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Die Erfindung bezieht sich auf eine schwerkraftbetriebene Vorrichtung zum Giessen von Schmelzen, mit einem Vorratsbehälter, in dem die Schmelze aufgestaut wird, mit einem an den Vorratsbehälter über eine verschliessbare Durchflussöffnung angeschlossenen Ausgleichsbehälter, in dem die Schmelzenströmung beruhigt wird und der eine zur Gussform führende Giessdüse hat, und mit einer Heizvorrichtung für die im Vorratsbehälter und im Ausgleichsbehälter befindliche Schmelze, wobei die Heizvorrichtung einen Raum beheizt, der zumindest einen Teil des Ausgleichsbehälters umgibt.
Solche Vorrichtungen sind bekannt und haben sich im allgemeinen gut bewährt. Beim Vergiessen spezifisch leichter Substanzen, z. B. von Leichtmetallen oder Kunststoff, muss aber die oberhalb der verschliessbaren
Durchflussöffnung aufgestaute Schmelzensäule verhältnismässig hoch sein, um den nötigen Druck zum Füllen der
Gussform zu erzeugen. Bei der bekannten Anlage der eingangs beschriebenen Art kühlt nun aber die Schmelze in dem aufgestauten Bereich verhältnismässig stark ab, so dass bei öffnen der Durchflussöffnung zu kalte Schmelze in den Ausgleichsbehälter einströmt, die beim Verguss Schwierigkeiten bereitet.
Zwar wird die durch den
Ausgleichsbehälter strömende Schmelze durch die Beheizung des den Ausgleichsbehälter umgebenden Raumes erwärmt, jedoch wirkt diese Heizung nur auf den Ausgleichsbehälter und nicht auf die im Vorratsbehälter (gesehen in Strömungsrichtung) vor der Durchflussöffnung befindliche Schmelze. Da bei rascher Taktfolge des
Giessvorganges die Schmelze im Ausgleichsbehälter verhältnismässig rasch erneuert wird, reicht unter Umständen die Heizung nicht aus, um die Schmelze im Ausgleichsbehälter auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Es entstehen daher Schwierigkeiten, die für einen idealen Guss günstigsten Verhältnisse zu schaffen.
Es ist auch eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei welcher der Ausgleichsbehälter innerhalb des
Vorratsbehälters angeordnet und durch die im Vorratsbehälter befindliche Schmelze umspült ist. Dadurch kann zwar im Ausgleichsbehälter befindliche Schmelze auf der Temperatur gehalten werden, welche die Schmelze aufweist, die sich in demjenigen Vorratsbehälterteil befindet, der den Ausgleichsbehälter umgibt, jedoch ist eine solche Anordnung auf die Verwendung einer elektrischen Heizung beschränkt. Dies hat den Nachteil, dass die
Erneuerung der Schmelze umso ungleichmässiger erfolgt, je höher die Säule der gestauten Schmelze und je kleiner deren Querschnitt ist. Wird eine Induktionsheizung verwendet, so kommt noch der Nachteil dazu, dass z.
B. beim Verguss von Aluminium die Anschlusskanäle der Induktionsheizanlage immer wieder gereinigt werden müssen, was erhebliche Zeit erfordert und dadurch einen Produktionsausfall der Anlage mit sich bringt. Mit der
Verwendung einer Widerstandsheizanlage ist wieder der Nachteil verknüpft, dass als Einbettungsmaterial in unmittelbarer Nähe der Heizdrähte besonders hochwertiges Material verwendet werden muss, was bei hohen Schmelzentemperaturen sehr grosse Schwierigkeiten verursacht. Der zuletzt beschriebenen Konstruktion ist ferner der Nachteil eigen, dass im Betrieb relativ viel Schmelze im Vorratsbehälter und im Ausgleichsbehälter vorhanden ist.
Bei Durchbrüchen der Vorrichtung oder bei Stillegung derselben müssen aber der Vorratsbehälter und der Ausgleichsbehälter zumeist entleert werden, um die nötigen Reparaturen durchführen zu können bzw. ein Einfrieren der Anlage zu vermeiden. Die vorhandene Schmelze muss zu Masseln vergossen werden und diese Schmelzenmenge beeinflusst nachteilig den Ausbringungsfaktor.
