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Automatischer Verschlusspfropfen für Dosiervorrichtungen für flüssige Metalle
Für die Massenerzeugung von Buntmetall- und Leichtmetallabgüssen kommen Spritzgussmethoden immer häufiger in Anwendung. Die Grössen und Arbeitsdrücke der Spritzgusspressen sind in stetem Anwachsen begriffen, die Gewichte der Abgüsse erreichen schon Dutzend von Kilogramm. Bei der grossen Zahl der Arbeitszyklen der Pressen pro Stunde und den Abgussstücken von verhältnismässig ziemlich schwerem Gewicht ist das manuelle Füllen der Presse schwierig, wenn nicht unmöglich und wird heute allgemein durch automatische Dosiervorrichtungen ersetzt.
Zu den Konstruktions-Problemen der pneumatischen Dosiervorrichtungen dieser Art gehört die Betätigung der Füllöffnung. Es wird der Einfachheit halber angenommen, dass die Dosiervorrichtung ein topfartiges, aus nichtmetallischem Material gefertigtes, mit einem Deckel verschlossenes Gefäss ist, das zu einer gewissen Tiefe in flüssiges Metall getaucht ist. Mittels Gasdruck wird das flüssige Metall durch ein Rohr ausgetrieben, das fast bis zum Boden des Dosiergefässes reicht und durch den Deckel hindurchgeführt ist.
Das flüssige Metall dringt in das Gefäss durch eine Bodenöffnung ein, die während des Dosierens, also während des Austreibens des Metalls, geschlossen sein muss. Diesem Zwecke dient ein stangenförmiger, meist aus Graphit gefertigter Pfropfen. Er geht durch den Deckel hindurch und wird von einer oberhalb des Deckels angeordneten Vorrichtung, meist einem Druckluftzylinder, betätigt. Das gebräuchliche Verfahren zum Schliessen der Füllöffnung mittels eines stangenförmigen Pfropfens hat gewisse Nachteile, es ist vor allem kompliziert und störanfällig.
Der erfindungsgemäss gebaute automatische Verschlusspfropfen für Dosiervorrichtungen vermeidet diese Nachteile. Fig. 1 zeigt schematisch die Gesamtanordnung des automatischen Pfropfens in der Dosiervorrichtung, in Fig. 2 ist die Betätigungsvorrichtung dargestellt.
In den Zeichnungen bedeuten : 1 das zylindrische Gefäss der Dosiervorrichtung : 2 den Deckel des Ge- fässes ; 3 den Verschlusspfropfen der Füllöffnung 4 : 5 den stangenförmigen Ansatz des Pfropfens : 6 ein Rohr, das die Betätigungsvorrichtung trägt ; 7 das Ausflussrohr ; 8 die Betätigungsvorrichtung. mit Wellrohr-Bälgen ; 9 gestrichelt angedeutet die Richtung der Gasströmung durch die Dosiervorrichtung ; 10 den Anschluss für die Pressgaszufuhr (Luftzufuhr) : 11 den Anschluss für die Zufuhr des Hilfsdruckes (Ausgleichsdruckes) ; 12 das Wellrohr kleineren Durchmessers ; 13 das Wellrohr grösseren Durchmessers ; 14 eine kreisförmige Platte, an die die Wellrohre 12 und 13 gasdicht angeschweisst sind ;
15 ein Führungsstück, an das das Wellrohr 12 gasdicht angeschweisst ist ; 16 eine ringförmige Abdichtungsplatte, an die das Wellrohr 13 gasdicht ange-
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für die Luftanschluss-Verschraubung ; 22 das Gewinde für den Anschluss des Ausgleichsdruckgases : 23 Öffnungen in der Platte 14 für den Durchgang der Luft (des Gases) in die Dosiervorrichtung ; 24 Öffnungen im Führungsstück 15 für den Durchgang des Gases ; 25 den Innenraum des Wellrohres 12 : 26 den Raum zwischen den Wellrohren 13 und 12 : 27 den Raum ausserhalb des Wellrohres 13 : 28 Anschläge der Haube 19 : 29 die Feder, die die Platte 14 an die Anschläge 28 der Haube 19 drückt.
Ein einziges Luftzuführungsrohr genügt für die Funktion der Dosiervorrichtung, sein Anschluss erfolgt
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an der mit einem Pfeil 10 bezeichneten Stelle (Innengewinde 21 in der Haube 19).
Die Wirkungsweise des Verschlusspfropfens ist folgende :
Das Zuflussrohr (nicht dargestellt) ist mit der Druckgaszuflussöffnung an der mit einem Pfeil bezeich- neten Anschlussstelle 10 zunächst mit der Atmosphäre verbunden.
Die Wellrohre (Bälge) 12, 13 wirken als Federn mit einer gewissen Vorspannung und drücken die Plat- te 14 gegen die Anschläge (28) der Haube 19 an. In dieser Stellung ist der'Verschlusspfropfen emporgeho- ben, die Füllöffnung 4 ist offen, das Gefäss der Dosiervorrichtung füllt sich mit flussigem Metall, bis die
Flüssigkeitsspiegel innen und aussen ausgeglichen sind.
