NO773556L - Doseringsapparat for smeltet metall. - Google Patents

Description

"Doseringsapparat for smeltet metall"

Den foreliggende oppfindelse angår et doseringsapparat for smeltet metall som overføres til en innsprøytningssylinder eller til et fordelingskammer for størkning. Overføringen skjer ved hjelp av en elektromagnetisk pumpe som tar ut metallsmelten fra et forråds^basseng, en ovn eller en digel.

Der er allerede kjent trykkstøpeanlegg med a<p>parater som tjener til dosering av det i en innsprøytningssylinder innførte smeltede metall og stanser innpumpningen av metallsmelten i inn— sprøytningssylindefen så snart metallet når et fastlagt, .nivå. I de mest avanserte anlegg skjer pumpning av metallsmelten fra et vedlikeholdsbasseng ved hjelp av en elektromagnetisk pumpe som delvis er neddykket i metallsmelten. For å sikre avtetning av forbindelsen mellom den oppstigende ledning fra pumpen og innsprøytnings-sylinderen må denne forbindelse holdes sti<v.>Det innebærer at pumpen må være fast anbrakt i forhold til innsprøytningssylinderen. Man blir da nødt til å feste pumpen til vedlikeholdsbassenget,mens metallsmeltens nivå nødvendigvis må variere i basenget, så den trykkhøyde som skal overholdes,vil variere. I de innretninger som for tiden er kjent, sørger man for å holde et konstant nivå i inn-sprøytningssylinderen ved å benytte et nivåbasseng som mates gjennom en ledning avgrenet fra pumpeledningen. I dette basseng blir nivået av metallsmelten fastholdt meget nøyaktig ved høyden av en overløps-terskel. Det er viktig å bemerke at den spenning som påtrykkes pumpen, må innstilles slik at trykkhøyden når metallsmelten har sitt laveste nivå i vedlikeholdsbassenget,når opp til og litt over overløpsterskelen. Det ses dermed at pumpen når metallsmelten der-imot befinner seg på sitt høyeste nivå i vedlikeholdsbassenget, må fortsette å transportere smelte når det tilsiktede nivå er nådd i innsprøytningssylinderen. En betydelig mengde metallsmelte går derfor ut som overskudd over terskelen, blander seg med luft og oksyderes hvis det dreier seg om et lett oksyderbart metall som aluminium, og danner på overplaten av metallsmeltebadet i vedlikeholdsbassenget et ytterst sjenerende tykt skum. Dessuten blir den metallsmelte som går tilbake, unødig avkjølt og bevirker i vedlikeholdsbassenget en strømning av koldere metall som influerer uheldig på homogeniteten av det metall som siden sprøytes inn i formen.

Man har tenkt på å erstatte nivåbassenget med en nærvær-føle-innretning. Enkjent slik innretning omfatter:

- et ildfast ledningstykke av meget liten lengde, og

- en sluttet magnetkrets med to grener hvorav den ene er

omgitt av en spole som gjennomflytes av en vekselstrøm som gir opp-hav til et magnetisk vekselfelt i magnetkretsen, mens den annen gren går gjennom det ildfaste ledningstykke i en kappe av ildfast materiale

Når metallsmelten kommer i høyde med den gren som går gjennom ledningen, danner der seg i metallsmelten en kortsluttet vinding.

I denne oppstår der en kraftig strøm som medfører en brå endring av spolens matningstrøm, og denne plutselige strømstigning benyttes så som følesignal for nærvær av metallsmelte på det nevte nivå. Imidlertid vil et slikt signal være uten enhver virkning hvis man,

som i tilfellet av en regulering av et nivåbasseng, til stadighet tilfører pumpen en spenning lik den som behøves for å bringe metallsmelten J:il å stige til ønsket høyde fra dets laveste punkt i vedlikeholdsbassenget. Dermed vil det for fagfolk se ut til at en nivåfølgeinnretning vil være utilstrekkelig til å sikre stabil dosering av den metallmengde som skal innsprøytes fra et uavlatelig varierende nivå.

