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Technisches
Feld
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Zuführen von
geschmolzenem Metall, um zu jedem Zeitpunkt eine konstante Menge
an geschmolzenem Metall, wie etwa eine Aluminiumlegierung oder ähnliches,
von einem Halteofen für
geschmolzenes Metall einer Spritzguss-Maschine zuzuführen, in
welche das geschmolzene Metall eingefüllt und in dem Halteofen gelagert
wird, nachdem es in dem Metallschmelzofen verschmolzen wurde.
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Stand der
Technik
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Ein
konventionelles Zufuhrsystem für
geschmolzenes Metall ist so aufgebaut, dass das im Halteofen gehaltene
geschmolzene Metall durch ein Förderrohr
für geschmolzenes
Metall mittels einer elektromagnetischen Pumpe, die in dem Förderrohr eingesetzt
ist, welches sich vom Halteofen zur Spritzguss-Maschine erstreckt, vorwärts in eine
Spritzguss-Maschine gezwungen wird.
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Die
elektromagnetische Pumpe des konventionellen Zufuhrsystems kann,
wenn das geschmolzene Metall aus eisenfreiem Metall wie etwa einer Aluminiumlegierung
oder ähnlichem
besteht und unerwünscht
mit magnetischem Material wie etwa Eisen oder Ähnlichem vermischt wird, durch
den Teil des magnetischen Materials, der in das Innere der elektromagnetischen
Pumpe gesaugt wird, verstopft werden, was zu einem Ausfall der Pumpe
führt.
Da das in das Förderrohr
fließende
geschmolzene Metall nicht sofort aufgehalten werden kann, wenn die
Pumpe aussetzt, treten bei der Sicherstellung der Menge und der
konstanten Zufuhr des geförderten
geschmolzenen Metalls und daher (auch) bei den Produktionskosten
zusätzliche
Probleme auf. Die elektromagnetische Pumpe ist zudem teuer.
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Ein
System gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus der JP-A-8-10937 bekannt.
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In
Anbetracht der oben beschriebenen Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Zufuhrsystem für
geschmolzenes Metall zur Verfügung
zu stellen, das in der Lage ist, der Spritzguss-Maschine zu jedem
Zeitpunkt ohne die besagten Probleme stetig eine konstante Menge
an geschmolzenem Metall zu zuführen
und dadurch die Produktionskosten zu senken.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein System zur Zufuhr einer konstanten Menge geschmolzenen
Metalls zu einer Spritzguss-Maschine zur Verfügung gestellt, umfassend:
einen
abgedichteten Tiegel, der an einer Bodenseite des abgedichteten
Tiegels eine so vorgesehene Eintritts-Öffnung aufweist, dass sie nach
oben zu öffnen ist,
sowie eine Austritts-Öffnung,
wobei der abgedichtete Tiegel an einem vorab bestimmten Niveau innerhalb
des Halteofens für
das geschmolzene Metall angeordnet ist; ein Förderrohr für geschmolzenes Metall, welches
ein Ende aufweist, welches mit der Austritts-Öffnung kommuniziert, und dessen
anderes Ende mit einem Gießtor
der Spritzguss-Maschine kommuniziert; ein paar von Ventilen zum Öffnen und Verschließen der
Eintritts-Öffnung und
der Austritts-Öffnung;
verbunden mit jedem der Ventile; einen Niveau-Detektionsmechanismus
zum Detektieren eines oberen Grenzniveaus L1 und eines unteren Grenzniveaus
L2 des geschmolzenen Metalls innerhalb des Tiegels; ein Kontrollsystem
für den
inneren Druck, welches zum Anheben des inneren Drucks in dem Tiegel
durch Zufuhr eines inaktiven Gases sowie zum Absenken des inneren
Drucks in dem Tiegel durch Ablassen des einmal zur Kompression zugeführten inaktiven
Gases aus dem Tiegel angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Ende des Förderrohrs
sich in das Innere des Tiegels von einer Seitenwand an dem unteren
Ende des Tiegels erstreckt; die Austritts-Öffnung in dem einen Ende des
Förderohrs
so vorgesehen ist, dass sie parallel zu der Eintritts-Öffnung nach
oben zu öffnen
ist; die Ventile jeweils wie ein Stab geformt sind und parallel
innerhalb des Tiegels zum Öffnen
und Verschließen
des Tiegels durch die von den Ventil-Betätigungselementen ausgeführte vertikale
Bewegung angeordnet sind.
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Gemäß dem System
zur Zufuhr einer konstanten Menge geschmolzenen Metalls zu einer Spritzguss-Maschine
fällt das
durch die Eingangs-Öffnung
in das Innere des Tiegels eingelassene geschmolzene Metall vom oberen
Grenzniveau L1 durch den Druck des zugeführten Gases auf das untere
Grenzniveau L2 ab und wird dadurch vom Inneren des Tiegels durch
das Förderrohr
zur Ausgangs-Öffnung
befördert.
Deshalb kann zu jedem Zeitpunkt automatisch und stetig eine konstante Menge
an geschmolzenem Metall innerhalb des Halteofens für geschmolzenes
Metall zur Spritzguss-Maschine befördert werden. Wenn das geschmolzene Metall
aus eisenfreiem Metall wie etwa einer Aluminiumlegierung oder ähnlichem
besteht und unerwünscht
mit magnetischem Material vermischt wird, ist die Wahrscheinlichkeit,
dass die Innenseite des Förderrohrs
mit den Bestandteilen des magnetischen Materials verstopft wird
und, wie im Fall einer Verwendung der elektromagnetischen Pumpe,
das System ausfällt,
nicht gegeben, da das interne Drucksystem eingebaut ist, um das
geschmolzene Metall mithilfe des inaktiven Gases herein und heraus
zu lassen. Dies erleichtert die Produktion und reduziert deren Kosten.