Die Vorrichtung beginnt auf einen Impuls von aussen her zu wirken, indem Pressluft durch den An- schluss 10 in den Raum 27 eintritt und durch die Kanäle 23, den Innenraum des Wellrohres 12, Kanäle
24 und Rohr 6 in die Dosiervorrichtung gelangt. Der in den genannten Räumen entstandene (durch ein Re- duzierventil geregelte) Druck wirkt auf die Aussenseite des grossen Wellrohres 13 und auf die Innenseite des kleinen Wellrohres 12, die beide gasdicht an die Platte 14 angeschweisst sind. Diese Platte wird also durch eine Kraft, die proportional dem Druck der Luft und dem'Flächenunterschied der beiden Wellrohre ist, hinuntergedrückt, da der Raum zwischen den beiden Wellrohren mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
Mittels der Stange 20 und dem Ansatzstück 5 wird der Verschlusspfropfen 3 in die Füllöffnung 4 ge- drückt und hindert so das flüssige Metall, in den Warmhalteofen zurückzufliessen, worauf der Luftdruck in der Dosiervorrichtung das flüssige Metall durch das Rohr 7 in die Spritzgusspresse drückt. Die Druckgaszuflussöffnung 10 wird dann wieder mit der Atmosphäre verbunden, so dass auf die Platte 14 kein Druck mehr ausgeübt wird und sie durch die federnde Wirkung der Wellrohre samt dem Verschlusspfropfen emporgehoben wird. Die Dosiervorrichtung füllt sich von neuem mit flüssigem Metall durch die Öffnung 4.
Es verschliesst also der Pfropfen 3 die Füllöffnung 4 automatisch, sobald der Dosierdruck zu wirken beginnt.
Die Bewegung der Platte 14 beginnt, sobald der Druck im Raum 27 ansteigt, praktisch ohne Zeitverzug, denn bevor dieser Druck die eingestellte Höhe erreicht, ist die Füllöffnung 4 schon fast geschlossen, so dass zu deren völligem Verschluss nur ein kurzes Zeitintervall notwendig ist, dessen Dauer von den zu bewegenden Trägheitsmassen (14, 20,5, 3) vom Rauminhalt der Dosiervorrichtung und von der lichten Weite des Füllrohres abhängt.
Es ist jedoch erforderlichenfalls möglich, die Füllöffnung völlig zu verschliessen, noch bevor der Druck in der Dosiervorrichtung seine nominell Höhe erreicht. Zu diesem Zwecke erhält das Führungsstück 15 und die Stange 20 eine solche Form, dass der Durchgang des Gases in das Rohr 6 erst nach der Abwärtsbewegung der Stange 20 geöffnet wird.
Es ist ferner möglich, den automatischen Verschlussvorgang mittels zweier verschiedener Drücke zu beherrschen, einem Vorbereitungsdruck und einem Dosierdruck. In diesem Falle muss die Abwärtsbewegung der Platte 14 und das Drosseln der Öffnung 4 während der Wirkung des Vorbereitungsdruckes verhindert werden, da während dieser Zeit das flüssige Metall in den Warmhalteofen zurückgedrängt wird. Dies kann z. B. durch eine Feder 29 erreicht werden, die in den Raum 26 zwischen die zwei Wellrohre eingesetzt wurde und die die Platte 14 gegen die Anschläge 28 der Haube 19 drückt, wobei der Federdruck ausreicht, um den auf die Platte 14 wirkenden Vorbereitungsdruck zu überwinden.
In vorteilhafter Weise kann diese Federwirkung durch die Wirkung von Druckluft ersetzt werden. Der Vorbereitungsdruck wird in den Raum 26 zwischen die Wellrohre eingeführt und wirkt dort ständig. Er wird durch die Öffnung 22 im Flansch zugeführt, die mit einem Innengewinde für die Verschraubung des Anschlusses 11 versehen ist.
Die Platte 14 bleibt solange in Ruhelage, als der Anschluss 10 mit der Atmosphäre oder mit dem Vorbereitungsdruck verbunden ist. Erst mit dem Einsetzen des Dosierdruckes, der wesentlich höher ist als der Vorbereitungsdruck, wird die Platte 14 auf den Verschlusspfropfen drücken und so die Füllöffnung schlie - ssen.
Hauptvorteile der Erfindung :
1. Das Abdichten der durch den Deckel hindurchgeführten Stange entfällt.
2. Es ist nicht nötig, eine selbständige Einrichtung, z. B. einen Druckluftzylinder mit seiner empfindlichen Kolbenabdichtung für die Betätigung des Verschlusspfropfens vorzusehen.
3. Es ist nicht notwendig, eine Zeitregelung des Mechanismus vorzusehen, der auf den Verschlusspfropfen wirkt, z. B. ein Solenoid-Luftventil oder ein Zeitrelais.
4. Da der Verschlusspfropfen automatisch wirkt, muss keinerlei Einrichtung vorgesehen werden, die den Vorgang der Betätigung der Füllöffnung regelt.