Oppfinneren har forstått å overvinne denne vanskelighet ved

å la den spenning som påtrykkes pumpen, variere fra en verdiUo lavere enn den spenning Ul som skal påtrykkes, ved hjelp av en generator for stigende spenning, en f.eks. trinnvis varierende spenning.

Oppfinnelsens gjenstand er således et apparat som er bestemt for dosering av smeltet metall som overføres til en innsprøytnings-sylinder og et fordelingskammer ved hjelp av en mateledning tilsluttet utgangen fra en elektromagnetisk pumpe som i det minste delvis er neddykket i et vedlikeholdsbasseng, en ovn eller en digel, omfattende:

- en avtagbar styreledning avgrenet på mateledningen,

- minst en elektromagnetisk nærværføler og

- en generator for varierende spenning tilkoblet den

elektriske krets til den elektromagnetiske pumpe og utstyrt med en startkretsog en stoppkrets,karakterisert vedat den elektromagnetiske nærværføler er innskutt i styreledningen i høyde med fyllingshøyden for innsprøytningssylinderen og fordelingskammeret, og at nærværføleren er .tilkoblet stoppkretsen for generatoren for stigende spenning.

Således fremkommer apparatet ifølge oppfinnelsen ved en kombinasjon av anvendelsen av en elektromagnetisk nærværføler og en spesiell tilkobling av en generator for stigende spenning.

I de fleste tilfeller omfatter doseringsapparatet dessuten en annen elektromagnetisk nærværføler som er innskutt i styre-kretsen i høyde med inngangen til innsprøytningssylinderen og fordelingskammeret, og som er tilkoblet en startkrets for generatoren for stigende spenning, enten direkte eller via et for-sinke lsesrelé .

Styreledningen omfatter dessuten en sikkerhets-overlø<p>s-ledning som fører overskudd av metallsmelte tilbake i digelen,

men denne ledning er anbragt ovenfor nærværføleren og tjener bare til sikring, slik at der under normal drift hverken fås bobling eller skum på overflaten av metallsmelten i digelen.

Støputrustningsfunksjonen blir dermed utelukkende styrt med elektriske signaler, så den direkte kan automatiseres.

Interessen av dette doseringsapparat for metallsmelter vil fremgå mer fullstendig av den følgende beskrivelse av en ikke-begrensende utførelsesform under henvisning til tegning. Fig. 1 viser det klassiske H-Q diagram for en elektromagnetisk pumpe og anskueliggjør hvorledes spenningen U som påtrykkes pumpen, og trykkhøyden H varierer som funksjon av pumpens transportmengde Q. Fig. 2 viser skjematisk vertikalsnitt av et anlegg med et doseringsapparat for metallsmelte innført i en innsprøytnings-sylinder. Fig. 3 viser et diagram for spenningshøyning ved hjelp av en generator med trinnvis stigende spenning, og

fig. 4 viser et diagram over variasjonen av spenningene som funksjon av tiden i et doseringsanlegg . for metallsmelte til en horisontal innsprøytningssylinder eller til et fordelingskammer.

Hvis man på fig. 1, som viser en elektromagnetisk pumpes trykkhøyde H i en stigende ledning som funksjon av transportmengden Q, betrakter et punkt m på kurven, så svarer dette til en trykk-høyde lik h i stigeledningen og en transportmengde q for pumpen. Holder man den påtrykte spenning konstant, vil punktet m følge kurven for U=konstant, og trykkhøyden h i ledningen vil stige og nærme seg sin maksimale verdi ho, mens transportmengden stadig vil minke mot null.

Med utgangspunkt i ho kan man langsomt høyne spenningen U som påtrykkes pumpen med en verdiÅU og bringe trykkhøyden i stigeledningen til verdien Ho, som ligger på kurven for Uo = U +Au = konstant og tilsvarer en transportmengde praktisk talt lik null.

Det er også mulig å heve punktet H<3 på følgende måte:

Ut fra punktet m svarende til transportmengden q og trykkhøyden h på kurven forU= konstant, kan man brått høyne spenningen på pumpen med verdien AU. Punktet i diagrammet skifter da til m<1>påkurven for Uo= konstant. I det man fra nu av igjen holder spenningen konstant , lar man transportmengden avta til 0, mens trykkhøyden sam-tidig søker å tilta til verdien Ho.