Es ist auch eine Schmelzkesselanlage für Spritzgussmaschinen bekanntgeworden (deutsche Patentschrift Nr. 510366), bei welcher der Vorschmelzkessel und die Druckkammer getrennt voneinander angeordnet sind und der die Druckkammer bildende Rohrkrümmer fest in dem ihn aufnehmenden Behälter eingebaut ist. Der zwischen dem Aussenmantel des Rohrkrümmers und der Behälterinnenwand verbleibende Hohlraum ist mit einem Bleischmelzbad gefüllt, welches zusammen mit einem an den Rohrkrümmer angeschlossenen Behälter für das zu vergiessende Aluminium von einem Brenner beheizt wird. Auch hier erfolgt somit die Erwärmung der zu vergiessenden Schmelze mittelbar, d. h. über die Erwärmung des Bleibades, und es gelten daher auch für diese Vorrichtung die oben angeführten Nachteile.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die geschilderten Nachteile der oben beschriebenen Konstruktionen bei Beibehaltung ihrer Vorteile zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass einerseits das im Betrieb in der Vorrichtung befindliche Schmelzenvolumen herabgesetzt wird, anderseits die Beheizung des im Ausgleichsbehälter befindlichen Schmelzenvolumens auf die zum jeweiligen Guss gewünschte Temperatur sichergestellt wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, dass der den Ausgleichsbehälter umgebende Raum schmelzenfrei und als Brennerraum ausgebildet ist, der von mindestens einem in diesen Raum weisenden Brenner direkt beheizt ist und von welchem zumindest ein Abgasabzug entlang der Wand des Vorratsbehälters geführt ist, wobei die Giessdüse den Brennerraum durchsetzt und an die Wand des Ausgleichsbehälters und die Wand des Brennerraumes dicht angeschlossen ist. Dadurch wird eine unmittelbare Beheizung des Ausgleichsbehälters und der Giessdüse sichergestellt, so dass die zu vergiessende Schmelze wirksam erwärmt und daher genau mit der gewünschten Giesstemperatur vergossen werden kann.
Zugleich wird durch die vom Brennerraum abströmenden Abgase die im Vorratsbehälter befindliche Schmelze erwärmt, so dass auch bei Anlagen, bei denen die zu vergiessende Schmelze schnell durch den Ausgleichsbehälter strömt und daher dort nur für eine kurze Zeitspanne erwärmt werden kann, die Einhaltung der gewünschten Giesstemperatur möglich ist. Ferner sind alle innenliegenden Bauteile der Vorrichtung leicht auswechselbar, ohne dass vorher eine den Ausgleichsbehälter umgebende Schmelzenmenge abgelassen werden muss.
Durch das Abgehen von einer Induktionsheizanlage als Wärmequelle wird die Vorrichtung sowohl für den
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Verguss von Metallschmelzen aller Art (z. B. Eisen, Aluminium, Messing usw. ) anwendbar, als auch für den
Verguss von Kunststoffschmelzen, für welche letztere eine Induktionheizanlage im allgemeinen nicht anwendbar ist.
Durch Verwendung mehrerer Brenner und zweckmässige Anordnung derselben lässt sich jede gewünschte Wärmeverteilung im Brennerraum erzielen. Da die vom Brennerraum abgeleiteten Abgase zur Beheizung der im Vorratsbehälter befindlichen Schmelze ausgenützt sind, ist auch bei einer grossen Stauhöhe der Schmelze eine ausreichende Erwärmung der im Vorratsbehälter befindlichen Schmelze sichergestellt, wobei sich zugleich ein günstiger Wirkungsgrad der Vorrichtung ergibt. Weiters wird der der eingangs beschriebenen bekannten
Vorrichtung eigene Vorteil gewährt, dass die in der Anlage befindliche Schmelzenmenge verhältnismässig gering ist, so dass bei einem Durchbruch der Anlage nur verhältnismässig geringe Schmelzenmengen aus der Anlage austreten bzw. bei einem Stillegen der Anlage nur eine verhältnismässig geringe Schmelzenmenge agbelassen werden muss.
Dadurch, dass der Brennerraum schmelzenfrei ist, wird auch die Ausbildung der Dichtstellen der den Brennerraum durchsetzenden Giessdüse erleichtert. Die Giessdüse braucht nunmehr nur mehr an der Verbindungsstelle zwischen dem Ausgleichsbehälter und der Giessdüse schmelzendicht ausgebildet zu werden, wogegen die Anschlussstelle der Giessdüse an die Vorratsbehälterwand nur mehr rauchdicht ausgebildet werden muss.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn sich gemäss einer Weiterbildung der Erfindung der Ausgleichsbehälter im wesentlichen horizontal durch den Brennerraum erstreckt und vorzugsweise in dessen Stirnwänden gehalten ist, wobei zumindest ein Brenner in der der Giessdüse benachbarten Stirnwand des Brennerraumes angeordnet ist. Dadurch wird eine besonders intensive Beheizung im Bereich der Giessdüse sichergestellt, also dort, wo die Schmelze die Vorrichtung verlässt. Dies ist bei empfindlichen Gussstücken besonders wichtig, bei denen es auf die genaue Einhaltung der Giesstemperatur besonders ankommt.
Besonders günstig ist es im Rahmen der Erfindung, wenn der in der Stirnwand angeordnete Brenner in Richtung der Längsachse des von einem Rohr gebildeten Ausgleichsbehälters weist. Ein so angeordneter Brenner wirkt symmetrisch auf den Ausgleichsbehälter ein, so dass eine ungleichmässige Aufheizung der im Ausgleichsbehälter befindlichen Schmelze vermieden wird. besondere Vorteile ergeben sich erfindungsgemäss, wenn der Vorratsbehälter doppelwandig ausgebildet ist, wobei die beiden Wände einen in sich geschlossenen, die Schmelze umgebenden Heizraum bilden, der von den Abgasen aus dem Brennerraum durchströmt ist. Durch den auf diese Weise gebildeten ringförmigen Heizraum wird eine gleichmässige Temperaturverteilung in allen Bereichen der im Vorratsbehälter gestauten Schmelze sichergestellt.