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Gemäß diesem
System zur Zufuhr einer konstanten Menge geschmolzenen Metalls ist
ein Paar von Ventilen, die zum Öffnen
und Verschließen
der Eintritts-Öffnung
und der Austritts-Öffnung
in Nebeneinanderstellung und das Kontrollsystem des inneren Drucks
zum Absenken des inneren Drucks im Tiegel durch Ablassen des einmal
zur Kompression zugeführten
inaktiven Gases aus dem Tiegel vorgesehen, so dass wenn das Kontrollsystem
des inneren Drucks das Ablassen des inaktiven Gases aus dem Tiegel durch
ein Schalten des Schaltventils durchführt, das geschmolzene Metall
in dem Halteofen in einem Zustand, in dem das Ventil für die Austritts-Öffnung infolge
der Abwärtsbewegung
des Ventils geschlossen ist, durch die Eintritts-Öffnung in
den Tiegel zu fließen gezwungen
wird. Die vom Halteofen in den Tiegel fließende Menge an geschmolzenem
Metall kann deshalb so reguliert werden, dass sie eine konstante Menge
darstellt und auf diese Weise kann die aus dem Tiegel geförderte Menge
jedes Mal auf gleichem Niveau gehalten werden. In den primären Ausführungsformen
der Erfindung wird das einmal zur Kompression zugeführte inaktive
Gas an die Umgebungsluft ausgegeben.
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Gemäß dem vorliegenden
System zur Zufuhr einer konstanten Menge geschmolzenen Metalls zu
einer Spritzguss-Maschine ist des Weiteren ein Paar von Ventilen
in dem Tiegel parallel zueinander angeordnet und kann sich vertikal
in dem perfekt von der Umgebungsluft isolierten Tiegel bewegen,
d.h. dass der Tiegel absolut von dem geschmolzenen Metall in dem
mit der Umgebungsluft in Wirkverbindung stehenden Halteofen für geschmolzenes
Metall getrennt ist, und die an der unteren Seite des Tiegels vorgesehenen
Eintritts- und Austritts-Öffnungen
sind mittels der Ventile im Inneren des abgedichteten Tiegels geöffnet bzw.
geschlossen. Auf diese Weise kann das geschmolzene Metall die Austrittsöffnung passieren,
ohne dass Oxide eintreten können.
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Gemäß einer
Modifikation der vorliegenden Erfindung gibt das Kontrollsystem
für den
inneren Druck das einmal zur Kompression zugeführte inaktive Gas von dem Tiegel
ab, um den inneren Druck in dem Tiegel durch Zwangssaugen des einmal
zur Kompression zugeführten
inaktiven Gases aus dem Tiegel zu reduzieren, um hierdurch den Zutritt
des geschmolzenen Metalls in den Tiegel durch die Eintritts-Öffnung zu
ermöglichen.
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Gemäß dem modifizierten
System zur Zufuhr einer konstanten Menge geschmolzenen Metalls wird ein
Paar von Ventilen, von denen jedes die Eintritts- oder der Austritts-Öffnung des
Tiegels öffnet
und verschließt,
in Nebeneinanderstellung zur Verfügung gestellt, sowie ein Kontrollsystem
für den
inneren Druck zum Absenken des inneren Drucks in dem Tiegel durch
ein Zwangssaugen des einmal zur Kompression zugeführten inaktiven
Gases aus dem Tiegel. Zusätzlich
zu den Effekten der Modifikation, in der sich die Oberfläche des
Körpers
des in dem Halteofen gelagerten geschmolzenen Metalls verringert
und durch die Förderung
des Metalls aus dem Tiegel auf diese Weise absinkt, kann das obere
Grenzniveau L1 an der Innenseite des Tiegels deshalb immer in einer festgelegten
Position gehalten werden, so dass ein häufiges Auffüllen des Halteofens für geschmolzenes Metall
mit zusätzlichem
geschmolzenem Metall nicht notwendig ist, was zu einer praktischen
Verwendung der nachträglichen
Arbeit, geschmolzenes Metall aufzufüllen und dessen Bereitstellung
mit einer einheitlicheren Menge zu bewirken, führt.
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Gemäß den oben
genannten Aspekten umfassen in einem System zur Zufuhr einer konstanten Menge
geschmolzenen Metalls zu einer Spritzguss-Maschine die Ventil-Betätigungselemente
eine Betätigungsvorrichtung
für den
Flüssigkeitsdruck,
die an der oberen Seite des Tiegels mit einer Kolbenstange, die
mit dem stabförmigen
Ventil verbunden ist, angebracht ist.
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Gemäß dem vorliegenden
System zur Zufuhr einer konstanten Menge geschmolzenen Metalls zu
einer Spritzguss-Maschine ist des Weiteren ein Paar von Ventilen
in dem Tiegel parallel zueinander angeordnet und kann sich vertikal
in dem perfekt von der Umgebungsluft isolierten Tiegel bewegen,
d.h. dass der Tiegel absolut von dem geschmolzenen Metall in dem
mit der Umgebungsluft in Wirkverbindung stehenden Halteofen für geschmolzenes
Metall getrennt ist, und die an der unteren Seite des Tiegels vorgesehenen
Eintritts- und Austritts-Öffnungen
werden mittels der Ventile im Inneren des abgedichteten Tiegels
geöffnet
bzw. geschlossen. Auf diese Weise kann das geschmolzene Metall die
Austrittsöffnung passieren,
ohne dass Oxide eintreten können.
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Gemäß den obigen
Systemen zur Zufuhr einer konstanten Menge geschmolzenen Metalls
kann die Betätigungsvorrichtung
für den
Flüssigkeitsdruck als
Antriebsmittel des Ventils an der oberen Seite des Tiegels angebracht
und mit dem stabförmigen
Ventil verbunden werden, so dass das Antriebsmittel des Ventils
vereinfacht und verkleinert und kompakt gestaltet werden kann.
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Gemäß dem ersten
Aspekt und seiner Modifikation ist in den obigen Systemen im Weiteren
der Tiegel, das Ventil das Förderrohr
für geschmolzenes Metall
jeweils aus einem keramischen Material gefertigt.
