenden Art verschiedene Möglichkeiten. So weist die DosierleltUng in vielen Fällen einen abwärtsgeneigten Auslaufabschnitt auf, aus dem das flüssige Metall durch Schwerkrafteinwirkung ausfließt (vgl. die DE-AS tn 24 49 685 und 11 94 104). Bei dieser Anordnung wird der Auslatifabschnitt der Dosierleitung bei jedem Dosiervorgang mehr oder weniger vollständig entleert mit der Folge, daß bei jedem neuen Dosiervorgang zunächst der Auslaufabschnitt wieder gefüllt werden muß. Dies ist nachteilig, denn das freie Ausfließen des Metalls aus dem Auslaufabschnitt führt zu einer ungenauen Dosierung und zur Bildung von Oxiden, und außerdem ergeben sich verhältnismäßig lange Taktzeiten durch die Notwendigkeit, den Auslaufabschnitt jeweils emeut zu füllen, bevor flüssiges Metall abgegeben werden kann. Entsprechendes gilt auch für eine bekannte Dosiereinrichtung mit auf ganzer Länge anstr'gender Dosierleitung (vgl. die DE-AS 14 83 620), bei der zwischen aufeinanderfolgenden Dosiervorgängen gleichfalls eine unkontrollierte, mindestens teilweise Entleerung der Dosierleitung eintritt

Es ist aus der Praxis bekannt, die zuvor beschriebenen Nachteile dadurch zu beheben, daß die Dosierleitung auf ganzer Länge ansteigend angeordnet und durch ein Rückschlagventil geschlossen wird, das einen Rückfluß des flüssigen Metalls aus der Dosierleitung nach dem Abschluß eines Dosiervorgangs verhindert. Damit kann erreicht werden, daß das flüssige Metall stets unmittelbar unter der Auslauföffnung der Dosierleitung steht, so daß wesentlich kürzere Taktzeiten zwischen aufeinanderfolgenden Dosiervorgängen erreicht werden können. Bei dieser ebenso wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Dosierleitung selbstverständlich mit einem Heizmantel umgeben, um eine Erstarrung des flüssigen Metalls in der Dosierleitung zu verhindern.

Die Erfindung geht von dem zuletzt beschriebenen Stand der Technik, d. h. von einer Dosiereinrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus aus. Eine solche Dosiereinrichtung zeichnet sich, wie erläutert, dadurch aus. daß kurze Taktzeiten erreicht werden können, weil die Dosierleitung stets bis zur Auslauföffnung gefüllt ist. Dies bringt jedoch zugleich Probleme mit sich, mit deren Behebung die Erfindung sich beschäftigt. Wenn das flüssige Metall beständig in der Dosierleitung steht, kann es im Laufe der Zeit zu Ablagerungen kommen, durch die der lichte Querschnitt der Dosierleitung mehr oder minder zugesetzt wird. Kerner begeht die Gefahr, daß das flüssige Metall in der Dosierleitung, deren Beheizung sich wesentlich weniger genau kontrollieren läßt als die Beheizung des Tiegels, überhitzt wird oder erkaltet. Diese Probleme erweisen sich als besonders schwerwiegend bei längeren Maschinenstillstandzeiten, die beispielsweise bei Umrüs'.arbeiten, während der Wochenendruhe usw. eintreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Dosiereinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung in einfacher Weise die Möglichkeit einer Entleerung der Dosierleitung zu schaffen. Dabei bezieht die Erfindung sich zwar vor allem auf mit einem Rückschlagventil in der Dosierleitung versehene Dosiereinrichtungen des eingangs beschriebenen Aufbaus. Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Lösung der angegebenen Aufgabe läßt sich aber entsprechend auch bei Dosiereinrichtungen verwirklichen, bei denen ein Rückschlagventil nicht vorgesehen ist, gleichwohl aber nicht ohne weiteres eine Entleerung der Dosierleitung eintritt.