Gegebenenfalls können im Rahmen der Erfindung zusätzliche Brenner zur Beheizung des Heizraumes vorgesehen sein, wenn die Wärme der vom Brennerraum zugeleiteten Abgase allein nicht ausreicht.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung, und die Fig. 2, 3 und 4 stellen Schnitte nach den Linien II-II bzw. III-III bzw. IV-IV in Fig. 1 dar.
Die Vorrichtung weist einen Vorratsbehälter --1-- auf, der einen Vorratsraum --2-- abgrenzt, in dem die zu vergiessende Schmelze bis zu einem vorbestimmten Niveau --3-- aufgestaut wird und der gegebenenfalls oben durch einen Deckel abgeschlossen sein kann. Weiters besitzt die Vorrichtung einen Ausgleichsbehälter - -4--, welcher einen Ausgleichsraum --5-- begrenzt, der mit dem Vorratsraum --2-- über eine
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zugeleitet wird. Der Ausgleichsbehälter --4-- dient in bekannter Weise dazu, die über die Durchflussöffnung - aus dem Vorratsraum --2-- einströmende Schmelze zu beruhigen, so dass diese im wesentlichen
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Gussform-10-ausfüllt.
Das den Ausgleichsbehälter --4-- bildende Rohr liegt horizontal und ist an seinen beiden Enden in den
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12--eines Brennerraumes--13--gelagert,Zuleitungen-14, 15-für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, welche in in den Innenraum des Brennerraumes gerichtete Düsen münden und mit diesen zusammen Brenner-16, 17-bilden, durch die der Brennerraum --13-- beheizt wird.
Der Brennerraum --13-- umgibt den Ausgleichsbehälter-4- ringförmig und wird von der nach oben gerichteten Giessdüse --8-- durchsetzt, die an die Wand des Ausgleichsraumes --4-- und die zum Aufsetzen der Gussform-10--eben ausgebildete Deckwand-18-
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befindliche Schmelze, sondern auch die in der Giessdüse-8-befindliche Schmelze durch die im Brennerraum 13befindlichen heissen Gase erwärmt.
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--19,20-- vom Brennerraum --13-- zum Vorratsbehälter --1-- geführt, so dass der Vorratsbehälter --l-- durch die in diesen Abgasabzügen strömenden heissen Gase erwärmt wird.
Zweckmässig ist der Vorratsbehälter--l--durch eine Innenwand--21--und eine Aussenwand --22-- doppelwandig
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--2-- ringförmig--29-- des Heizraumes-23-gebildet, welche den Heizraum --23-- unmittelbar an den Brennerraum --13-- anschliesst.
Statt des ringförmigen Heizraumes--23--könnten auch mehrere entlang oder in der Wand des Vorratsbehälters --1--, insbesondere vertikal verlaufende Kanäle vorgesehen sein, die mit ihren oberen und unteren Enden an je einen um den Umfang des Vorratsbehälters--l--herumlaufenden Verteil-bzw.
Sammelkanal angeschlossen sind. Statt dieses oberen Sammelkanales könnte die Innenwand des Vorratsbehälters oberhalb des Schmelzenniveaus von Öffnungen durchsetzt sein, die die vertikalen Abgaskanäle mit dem ober der Schmelze liegenden Teil des Vorratsraumes verbinden, so dass die Abgase im Gegenstrom zur zufliessenden Schmelze oberhalb derselben dem Schmelzofen zugeleitet werden und dadurch eine Schutzgasatmosphäre für diese Schmelze bilden.
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Schmelze in die Hohlräume der Form --10-- drückt. Ist die Gussform--10--, welche z. B. eine Kokille sein kann, gefüllt, so wird der Stopfen--7--wieder abgesenkt und dadurch die Durchflussöffnung --6-geschlossen.
Die Gussform --10-- wird nun entleert oder durch eine neue Gussform --10-- ersetzt, und der Giessvorgang beginnt von neuem.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schwerkraftbetriebene Vorrichtung zum Giessen von Schmelzen, mit einem Vorratsbehälter, in dem die Schmelze aufgestaut wird, mit einem an den Vorratsbehälter über eine verschliessbare Durchflussöffnung angeschlossenen Ausgleichsbehälter, in dem die Schmelzenströmung beruhigt wird und der eine zur Gussform fahrende Giessdüse hat, und mit einer Heizvorrichtung für die im Vorratsbehälter und im Ausgleichsbehälter befindliche Schmelze, wobei die Heizvorrichtung einen Raum beheizt, der zumindest einen Teil des
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umgebende Raum schmelzenfrei und als Brennerraum (13) ausgebildet ist, der von mindestens einem in diesen Raum weisenden Brenner (16,17) direkt beheizt ist und von welchem zumindest ein Abgasabzug (19,20) entlang der Wand (21) des Vorratsbehälters (1) geführt ist, wobei die Giessdüse (8)
den Brennerraum (13) durchsetzt und an die Wand des Ausgleichsbehälters (4) und die Wand (18) des Brennerraumes (13) dicht angeschlossen ist.
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