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Da
der Tiegel, das Ventil und das Förderrohr für geschmolzenes
Metall gemäß diesem
System zur Zufuhr einer konstanten Menge geschmolzenen Metalls jeweils
aus keramischem Material gefertigt sind, weisen sie bei niedrigeren
Produktionskosten eine höhere
Hitzebeständigkeit
auf.
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Gemäß dem ersten
und zweiten Aspekt der obigen Systeme kann die Eintritts-Öffnung des
Tiegels an ihrer Außenseite
mit einem aus Keramik bestehendem Filter zur Entfernung von Verunreinigungsmaterialien
versehen sein.
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Gemäß diesem
System ermöglicht
das Anbringen des Filters an der Eintritts-Öffnung an der äußeren Seite
des Tiegels die Entfernung von Oxyden, Staub und anderen Partikeln,
die in dem geschmolzenen Metall im Halteofen enthalten sind, und
nur die Förderung
von geschmolzenem Metall, das von guter Qualität ist, zur Spritzguss-Maschine
wird gewährleistet.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Um
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen und um zu zeigen, wie sie
umgesetzt werden kann, wird nun auf die Zeichnungen verwiesen, die
lediglich Beispiele darstellen, in welchen:
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1 eine
Aufriss-Seitenansicht in einem längs
verlaufenden Schnitt des Zufuhrsystems für geschmolzenes Metall der
ersten spezifischen Ausformung der Erfindung ist;
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2 ein
vergrößerter Abschnitt
eines Teils des in 1 gezeigten Zufuhrsystems für geschmolzenes
Metall ist;
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3 eine
Aufriss-Seitenansicht in längs verlaufendem
Schnitt des Zufuhrsystems für
geschmolzenes Metall der zweiten spezifischen Ausformung der Erfindung
ist; und
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4 ein
vergrößerter Abschnitt
einer Ausführungsform
des Niveau-Detektionsmechanismus ist.
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Detaillierte
Beschreibung
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Die
erste in 1 gezeigte spezifische Ausformung
des Zufuhrsystems für
geschmolzenes Metall stellt eine Nutzung in dem besonderen Fall
dar, dass der Spritzguss-Maschine geschmolzenes Metall, speziell
eine Aluminiumlegierung zugeführt
wird. 2 zeigt den vergrößerten Abschnitt eines Teils der
ersten spezifischen Ausformung Form. Die Ziffer 1 verweist
in diesen Figuren auf einen hohlen Zylinder, der sich nahe dem Boden
des Tiegels befindet, der eine Eintritts-Öffnung 2 und
eine Austritts-Öffnung 3 an
der auf den Boden bezogenen Position aufweist. Der aus Keramik hergestellte
Tiegel 1 ist an einem vorab bestimmten Niveau senkrecht innerhalb eines
Halteofens 5 in offener Bauart für geschmolzenes Metall angeordnet,
während
das obere Ende 1a des Tiegels 1 durch einen die
notwendigen Erfordernisse für
solch eine Nutzung erfüllenden
Stützbock 4 aus
hitzebeständigem
Material in einem abgedichteten Zustand gestützt wird, und der Rest des
Tiegels 1 ist an dem Stützbock 4 aufgehängt. Der
Halteofen 5 beinhaltet einen aus einer Aluminiumlegierung
bestehenden Körper
aus geschmolzenem Metall 6, der im Wesentlichen innerhalb
des Ofens gelagert ist und von einem Metallschmelzofen zugeführt wird.
Auf diese Weise wird der Tiegel 1 wie in 1 gezeigt,
in den Metallkörper
eingetaucht.
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Die
Ziffer 7 verweist auf ein aus Keramik gefertigtes Förderrohr
für geschmolzenes
Metall, dessen eines Ende mit der Austritts-Öffnung 3 des Tiegels 1 in
Wirkverbindung steht und dessen anderes Ende derart angepasst ist,
dass es mit dem (nicht gezeigten) Gießtor der Spritzguss-Maschine
in Wirkverbindung steht. Das Förderrohr 7 weist
drei Abschnitte auf, d.h. einen vertikalen Abschnitt 7a,
der sich vertikal aus der Austritts-Öffnung entlang der Außenseite des
Tiegels 1 erstreckt, einen Biegungsabschnitt 7b, der
durch den Stützbock 4 verläuft und
dort abgestützt
wird, sowie einen horizontalen Abschnitt 7c, der horizontal
von dem Biegungsabschnitt zur Spritzguss-Maschine M verläuft. Ein
freies Ende 7d des horizontalen Abschnitts 7c ist
derart angepasst, dass es auf das Gießtor der Spritzguss-Maschine
gepresst werden kann. Übrigens
ist ein in den Zeichnungen weg gelassenes Heizgerät an dem
Förderrohr 7 angebracht,
so dass das geschmolzene Metall des Tiegels 1 mit der geeigneten
Temperatur zugeführt
werden kann.
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Die
Ziffer 8 verweist auf ein Ventil zum Öffnen und Verschließen der
Eintritts-Öffnung 2 des
Tiegels 1, das infolge einer senkrechten Bewegung durch
einen ausgeführten
Hub der Betätigungsvorrichtung 9 für den Flüssigkeitsdruck
als Mittel der Betätigung
des Ventils 1 dient. Das Ventil 8 ist aus Keramik
gefertigt und umfasst, wie in 2 gezeigt, eine
Ventilspreitze 8a, die am unteren Ende abgerundet ist,
und einen Ventilstab 8b, der im Inneren hohl ist. Die Betätigungsvorrichtung 9 für den Flüssigkeitsdruck
ist an dem Stützbock 4 angebracht
und deren Kolbenstange 9a ist in den Stützbock 4 eingeführt, um
auf eine abgedichtete Weise auf und ab gleiten zu können und
ist in der Innenseite des Stützbocks 4 mit dem
Ventilstab 8b verbunden. Auf diese Weise verursacht der
Verlängerungsvorgang
(die Ausdehnung) der Betätigungsvorrichtung 9 eine
Abwärtsbewegung des
Ventilstabs 8b, um die Ventilspreitze 8a mit der Eintritts-Öffnung 2 in
einen festen Eingriff zu bringen, was zu einem Verschließen der
Eintritts-Öffnung 2 führt. Dementsprechend
verursacht der Verkürzungsvorgang
(Zurücknahme)
der Betätigungsvorrichtung 9 eine
Aufwärtsbewegung
des Ventilstabs 8b, um die Ventilspreitze 8a von
der Eintritts-Öffnung 2 zu
lösen,
was zu einer Öffnung
der Eintritts-Öffnung 2 führt.