Die vorstehend angegebene Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dosierleitung vom Rückschlagventil abnehmbar und auf das Rückschlagventil abdichtend aufsetzbar und das Rückschlagventil höhenveränderlich mit der Dosierleitung verbunden ist. Während üblicherweise die Dosierleitung fest mit dem Dosierbehälter verbunden ist, ist erfindungsgemäß

vorgesehen, die Dosierleitung nur lose auf das Rückschlagventil (bzw. auf den Dosierbehälter) aufzusetzen, so daß sie leicht abgenommen werden kann. Wird die Dosierleitung vom Rückschlagventil abgenommen, wobei bereits ein geringer Abstand völlig ausreicht, so fließt das flüssige Metall aus der Dosierleitung unter Umgehung von Rückschlagventil und Dosierbehälter unmittelbar in die im Tiegel enthaltene Metallschmelze zurück. Anschließend braucht die Dosierleitung lediglich unter — den jeweiligen Anforderungen entsprechender — Abdichtung wieder auf das Rückschlagventil (bzw. auf den Dosierbehälter) aufgesetzt zu werden, damit die Dosiereinrichtung — bei entleerter Dosierleitung — wieder betriebsbereit ist. Vo₁- dem nächsten Dosiervorgang muß lediglich die Dosierleitung wieder gefüllt werden. Die beschriebene Entleerung der Dosierleitung erfolgt selbstverständlich nur bis zur Höhe des Spiegels der umgebenden Metallschmelze; dies ist jedoch nicht weiter nachteilig, weil sich in der Schmelze ohne weiteres eine einwandfreie Temperierung aufrechterhalten läßt. Im übrigen erlaubt es die Erfindung auch, in einfacher Weise die Dosierleitung für Überholung odei Austausch vollständig vom Dosierbehälter anzunehmen und dabei das Metall in den Tiegel zurückflieben zu lassen. Dadurch, daß das Rückschlagventil höhenveränderlich mit der Dosierleitung verbunden ist. ist es möglich, in dem durch die höhenveränderliche Verbindung gegebenen Rahmen die Dosierleitung vom Rückschlagventil abzuheben und in der erläuterten Weise zu entleeren. Wird die Dosierleitung weiter angehoben, so kann zusammen mit der Dosierleitung das ganze Rückschlagventil für Reinigung. Austausch usw. aus der Metallschmelze entnommen werden. Eine solche Anordnung läßt sich beispielsweise und gemäß einer zu bevorzugenden Ausführungsform dadurch verwirklichen, daß der Ventilsitz Anschlußlaschen mit Führungsausnehmungen aufweist und mit der Dosierleitung verbundene Haltebolzen die Führungsausnehmungen mit Höhenspiel durchsetzen. Das läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß an mit der Dosierleitung verbundenen senkrechten Haltearmen angeschlossene horizontale Haltebolzen die als Langlöcher ausgeführten Führungsausnehmungen der gleichfalls senkrecht angeordneten Anschlußlaschen durchsetzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß horizontale Anschlußlaschen mit Füh -ungslöchern auf mit der Dosierleitung verbundenen senkrechten Haltebolzen geführt sind, die ihrerseits selbstverständlich geeignete Endanschläge aufweisen.

Das Abnehmen bzw. ,Aufsetzen der Dosierleitung kann grundsätzlich in beliebiger Richtung bezüglich des Dosierbehäli?rs erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch das Rückschlagventil nach oben gewandt angeordnet und die Dosierleitung von oben lose auf das Rückschlagventil aufgesetzt, wobei die dichtende Anlage ohne zusätzliche Maßnahmen bereits durch Schwerkraftwirkung gegeben ist. Das Rückschlagventil wird dabei vorzugsweise unmittelbar an der Oberseite des Dosierbehälters montiert.