Det er også mulig å høyne spenningen med verdien AU mens

man holder transportmengden konstant lik q, og punktet går da til m'<1>, og vil' derfra, hvis spenningen holdes konstant på Uo, igjen ^nærme seg Ho. Det ses således at det uansett verdiene av q, h og U for den elektromagnetiske pumpe alltid er mulig å oppnå en fast trykkhøyde Ho i forhold til pumpen og et punkt Ho for 0 transportmengde beliggende på kurven forUo= konstant ved å la den spenning som virkelig påtrykkes pumpen, få et tillegg^U, dog på betingelse av at verdien Ho er mindre enn eller høyest lik pumpens maksimale trykkhøyde.

I vedlikeholdsovnen vil metallsmeltens overflatenivå stadig variere i forhold til pum<p>ens posisjon, siden den er fast. Påtrykker man pumpen en spenning U, vil der således fås en trykkhøyde h som varierer med nivået for metallsmelten i vedlikeholdsovnen. Men som nettopp påpekt, er det mulig ut fra disse verdier å bringe diagram-punktet m til et punkt Ho, som er fast i forhold til pumpen.

Fig. 2 viser et doseringsapparat ifølge oppfinnelsen instal-lert i et kjent støpeanlegg under trykk hvor metallsmelten innføres i en sylinrisk beholder 6, betegnet innsprøytningssylinder, hvorfra metallet på kjent måte presses inn i den ikke viste form ved hjelp av et stempel 31 med hydraulisk drift (ikke vist). Doseringsapparatet gjør det mulig nøyaktig å bestemme den metallmengde som innføres i innsprøytningssylinderen, som kan være horisontal, vertikal eller eventuelt skjev. På fig. 2 er sylinderen bare for enkelthets skyld vist vertikal.

På figuren betegner 1 hjelpebassenget for en smelteovn. Dette basseng kan erstattes med et vedlikeholdsbasseng eller en digel uten at det har noe å si for beskrivelsen. Den elektromagnetiske pumpe 2 er delvis neddykket i metallsmelten 3. Denne pumpe er plasert fast i forhold til bassenget, som den suger opp metallet fra. Pumpens utgangsledning 4 grener seg i en oppstigende mateledning 5 til innsprøytningssylinderen 6 og ents-tyrediednin<g>, 7, som er vist vertikal på figuren, men som også kari skråne hvis for-holdene og anlegget' krever det.

Styreledningen 7 er avtagbar og omfatter en nedre elektromagnetisk nærværføler 8 og en øvre elektromagnetisk nærværføler 9. Ledningen 7 fortsetter oppover til et nivå litt under maksimal trykkhøyde ved transportmengde 0 for pumpen for å danne et sikker-hetskammer IQ forbundet med en sikkerhets-overløpskanal 12 som fører til bassenget 1, hvor den munner ut under overflatenivået. 14 for metallsmelten 3.

En spenningsstignings-generator tilfører<p>umpen en spenning som kommer i tillegg til den allerede<p>åtrykte spenning Uo. Den generator 22 som benyttes i utførelseseksempelet, er en generator med trinnvis varierende spenning.

Den nedre nærværføler 8 omfatter en sluttet magnetkrets 15 med en gren 16 som går gjennom styrekanalen 7 i en kappe 17 av ildfast materiale og en gren 18 som omgis av en spole 19.

Spolen 19 mates med vekselstrøm og er dessuten tilkoblet en startkrets 21 for trinnspenningsgeneratoren 22, eventuelt via et forsinkelseselement 20.

Den øvre nærværføler omfatter likeledes en sluttet magnetkrets 25 med en gren 26 som går gjennom styrekanalen 7 i en ildfast kappe 27. Grenen 28 er omgitt av en spole 29 som mates med vekselstrøm og dessuten er tilkoblet en stoppkrets 23 for trinnspenningsgeneratoren 22.

Virkemåten av det viste apparat vil bli forklart under henvisning til fig. 2 og til diagrammet på fig. 3.