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In
der in den Zeichnungen illustrierten Ausführungsform ist die Eintritts-Öffnung 2 an
der unteren Seite des Tiegels 1 auf nach unten offene Weise aufgebaut,
während
das Ventil 8 zum Öffnen
und Verschließen
der Eintritts-Öffnung 2 derart
angeordnet ist, dass es sich innerhalb des Tiegels 1 vertikal
bewegt. In einer (keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung
bildenden) Modifikation ist es jedoch möglich, dass die Eintritts-Öffnung 2 auf
solche?) Weise konfiguriert ist, dass sie in einem hohlen Vorsprung nach
oben offen ist, die sich lateral von einem Teil des Bodens des Tiegels 1 ausdehnt,
während
das Ventil 8 zum Öffnen
und Verschließen
der Eintritts-Öffnung 2 so
angeordnet ist, dass es sich vertikal an der Außenseite des Tiegels 1 bewegt.
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Die
Ziffer 10 verweist auf einen Niveau-Detektierungsmechanismus zum Detektieren
des oberen Grenzniveaus L1 und des unteren Grenzniveaus L2 des im
Tiegel 1 befindlichen geschmolzenen Metalls. Das obere
Grenzniveau L1 bezieht sich auf die Oberfläche des sich zum Zeitpunkt
des Startens der Zuführung
des geschmolzenen Metalls zu der Spritzguss-Maschine in dem Tiegel 1 befindenden
geschmolzenen Metalls und neigt sich (durch die Schwerkraft), um
mit dem Oberflächenniveau
Lo des sich in dem Halteofen 5 und außerhalb des Tiegels 1 befindenden
Körpers
des geschmolzenen Metalls identisch zu werden. Das untere Grenzniveau
L2 bezieht sich dementsprechend auf die Oberfläche des sich zum Zeitpunkt
der Beendigung der Zuführung des
geschmolzenen Metalls zu der Spritzguss-Maschine in dem Tiegel 1 befindenden
geschmolzenen Metalls. In dem Niveau-Detektierungsmechanismus 10,
der in 4 als ein besonderes Beispiel gezeigt wird, ist:
ein Flanschelement 12 auf dem Stützbock 4 durch ein
Plattenstück 11 fixiert,
das sich genau über dem
Tiegel 1 befindet, sowie eine Führungshülse 13, die vertikal
angeordnet und an dem Stützbock 4 befestigt
ist und das Plattenstück 11 und
das Flanschelement 12 durchstößt und ein verlängerter
Fließschaft 14 ist
derart angeordnet, dass er sich durch die Führungshülse 13 erstreckt,
während
das untere und das obere Ende des Fließschafts 14 jeweils
mit einem Schwimmer 15 und einem Detektionselement 16 versehen
ist. Eine transparente zylindrische Abdeckung 17, deren
oberes Ende verschlossen ist, ist vertikal angeordnet und auf dem
Flanschelement 12 fixiert, um den sich aufwärts erstreckenden
Abschnitt des Fließschafts 14 und
auch das Detektionselement 16 zu bedecken. In der äußeren Seite
der zylindrischen Abdeckung 17 sind photoelektrische Schalter 18 und 19 als
Detektionsmittel der Detektionselemente 16 an dem oberen
und unteren Niveau vorgesehen, um in ihren eigenen Niveaupositionen
einstellbar zu sein, und die Schalter umfassen jeweils ein aus einem
Lichtprojektor 18a, 19a und einem Lichtempfänger 18b und 19b bestehendes
Paar.
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Der
photoelektrische Schalter 18 an der oberen Seite kann auf
diese Weise mittels des Detektionselements 16 das obere
Grenzniveau L1 und der photoelektronische Schalter 19 an
der unteren Seite kann mittels des Detektionselements 16 das untere Grenzniveau
Lo des geschmolzenen Metalls im Tiegel detektieren.
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Das
oben beschriebene Plattenstück 11,
das Flanschelement 12, die Führungshülse 13, der Fließschaft 14,
der Schwimmer 15, das Detektionselement 16 und
die zylindrische Abdeckung 17 sind jeweils aus Keramik
gefertigt. Die Verwendung der Detektionsmittel des Detektionselements 16 ist
nicht auf den photoelektrischen Schalter begrenzt, sondern kann
auch in anderen Schaltern wie einem Näherungsschalter verwendet werden.
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Der
oben beschriebene Niveau-Detektierungsmechanismus 10 ist übrigens
gemäß seiner Bauart
ein Schwimmer, kann aber auch optischer Bauart sein, um die Oberfläche des
geschmolzenen Metalls 6 in dem Tiegel 1 mittels
Laserstrahlen direkt zu messen, oder kann gemäß seiner Bauart eine Niveau-Kapazitätslehre
sein.