Für das Rückschlagventil empfiehlt sich die übliche Ausbildung mit einem Ventilsitz mit Düfchlaßöffnüng und einer im Ventilsit/· angeordneten Ventilkugel, die sich unter Schwerkraftwirkung abschließend auf die DurchlaßöffiHing set/t und durch das aus dem DosierbehHHer unter I örclerdruckbeaufschlagung austretende Metall ange'iobcn wird. Bei einer solchen Ausführungsform kanr¹ \ve^;lcr vorgesehen sein, daß der

Ventilsitz an seiner Oberseite eine umlaufende Dichtfläche aufweist und das Dosierrohr an seinem unteren Ende eine der Dichtfläche des Ventilsitzes zugeordnete umlaufende Dichtfläche aufweist, die vorzugsweise durch eine auf das Dosierrohr aufgesetzte Endmuffe entsprechender Wandstärke gebildet ist. Die Dichtflächen von Ventilsitz und Dosierrohr können aneinander angepaßt konisch ausgebildet sein, wodurch eine genaue koaxiale Zuordnung von Ventilsitz und Dosierleitung gegeben ist. Es besteht auch die in vielen Fällen vorteilhafte Möglichkeit, eine der beiden Dichtflächen, beispielsweise die am Dosierrohr vorgesehene, als konvexen Kugelflächenabschnitt und die andere Dichtfläche, beispielsweise also die des Ventilsitzes, nach unten konvergierend, vorzugsweise konisch, auszubilden, wobei der Berührungsdurchmesser der Dichtflächen kleiner ist als der Öffnungsdurchmesser der konvergierenden Dichtfläche. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine gegenseitige Schwenkung von Dosierleitung und Ventilsitz.

Um unter Umständen mögliche Störungen beim Aufsetzen der Dosierleitung auf den Viu lilsitz nach dem Entleeren zu vermeiden, empfiehlt ei sich, eine entsprechende Einstellmöglichkeit des Ventilsitzes vorzusehen. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß der Ventilsitz ringförmig mit kugelflächenförm:_fcer, vorzugsweise halbkugeliger Außenseite ausgebildet und in einen an den Dosierbehälter angeschlossenen und nach oben geöffneten Aufnahmering eingesetzt ist. Die Durchlaßöffnung befindet sich dabei gleichsam am unteren »Pol« des ringförmigen Ventilsitzes, dessen Innenseite nach unten zur Durchlaßöffnung konvergiert, so daß die Ventilkugel sich ordnungsgemäß auf die Durchlaßöffnung setzt. Die Dosierleitung ist dabei lose auf den Ventilsitz aufgesetzt, der seinerseits lose auf dem Aufnahmering aufliegt, wobei die ganze Anordnung durch Schwerkraftwirkung einwandfrei zusammengehalten wird. Für das Dosierrohr ist dabei selbstverständlich eine entsprechende Halterung bzw. Führung vorgesehen, was hiei im einzelnen nicht erläutert werden muß. Es empfiehlt sich dabei, den Aufnahmering an seiner Innenseite nach unten konvergierend, vorzugsweise konisch, auszubilden, wobei der Ventilsitz auf einem gegenüber dem Öffnungsdurchmesser des Aufnahmerings kleineren Berührungsdurchmesser an der Innenseite des Aufnahmerings anliegt. Es ist auch eine inverse Anordnung mit am Aufnahmering vorgesehener nach oben gewandter und von einer am Ventilsitz vorgesehenen konvergierenden Dichtfläche überfaßten Kugelfläche möglich. Die vorstehend angegebene Anordnung erweist sich jedoch als besonderL günstig, weil sich mit der am Ventilsitz vorgesehenen, nach unten gewandten Kugelfläche ohne weiteres ein zur Aufnahme der Ventilkugel geeijncev Innenraum bietet. Das führt zu einer platzsparenden gedrungenen und damit besondprs stabilen Anordnung.

In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Rückschlagventil selbst gleichsam als Kugelgelenk für die Dosierleitung ausgebildet ist. so daß die Dosierleitung sich in einfacher Weise ordnungsgemäß auf den Ventilsitz aufsetzen läßt. Zugleich besteht damit die häufig erwünschte Möglichkeit, die Dosierlei'.utig zur Einstellung auf die nachgeschaltete Gießeinrichtung gegenüber dem Dosierbehälter zu verschwenken.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung naher erläutert; es zeigt

fig. I cine Dosiereinrichtung /um !'ordern von flüssigem Metall in schcniaiischcr Darstellung und

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Gegenstands der F i g. I im Schnitt.