Det skal først antas at styreledningen 7 er fylt til nivået Ho, som er fast i forhold til pumpen. Transportmengden er således

O, idet punktet Ho ligger på ordinataksen OH og tilsvarer en spenning Uo. Stempelet 31 i inns<p>røytningssylinderen 6 er i nedre stilling som vist på fig. 2. For å fylle innsprøytningssylinderen må man la metallnivået stige til høyden Hl. Spenningsgeneratoren

22 settes i gang f.eks. ved hjelp av nedre nærværføler 8. Den frem-bringer en rekke spenningstilvekster £U, som bringer arbeids punktet i diagrammet opp til punktet M på kurven for Ul= konstant på fig. 3. Så snart stoppsignalet frembringes av den øvre nærvær-føler 9, opphører spenningsgeneratoren 22 å frembringe stigende spenning, så spenningen stabiliserer seg på verdien Ul, og arbeidspunktet forskyver seg langs langs kurven for Ul= konstant til H2 litt ovenfor Hl. Nivået for metallsmelten stabiliserer seg på H2.

Man presser dermed inn en søyle av metallsmelte hvis høyde er gitt med stor presisjon ved nivådifferansen H2=Ho, siden disse nivåer ligger fast i forhold til pumpen. Det vil også godt være mulig å benytte signalet fra øvre føler for å sette stempelet 31 i gang straks' nivået Hl nås.

Imidlertid viser erfaringer fra praksis at det nivå som på dette tidspunkt nås i innsprøytningssylinderen, ikke er absolutt definert, i det minste når apparatets arbeidstakt er forholdsvis rask, og det er derfor å. foretrekke å ta det stabiliserte nivå H2

som referanse.

Det er til og med gunstig å ha mulighet for å føye en serie

av spenningstilvekster Au til Ul, om nødvendig véd manøvrering av en reguleringsknapp for generatoren, hvorved det vil være mulig å bevirke en meget liten forlengelse av stigeløpet.

Apparatet har hittil vært beskrevet for det tilfelle at? den spenning som overlagres på spenningen Uo, frembringes av en generator for spenningstrinn AU med regulerbar amplitude og frekvens. Det er imidlertid også mulig innen oppfinnelsens ramme å frembringe denne spenning ved hjelp av et dreie-potentiometer hvis rotasjon stanses ved virkningen av signalet fra den øvre nærværføler 9.

For utførelsen på fig. 2 ble sylinderen antatt vertikal.

Men det er ofte gunstig å benytte en sylinder med horisontal inn-sprøytning, for i så fall befinner formen seg enda lénger fra vedlikeholdsovnen. Instalasjonsmåten forblir da den samme, og likeledes virkemåten. I dette tilfelle er det enda gunstigere å etablere like-vekten av nivåene fullstendig mellom styreledningen og innsprøytnings-sylinderen .

Sluttelig kan det forekomme at innsprøytningssylinderen er erstattet med et fordelingskammer bestemt til å mate en form gjennom flere åpninger i tilfellet av lavtrykksstøpning.

Fig. 4 viser et diagram for den endring av spenningen som påtrykkes pumpen under en operasjonssyklus, som funksjon av tiden.

Rett ut for diagrammet er der vist et innsprøytningsutstyr med en

V horisontal sylinder 6' og forøvrig med samme henvisningstall som

På tidspunktet t = 0 har den spenning som påtrykkes pumpen, en grunnverdi U svarende til et nivå h som varierer med stillingen av nivået 14 for metallsmelten i vedlikeholdsovn 1 (fia.2). På tidspunktet ti mottar apparatet en ordre om forhåndsfylling. En suksessivt stigende spenning overlagrer seg da på grunnspenningen U, og spenningen får '■ et forløp avhengig av arten av tilleggs-spenningskilden 22, men i alle tilfelle med et stigende stykke 41. Nærværføleren 8 stanser spenningsstigningen. Det blir forutsatt

at denne stigning foregikk langsomt slik at metallnivået da spenningen U nådde verdien Uo, stillet seg ved Ho. Dette tidspunkt kan også følge umiddelbart etter det tidspunkt da metallnivået etableres ved Ho.