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Die
Ziffer 20 in 1 verweist auf ein Kontrollsystem
für den
inneren Druck, das zum Anheben des inneren Drucks durch Zufuhr des
inaktiven Gases (Stickstoffgas oder Trockenluft reagieren schwer mit
dem geschmolzenen Metall) in dem Tiegel 1 sowie zum Absenken
des inneren Drucks in dem Tiegel 1 durch Ablassen des einmal
zur Kompression zugeführten
inaktiven Gases zu der Umgebungsluft angepasst ist. Das Kontrollsystem 20 des
inneren Drucks umfasst eine Gaszuführungsquelle 22, die
einen Tank zur Lagerung eines inaktiven Gases und eine Gas-Zufuhrpumpe
beinhaltet und die mittels einer Führungslinie 23 mit
einem Gasführungsrohr 21 (siehe 1),
welches in dem Plattenstück 11 und
in dem Stützbock 4 angebracht
ist, verbunden ist, um mit der Innenseite des Tiegels 1 zu
kommunizieren. In die Führungslinie 23 sind
ein Druck-Einstellungsventil 24 und ein elektromagnetisches
Schaltventil 25 eingebracht. Das elektromagnetische Schaltventil 25 ist
mit der (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Kontrolleinheit der
Betätigungsvorrichtungen 9 und 39 des
Flüssigkeitsdrucks
und den photoelektronischen Schaltern 18 und 19 Niveau-Detektionsmechanismus 10 elektrisch
verbunden. Eine elektronische Kontrolle nach Bauart eines Druck-Kontrollventils kann,
falls gewünscht,
für das
Druck-Einstellungsventil 24 zur Änderung des inneren Drucks
in dem Tiegel 1 verwendet werden.
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Auf
diese Weise wird zum Anheben des inneren Drucks in dem Tiegel 1 durch
Zuführen
eines inaktiven Gases das Schaltventil 25 betätigt, um
das Gas von der Gaszuführungsquelle 22 zu
dem Gasführungsrohr 21 fließen zu lassen.
Dementsprechend wird zum Absenken des inneren Drucks in dem Tiegel 1 das
Schaltventil 25 betätigt,
um den Gasfluss von der Gaszuführungsquelle 22 zu
unterbrechen und lässt
das Gasführungsrohr 21 über einen Gas-Ablassungsweg
mit der Umgebungsluft in Wirkverbindung stehen. Die Einstellung
des inneren Drucks in dem Tiegel 1 wird durch das Druck-Einstellungsventil 24 durchgeführt. Als
Gaszuführungsquelle 22 kann übrigens
auch ein mit inaktivem Gas befüllter
Hochdruckzylinder verwendet werden.
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In
der Eintritts-Öffnung 2 des
Tiegels 1 ist an deren Außenseite ein aus Keramik hergestellter
Filter 26 zur Entfernung von Verunreinigungsmaterialien wie
Oxyden, Staub und anderen im geschmolzenen Metall 6 in
dem Halteofen 5 enthaltenen Materialen angebracht. Wie
in 2 zu sehen, ist der Filter 26 kastenförmig, halbkugelförmig oder
in einer anderen gewünschten
Form ausgeformt und ist mit ungefähr 10 bis 60 Maschen porös. Die Anbringung
des Filters 26 wird durch ein Eingreifen eines oberen Kragenabschnitts 26a des
Filters 26 in einen Biegevorsprung 27, der an
der Außenseite
des Bodens des Tiegels 1 vorgesehen ist, durchgeführt. Der
Filter 26 wird, wenn Bedarf besteht, verwendet, ist aber
nicht essentiell notwendig.
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Das
oben beschriebene Förderrohr 7 steht mit
einem horizontalen Verschiebungsmechanismus 28 einer Betätigungsvorrichtung
für den
Flüssigkeitsdruck
in Wirkverbindung, um sich zusammen mit dem Tiegel 1 in
horizontaler Richtung zu bewegen. Der horizontale Verschiebungsmechanismus
ist insbesondere wie in den 1 und 2 so
aufgebaut, dass Paare von rechten und linken Rädern 32, die durch
Klammern 31 an dem Stützbock 4 befestigt sind,
auf rechten und linken horizontalen Führungsschienen 30a rollen
können,
die an dem Stützrahmen 30 an
der rechten und linken Seite horizontal von beiden lateralen Seiten
des oberen Endes des Basisrahmens 29 nahe an dem Halteofen 5 aufrecht
stehend hervorstehen, und dass eine an dem Basisrahmen 29 befestigte
Betätigungsvorrichtung 33 für den Flüssigkeitsdruck
durch eine Kolbenstange 33a und eine Verbindungsstange 33b mit
dem Stützbock 4 verbunden
ist. Die teleskopische Tätigkeit
der Betätigungsvorrichtung
für den
Flüssigkeitsdruck
ermöglicht
es dem Tiegel 1 und dem Förderrohr 7, sich integral
mit dem Stützbock 4 längs verlaufend
in eine horizontale Richtung zu bewegen und dadurch kann das Eingreifen
des freien Endes 7d des Förderrohrs 7 in das (nicht
gezeigte) Gießtor
der Spritzguss-Maschine M mittels Druck gesichert werden.
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Die
Ziffer 38 verweist auf ein Ventil zum Öffnen und Verschließen der
Austritts-Öffnung 3 des Tiegels 1 infolge
einer senkrechten Bewegung einer Flüssigkeits-Betätigungsvorrichtung 39.
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Das
aus Keramik gefertigte Ventil 38 für die Austritts-Öffnung 3 ist dem Ventil 8 für die Eintritts-Öffnung 2 ähnlich und
umfasst, wie in 5 zu sehen ist, eine
Ventilspreitze 38a, die an dem unteren Ende abgerundet
ist und einen Ventilstab 38b. Die Betätigungsvorrichtung für den Flüssigkeitsdruck 39 ist
neben der Betätigungsvorrichtung
für den
Flüssigkeitsdruck 9 für das Eintrittsventil 8 an
dem Stützbock 4 angebracht
und dessen Kolbenstange 39a ist in den Stützbock 4 eingeführt, um
in einer abgedichteten Weise innerhalb des Stützbocks 4 gleiten
zu können.