Die in Fig. 1 in ihrem grundsätzlichen Aufbau , dargestellte Dosiereinrichtung dient zum chargenweisen dosierten Fördern von flüssigem Metall aus einer in einem beheizbaren Tiegel 1 enthaltenen Metallschmelze 2 in die Druckkammer 3 einer im übrigen nicht dargestellten Kaltkammer-Druckgießmaschine. Der n> Tiegel I ist in einer Heizeinrichtung 4 angeordnet, durch die die Metallschmelze 2 auf der vorgesehenen Temperatur gehalten wird, und ist durch einen Deckel 5 abgedeckt. Im Tiegel I ist — in die Metallschmelze 2 eingetaucht — ein Dosierbehälter 6 angeordnet. Der r, Dosierbehälter 6 weist an seiner Unterseite einen Einlaß 7 auf. der mit einem Rückschlagventil 8 versehen ist. Das Rückschlagventil 8 und seine Halterung 9 sind in der DE-AS 24 49 685 ausführlich beschrieben und brauchen daher hier nicht im einzelnen erläutert zu werden. _ί>

Durch das Rückschlagventil 8 tritt flüssiges Metall aus der Metallschmelze 2 in das Innere des Dosierbehälters 6 ein. Zur dosierten Abgabe von flüssigem Metall wird der Dosierbehälter 6 durch eine Druckleitung 10 mit einem Druckgas beaufschlagt, so daß das flüssige y, Metall durch eine bis nahe dem Boden des Dosierbehälters 6 reichende Steigleitung 11 aus dem Dosierbehältcr 6 herausgefördert wird.

Am oberen Ende der Steigleitung 11 ist ein Rückschlagventil 12 angeordnet, das nachfolgend näher jo erläutert wird. An das Rückschlagventil 12 schließt sich eine nach oben abgehende Dosierleitung 13 an. die von einem Heizelement 14 umgeben ist und mit einer Auslauföffnung 15 endet, aus der das flüssige Metall austritt. Die Dosierleitung 13 ist durch eine — in der r, Fig. I nur sehr vereinfacht angedeutete — Halterung

16 gehalten und geführt und verläuft, wie die Fig. 1 deutlich erkennen läßt, auf ihrer ganzer! Länge — mit Ausnahme eines kurzen abgewinkelten Abschnitts unmittelbar vor der Auslaßöffnung 15 — ansteigend. -ίο

Wie die F i g. 2 zeigt, besteht das Rückschlagventil 12 im wesentlichen aus einem mit einer Durchlaßöffnung

17 versehenen Ventilsitz 18 und einer Ventilkugel 19. die sich infolge Schwerkraftwirkung auf die Durchlaßöffnung 17 setzt, beim Übertritt von flüssigem Metall aus der Steigleitung 11 in die Dosierleitung 13 jedoch von der Durchlaßöffnung 17 abgehoben wird. Der Ventilsitz

18 ist damit im wesentlichen ringförmig ausgebildet. weist eine im wesentlichen halbkugelförmige Außenseite auf und ist an seiner Innenseite nach unten konvergierend mit einander anschließenden Hohlkegelabschnitten von unterschiedlichem Kegelwinkel ausgebildet. Im unteren Hohlkegelabschnitt (von größerem Kegelwinkel) ist die Ventilkugel 19 geführt, während der obere Hohlkegelabschnitt (mit kleinerem Kegelwinkel) eine umlaufende Dichtfläche bildet. Am unteren Ende des Dosierrohrs 13 ist eine lindmuffe 21 angeschlossen, die eine der Dichtfläche 20 des Ventilsit/es 18 zugeordnete umlaufende Dichtfläche 22 aufweist, die im dargestellten Ausführungsbeispiel gleichfalls als Kugelflächenabschnitt ausgebildet ist. so dall die Dosierlcitung 13 gegenüber dem Ventilsitz 18 schwenkbar ist. In den figuren ist nicht dargestellt, daß die Dichtflächen 20, 22 auch aneinander angepaßt, d. h. mit gleichem Kegelwinkcl konisch ausgeführt sein können, so daß sich eine streng koaxiale Anordnung von Dosierleitung 13 und Ventilsitz 18 ergibt.