På tidspunktet t2 mottar apparatet fyllingsordren. Det

skal antas at fyllingen skjer suksessivt langs skrålinjen 43. Når metallet når nivå Hl, stanses spenningsstigningen vecfi hjelp av nærværføleren 9. Befinner arbeidspunktet M på fig. 3 seg i nær-heten av OH-aksen, blir fyllingsnivået meget nær Hl. Det vil være mulig å tilføye et lite trinn med regulerbar spenning AU for om nødvendig å skaffe et litt høyere nivå bestemt for en tilleggs-regulering.

Hvis der nu på tidspunktet t2 i stedet for påtrykning av en suksessivt stigende spenning først tilføres en spenning V som overlagrer seg på spenningen U<&, økes transportmengden , arbeidspunktet følger det stiplede forløp 46 i diagrammet på fig. 4, og fyllingen: skjer raskere'. Imidlertid er det nødvendig å avslutte fyllingen på en gradvis stigende gren, som antydet ved 47, for å bevare en nøyaktig dosering. Så snart metallnivået når høyden Hl, blir spenningen stabilisert, men metallnivået fortsetter å stige til verdien H2, siden arbeidspunktet fortsetter å følge kurven H(Q) for konstant spenning U1-.

På tidspunktet t3,da stempelet 31 skvves frem og 'stenger innsprøytningssylinderens ifyllingsåpning 32, blir pumpespenningen bragt på verdien U stempelet driver så den i innsprøytnings-sylinderen inneholdte metallsmelte mot formen (ikke vist).

For å sikre konstant temperatur av det smeltede metall

blir styrekanalen 7 og matekanalen 5 varmet opp med en motstand 33 innlagt i deres vegg. Veggen kan være utført i støpt ildfast materiale med leiene for nærværfølerne støpt fra først av.

Det beskrevne apparat er omtalt anvendt på dosering av innholdet av en innsprøytningssylinder for stø<p>ning under trykk. Det samme apparat er imidlertid i stand til under tilsvarende betingelser å mate et kammer som benyttes for lavtrykksstøpning via en rekke fordelingsåpninger.

Sluttelig kan apparatet benyttes med en generator for stigende spenning som overlagrer seg på en eksisterende spenning U påtrykt den elektromagnetiske pumpe. Den sist-nevte spenning kan være ganske nær startspenningen Uo, slik det fremgår av det eksempel på arbeids - syklusen som er beskrevet under henvisning til fig. 4.

Det doseringsapparat som er beskrevet ovenfor når det gjelder utførelseseksemplene på fig. 3 og 4, er fullt anvendelig ved støpning av aluminium, men kan også anvendes ved støpning av andre metaller.

Claims (5)

1. Apparat til dosering av smeltet metall som overføres til en innsprøytningssylinder og et fordelingskammer via en mateledning som fører fra utgangen fra en elektromagnetisk pumpe i det minste partielt neddykket i et vedlikeholdsbasseng, en ovn eller en digel, omfattende: - en avtagbar, stigende styreledning avgrenet på mateledningen, - minst en elektromagnetisk nærværføler, - en generator for stigende spenning, seriekoblet med den elektromagnetiske pumpes elektriske krets og tilsluttet en startkrets og en stoppkrets, karakterisert ved at nærværføleren (9) er innskutt i styreledningen (7) ved nivået for innsprøytningssylinderens (6) og fordelingskammerets fyllingshøyde, og at nærværføleren (9) er elektrisk forbundet med. stoppkretsen (23) for generatoren (22) for stigende spenning.

2. Doseringsapparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at styreledningen (7) er forsynt med to nærvær-fø lere, hvorav den ene er anbragt ved nivået for inngangen til innsprøytningssylinderen (6), og den annen (9) ved nivået for innsprøytningssylinderens fyllingshøyde.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at den første nærværføler er tilsluttet kretsen (21) for startnivået for generatoren (22) for stigende spenning.

4. Doseringsapparat som.angitt i krav 1, karakterisert ved at styreledningen (7) ender i et kammer (10) forsynt med en sikkerhetskanal (12) med retur til vedlikeholdsbassenget (1) .

5. Doseringsapparat som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at styreledningen (7) er utført av ildfast materiale og utstyrt med en oppvarmingskrets (33) innleiret i styreledningen (7).