Auf diese Weise verursacht der Verlängerungsvorgang (der Abschnitt)
der Betätigungsvorrichtung 39 eine
Abwärtsbewegung
des Ventilstabs 38b, um die Ventilspreitze 38a mit
der Austritts-Öffnung 3 in einen
festen Eingriff zu bringen, was zu einem Verschließen der
Austritts-Öffnung 3 führt. Dementsprechend
verursacht der Verkürzungsvorgang
der Betätigungsvorrichtung 39 eine
Aufwärtsbewegung
des Ventilstabs 38b, um die Ventilspreitze 38a von
der Austritts-Öffnung 13 zu
lösen,
was zu einer Öffnung der
Austritts-Öffnung 3 führt.
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Das
wie oben beschrieben konstruierte Zufuhrsystem für geschmolzenes Metall bewirkt
im Betrieb in einer Situation, in der die Eintritts-Öffnung 2 des
Tiegels 1 in eine offene Position infolge der Aufwärtsbewegung
des Eintrittsventils 8 gesetzt ist, während die Austritts-Öffnung 3 des
Tiegels 1 in einer geschlossenen Position infolge der Abwärtsbewegung
des Austrittventils 38 eingestellt ist, eine Wirkverbindung
mit der Umgebungsluft durch das Kontrollsystem 20 für den inneren
Druck, und die Innenseite des Tiegels 1 wird durch das
Kontrollsystem 20 für
den inneren Druck zu einer Wirkverbindung mit der Umgebungsluft
veranlasst, so dass das geschmolzene Metall 6 in dem Halteofen 5 durch
die Eintritts-Öffnung 2 in
das Innere des Tiegel 1 fließt und bis zum oberen Grenzniveau
L1 ansteigt, welches von dem Niveau-Detektionsmechanismus 10 detektiert
wird. Mit dem Anstieg des geschmolzenen Metalls innerhalb des Tiegels 1 steigt
der Schwimmer 15 an der Oberfläche des geschmolzenen Metalls und
auch das Detektionselement 16 durch den Fließschaft 14 an.
Wenn das Detektionselement 16 auf eine Position in Bezug
auf das obere Grenzniveau L1 ansteigt, misst das Detektionselement 16 dies
mittels des photoelektrischen Schalters 18.
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Das
Messsignal von dem photoelektrischen Schalter 18 veranlasst
zu diesem Zeitpunkt das Ausführen
einer Verlängerungsbewegung
durch die Betätigungsvorrichtung
für den
Flüssigkeitsdruck,
um das Ventil 38 zum Verschließen der Eintritts-Öffnung 2 abwärts zu bewegen,
und veranlasst auch das Ausführen
einer Verlängerungsbewegung
durch die Betätigungsvorrichtung 39 für den Flüssigkeitsdruck, um
das Ventil 38 zum Öffnen
der Austritts-Öffnung 3 zu
bewegen. Das Kontrollsystem 20 für den inneren Druck wird zur
gleichen Zeit aktiviert, um das inaktive Gas durch das Gasführungsrohr 21 in
das Innere des Tiegels 1 zu zuführen. Das geschmolzene Metall
innerhalb des Tiegels 1 wird dadurch unter Druck gesetzt
und veranlasst, durch die Austritts-Öffnung 3 in das Förderrohr 7 zu
fließen.
Dann fällt
die Oberfläche des
geschmolzenen Metalls innerhalb des Tiegels 1 auf das untere
Grenzniveau L2 ab und auch das Detektionselement 16 fällt auf
eine Position in Bezug auf das untere Grenzniveau L2 ab, das von
dem photoelektrischen Schalter 19 gemessen wird. Das Messsignal
von dem photoelektrischen Schalter 19 veranlasst zu diesem
Zeitpunkt die Betätigungsvorrichtung 9 für den Flüssigkeitsdruck
zu einer Verkürzungsbewegung,
um das Ventil 8 zum Öffnen
der Eintritts-Öffnung 2 aufwärts zu bewegen,
und veranlasst auch den photoelektrischen Schalter 39 zu
einer Verlängerungsbewegung,
um das Ventil 38 zum Verschließen der Austritts-Öffnung 3 zu
bewegen. Zur gleichen Zeit wird das Kontrollsystem 20 für den Flüssigkeitsdruck aktiviert,
um das einmal zur Kompression zugeführte inaktive Gas aus dem Tiegel 1 durch
das Gasführungsrohr 21 und
den Gas-Ablassungsweg abzulassen, der von dem Schaltventil 25 zu
der Umgebungsluft ausgeformt wird. Dadurch fließt das sich in dem Halteofen
befindende geschmolzene Metall in den Tiegel 1. Diese Verfahren
werden regelmäßig wiederholt.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Zufuhrsystem für
geschmolzenes Metall wird das geschmolzene Metall innerhalb des
Tiegels 1, das wie oben beschrieben durch das inaktive
Gas, das dem Tiegel 1 zugeführt wird, unter Druck gesetzt
wird und von dem oberen Grenzniveau L1 zu dem unteren Grenzniveau L2
abfällt,
durch das Förderrohr 7 durch
eine spezifizierte Menge, die äquivalent
zu der Differenz des Produkts zwischen den beiden Grenzniveaus L1,
L2 und dem Abschnittsbereich der Innenseite des Tiegels 1 ist,
zugeführt.
Die Wiederholung der obigen Verfahren ermöglicht im Ergebnis die Zuführung des geschmolzenen
Metalls in einer proportional zu der Anzahl der Wiederholungen stehenden
Menge. Die Menge des zugeführten
geschmolzenen Metalls ist wie gewünscht durch eine vertikale Änderung
der Position der photoelektrischen Schalter 18 und 19 der oberen
und unteren Seite des Niveau-Detektionsmechanismus
einstellbar. In diesem Fall können
eine oder auch beide der photoelektrischen Schalter 18 und 19 an
den oberen und unteren Seiten verändert werden.