An der Oberseite des Dosierbehälters 6 ist ein die öffnung der Steigleitung 11 umgebender, nach oben geöffneter Aufnahmering 23 angeschlossen, der an seiner Innenseite 24 konisch konvergiert. Der Ventilsitz 18 ist in den Aufnahmering 23 abdichtend eingesetzt. Sowohl die Dichtfläche 20 und 22 an der Dosierleitung 13 bzw. an der Innenseite des Ventilsitzes 18 als auch die !uiiukiigcMgc Außenseite 25 des Ventilsitzes !8 und die Innenwandung 24 des Aufnahmerings 23 sind so bemessen, daß die abdichtende Anlage jeweils auf einem Berührdurchmesser erfolgt, der kleiner ist als der Öffnungsdurchmesser des jeweiligen Innenkegels.

An dem Ventilsitz 18 sind an gegenüberliegenden Seiten Anschlußlaschen 26 angeschlossen, die je eine Führungsausnehmung 27 in Form eines senkrecht verlautenden Langlochs aufweisen. Mit der Dosierleitung l',;-verbundene senkrechte Haltearme 28 tragen je einen horizontalen Haltebolzen 29. die je eine der Führungsausnehmungen 27 durchsetzt. Der Ventilsitz 18 ist dadurch mit dem Dosierrohr 13 verbunden und diesem gegenüber begrenzt höhenveränderlich.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung ist die Dosierleitung 13 von oben her lose auf das nach oben gewandt angeordnete Rückschlagventil 12 aufgesetzt und von diesem abnehmbar. Das Rückschlagventil 12 seinerseits ist gleichfalls lose in den Aufnahmering 23 eingesetzt und damit auf den Dosierbehälter 6 abgestützt. Die Zuordnung der beschriebenen Bauteile wird durch Schwerkraftwirkung, insbesondere durch das Gewicht der Dosierleitung aufrechterhalten, und die kugelgelenkartige Ausbildung der Dichtflächen 20 und 22 bzw. der innenwandung 24 des Aufnahmerings 23 und der Außenseite 25 des Ventilsitzes 18 erlaubt eine Verschwenkung der Dosierleitung 13 gegenüber dem Dosierbehälter 6. Wird die Dosierleitung 13 — im Rahmen des durch die Führungsausnehmungen 27 und die Haltebolzen 29 gegebenen Höhenspiels — angehoben, so fließt das in der Dosierleitung 13 enthaltene flüssige Metall unter Umgehung von Rückschlagventil 12 und Dosierbehälter 6 unmittelbar in die Metallschmelze 2 ab (vgl. Fig. 1). Wird die Dosierleitung 13 weiter angehoben, so kann sie zusammen mit dem Rückschlagventil 12 vollständig entnommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Dosiereinrichtung zum Fördern von flüssigem Metall, mit einem beheizbaren Tiegel zur Aufnahme einer Metallschmelze und mit einem im Tiegel angeordneten Dosierbehälter, wobei der Dosierbehälter einen Einlaß für das flüssige Metall und eine nach oben abgehende, mit einem Rückschlagventil versehene Dosierleitung aufweist sowie mit einem Förderdruckgeber verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierleitung (13) vom Rückschlagventil (12) abnehmbar und auf das Rückschlagventil (12) abdichtend aufsetzbar und das Rückschlagventil (12) höhenveränderlich mit der Dosierleitung (13) verbunden ist

2. Dosiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (18) Anschlußlaschen (26) mit Führungsausnehmungen (27) aufweist und mit der Dosierleitung verbundene Haltebolzen die Führungsausnehmungen mit Höhenspiel durchsetzen.