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Wenn
das geschmolzene Metall in dem Tiegel 1 auf das untere
Grenzniveau L2 absinkt und das Detektionssignal das Kontrollsystem 20 für den Druck
aktiviert, um das einmal zur Kompression zugeführte Gas durch Schalten des
Schaltventils 25 aus dem Tiegel 1 abzulassen,
wird das geschmolzene Metall in dem vorliegenden Zufuhrsystem für geschmolzenes
Metall in dem Halteofen 5 gezwungen, in einem Zustand,
in dem das Ventil 38 für
die Austritts-Öffnung 3 infolge
der Abwärtsbewegung
des Ventils 38 verschlossen ist, durch die Eintritts-Öffnung 2 in
den Tiegel 1 zu fließen.
Die Flussmenge des geschmolzenen Metalls vom Halteofen 5 kann dementsprechend
quantitativ reguliert werden. Es ist beispielsweise unwahrscheinlich,
dass ein Teil des in den Tiegel 1 geflossenen geschmolzenen
Metalls durch die Austritts-Öffnung 3 des
Tiegels 1 entweicht.
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Die
zweite, in 3 gezeigte spezifische Ausformung
des Zufuhrsystems für
geschmolzenes Metall der Erfindung unterscheidet sich von der oben beschriebenen
ersten Ausformung darin, dass ein Kontrollsystem 40 für den inneren
Druck vorgesehen und angepasst ist, um (auch) den inneren Druck
in dem Tiegel 1 durch ein Zwangssaugen des einmal zur Kompression
zugeführten
inaktiven Gases aus dem Tiegel 1 zu reduzieren. Außer im Hinblick
hierauf ist die dritte spezifische Ausformung genau wie die zweite
spezifische Ausformung aufgebaut. Deshalb wird auf die gleichen Bestandteilelemente
mit den gleichen Referenzziffern verwiesen und eine Beschreibung
dieser Elemente wird unterlassen.
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Das
Kontrollsystem 40 für
den inneren Druck umfasst insbesondere und wie in 3 gezeigt
einen Gastank 34 zum Lagern des inaktiven Gases und eine
Gaszufuhrpumpe 35 zum Zuführen des Gases innerhalb des
Tanks 34 zur Gasführung,
sowie ein Rohr 21, mit dem der Tank 34 und die
Pumpe 35 beide mittels einer Führungslinie 36 verbunden
sind. In die Führungslinie 36 sind
ein Druck-Einstellungsventil 37 und ein elektromagnetisches
Schaltventil 41 eingebracht. Das elektromagnetische Schaltventil 41 und
der Gastank 34 sind im Weiteren mittels einer Umgehungslinie 42 verbunden,
in welcher eine Saugpumpe 43 und ein Druck-Einstellungsventil 33 eingebracht
ist. Das elektromagnetische Schaltventil 41 ist elektrisch
mit einer (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Kontrolleinheit für jede der
Betätigungsvorrichtungen 9 und 39 des
Flüssigkeitsdrucks
und den photoelektrischen Schaltern 18 und 19 des
Niveau-Detektionsmechanismus 10 verbunden.
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Auf
diese Weise wird, um den inneren Druck in dem Tiegel 1 durch
ein Zuführen
des inaktiven Gases anzuheben, das Schaltventil 41 betätigt, um
die Umgehungslinie 42 abzutrennen und das Gas von der Gaszufuhrpumpe 35 zu
dem Gasführungsrohr 21 fließen zu lassen.
Um dem inneren Druck in dem Tiegel 1 abzusenken, wird dementsprechend
das Schaltventil 41 betätigt,
um den Gasfluss von der Gaszufuhrpumpe 35 zu dem Gasführungsrohr 21 zu unterbrechen
und die Umgehungslinie 42 zu öffnen. Die Einstellung des
inneren Drucks in dem Tiegel 1 wird durch die Druck-Einstellungsventile 37 und 44 ausgeführt.
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Im
Betrieb des wie oben konstruierten Zufuhrsystems für geschmolzenes
Metall wird das Innere des Tiegels 1 in einer Situation,
in der sich die Eintritts-Öffnung 2 des
Tiegels 1 infolge der Aufwärtsbewegung des Eintrittsventils 8 in
einer offenen Position befindet, während sich die Austritts-Öffnung 3 des Tiegels 1 infolge
der Abwärtsbewegung
des Austrittsventils 38 in einer geschlossenen Position
befindet, durch das Kontrollsystem 40 für den inneren Druck nach außen gesaugt,
so dass das in dem Halteofen 5 befindliche geschmolzene
Metall 6 durch die Eintritts-Öffnung 2 in das Innere
des Tiegels 1 fließt
und bis auf das obere Grenzniveau L1 ansteigt, welches von dem Niveau-Detektionsmechanismus 10 detektiert
wird. Mit dem Anstieg des geschmolzenen Metalls innerhalb des Tiegels 1 steigt
insbesondere der Schwimmer 15 auf der Oberfläche des
geschmolzenen Metalls und auch das Detektionselement 16 durch
den Fließschaft 14 an.
Wenn das Detektionselement 16 bezogen auf die Position
des oberen Grenzniveaus L1 ansteigt, wird es von dem photoelektrischen
Schalter 18 ausgemessen.
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Das
Messsignal von dem photoelektrischen Schalter 18 veranlasst
zu diesem Zeitpunkt die Betätigungsvorrichtung 9 für den Flüssigkeitsdruck
zu einer Verlängerungsbewegung
(Ausdehnung), um durch eine Abwärtsbewegung
des Ventils 8 die Eintritts-Öffnung 2 zu verschließen, und
veranlasst auch die Betätigungsvorrichtung 39 für den Flüssigkeitsdruck
zu einer Verkürzungsbewegung
(Rücknahme), um
durch eine Aufwärtsbewegung
des Ventils 38 die Austritts-Öffnung 3 zu öffnen. Zur
gleichen Zeit wird das Kontrollsystem 40 für den inneren
Druck aktiviert, um das inaktive Gas durch das Gasführungsrohr 21 in
das Innere des Tiegels 1 zuzuführen. Dadurch wird das geschmolzene
Metall innerhalb des Tiegels 1 unter Druck gesetzt und
veranlasst, durch die Austritts-Öffnung 3 in
das Förderrohr 7 zu
fließen.
Dann sinkt die Oberfläche
des geschmolzenen Metalls innerhalb des Tiegels 1 auf das
untere Grenzniveau L2 ab und das Detektionselement 16 sinkt
auch bezogen auf eine Position des unteren Grenzniveaus ab, die
von dem photoelektrischen Schalter 19 ausgemessen wird.
Das Messsignal des photoelektrischen Schalters 19 veranlasst
zu diesem Zeitpunkt die Betätigungsvorrichtung 9 für den Flüssigkeitsdruck
zu einer Verkürzungsbewegung (Rücknahme),
um die Eintritts-Öffnung 2 durch
eine Aufwärtsbewegung des
Ventils 8 zu öffnen,
und veranlasst auch die Betätigungsvorrichtung 39 für den Flüssigkeitsdruck
zu einer Verlängerungsbewegung
(Ausdehnung), um die Austritts-Öffnung 3 durch
eine Abwärtsbewegung des
Ventils 38 zu verschließen. Das Kontrollsystem 40 für den inneren
Druck wird zur gleichen Zeit aktiviert, um das einmal zur Kompression
in den Tiegel 1 zugeführte
inaktive Gas abzulassen oder durch das von dem Schaltventil 41 geöffnete Gasführungsrohr 21 und
die Umgehungslinie 42 in den Gastank 34 zurück zu führen. Dadurch
fließt
das in dem Halteofen 5 befindliche geschmolzene Metall
in den Tiegel 1. Diese Verfahren werden regelmäßig wiederholt.
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Gemäß dem oben
beschriebenen System zur Zufuhr von geschmolzenem Material wird
das im Tiegel 1 befindliche geschmolzene Metall, das, wie oben
beschrieben durch das in den Tiegel 1 zugeführte inaktive
Gas unter Druck gesetzt wird und von dem oberen Grenzniveau L1 auf
das untere Grenzniveau L2 abfällt,
durch das Förderrohr 7 durch
eine spezifizierte Menge, die äquivalent
zu der Differenz des Produktes zwischen den beiden Grenzniveaus L1
und L2 und dem Abschnittsbereich im Inneren des Tiegels 1 zugeführt. Die
Wiederholung der obigen Verfahren ermöglicht im Ergebnis die Förderung
des geschmolzenen Metalls in einer proportional zu der Anzahl der
Wiederholungen stehenden Menge. Die geförderte Menge des geschmolzenen
Metalls ist, ähnlich
wie im Betrieb der ersten und zweiten spezifischen Ausformung, durch
eine vertikale Änderung der
Position des oberen und unteren photoelektrischen Schalters 18 und 19 des
Niveau-Detektionsmechanismus
wie gewünscht
einstellbar. In diesem Fall können
eine oder auch beide der photoelektrischen Schalter 18 und 19 an
den oberen und unteren Seiten verändert werden.
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In
dem vorliegenden Zufuhrsystem für
geschmolzenes Metall ist speziell das Ventil 8 für die Eintritts-Öffnung 2 und
das Ventil 38 für
die Austritts-Öffnung 38 vorgesehen,
wie auch das Kontrollsystem 40 für den inneren Druck angepasst
ist, um den inneren Druck in dem Tiegel 1 durch ein Zwangssaugen
des einmal zur Kommpression in den Tiegel 1 zugeführten inaktiven
Gases zu reduzieren. Wenn die Oberfläche Lo eines Körpers des
in dem Halteofen 5 gelagerten geschmolzenen Metalls 6 durch
die Förderung
des geschmolzenen Metalls aus dem Tiegel 1 absinkt, so
dass ein regelmäßiges Auffüllen des Halteofens 5 für geschmolzenen
Metall mit zusätzlichem
geschmolzenen Metall nicht notwendig ist, was dementsprechend zu
einer praktischen Verwendung der Nachtragsarbeit, geschmolzenes
Metall aufzufüllen
und der Bereitstellung einer einheitlicheren Menge führt.
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Die
oben beschriebenen spezifischen Ausformungen sind beispielhaft für die Anwendung
und sind hauptsächlich
auf den Fall gerichtet, dass aus Aluminium bestehendes geschmolzenes
Metall zugeführt
wird; sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Es ist beispielsweise
möglich,
diese Systeme auf Fälle
anzuwenden, bei denen Magnesium oder andere als geschmolzenes Metall
verwendet werden. In dem Fall, dass Magnesium als geschmolzenes
Metall verwendet wird, können
der Tiegel, die Ventile und das Förderrohr aus Eisen hergestellt
sein.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, eine
innerhalb des Halteofens für
geschmolzenes Metall befindliche konstante Menge an geschmolzenem
Metall der Spritzguss-Maschine automatisch und stetig zugeführt werden.
Wo das geschmolzene Metall aus eisenfreien Metallen wie einer Aluminiumlegierung oder ähnlichem
besteht und mit magnetischem Material vermischt wird, besteht keine
Wahrscheinlichkeit, dass das Innere des Zufuhrsystems durch das
magnetische Material verstopft wird und das System ausfällt, wie
im Fall der Verwendung einer elektromagnetischen Pumpe, da das Kontrollsystem
für den
inneren Druck integriert ist, um das geschmolzene Metall mit Hilfe
des inaktiven Gases herein und heraus zu lassen. Dies ermöglicht eine
Produktion mit relativ reduzierten Kosten. Die Verwendung eines
inaktiven Gases verhindert die Bildung von Oxyden an der Oberfläche des
geschmolzenen Metalls im Tiegel.
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Es
ist außerdem
nicht erforderlich, Wärme zur
Sicherstellung der Temperatur des Metall-Schmelzofens und des Ofens
für geschmolzenes Metall
zuzuführen,
da das geschmolzene Metall ohne ein Abfallen der Temperatur zugeführt werden
kann. Dies dient dazu, Energie zu sparen und ermöglicht das Erreichen einer
hohen Gussqualität.