<B>Ofen</B> zum <B>Giessen von Metallen in abgeschlossener Atmosphäre</B> Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zum Giessen von Metallen in ab geschlossener Atmosphäre, vorzugsweise auf einen Vakuumofen. Für den Aufbau und die Ausbildung dieser Öfen ergeben sich Sehwie- rigkeiten, wenn man über die bisher übliehen Chargengewiehte und über die bisher ge bräuchlichen Volumina der Vakuumkessel hinausgehen möchte.
Bei derartigen Dimen sionen wird es, insbesondere wenn längere Blöcke gegossen werden sollen, wegen der grossen Bauhöhe und der Unzugänglichkeit der Apparaturen von verschiedenen Seiten her unmöglich, die bisherigen Anordnungen zu verwenden, die darin bestehen, dass ein zweiteiliger Rezipient in seinem grösseren Un terteil die Ofeneinrichtungen aufnimmt, während der Oberteil als Klappdeckel aus geführt ist.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Einrichtungen eines solchen Ofens auf einer horizontalen Arbeitsbühne anzuordnen, auf die eine Vakuumglocke aufsetzbar ist. Eine solche Glocke muss also heb- und senkbar sein, um die Arbeitsbühne freilegen bzw. von der Atmosphäre abschliessen zu können. Das heben und Senken der Vakuumglocke erfor dert aber bei grösseren Gewichten erhebliche Leistungen und Arbeitszeiten. Die auch in diesem Falle erforderliche grosse Höhe der Arbeitsräume, die Anordnung umfangreicher und sperriger Krananlagen, die Sehwierigkeit der Saugerhaltung horizontal liegender Dich- tungsflächen z.
B. in einem Giessereibetrieb haben dazu geführt, dass man dazu überging, Vakuumkessel mit horizontal verfahrbaren liegenden Trommeln zu verwenden, die mit ihren nunmehr vertikalen Dichtungsflächen auf einen fest aufgestellten vertikalen Teller, der als Grund- bzw. Abschlusswand diente, zu- und weggefahren werden konnten. Diese Anordnung bietet den grossen Vorteil, dass es möglich ist, alle für die Durchführung des jeweiligen Vakuumverfahrens wichtigen Teile an der vertikal stehenden Wand anzubrin gen bzw. alle Durchführungen für Strom, Be wegung, Vakuumansehlu,ss und dergleichen durch diese Wand hindurchzuführen, wobei alle Teile der Apparatur, wenn die beweg liche Trommel ausgefahren ist, gut zugäng lich sind.
Aber diese Anordnung bietet Sehwierigkeiten, wenn lange Blöcke vergossen werden sollen. Da die Giessformen beim Giessen naturgemäss senkrecht stehen müssen, wäre man bei langen Giessblöcken gezwungen, Trommeln sehr grossen Durchmessers zu verwenden, was, ganz abgesehen von der Kostspieligkeit der Konstruktion und des Ala,terialaufwandes, auch von hochval@zum- technischen Gesichtspunkten aus gesehen un wirtschaftlich ist.
Es kommt aber noch eine zweite Möglich keit der Verwendung eines Kessels mit hori zontaler Trommel in Betracht, bei der näm lich die horizontal liegende Trommel fest stehend angeordnet ist und die Ofeneinrieh- tungen enthält und gegebenenfalls auch die Pumpen- und Energieanschlüsse trägt, wäh rend wenigstens eine der beiden Endflächen des zylindrischen Kessels als vertikal stehen der Deckel ausgeführt ist. Bei einer solchen Anordung ist es zweckmässig, im Innern des Kessels horizontale Gleitschienen vorzusehen, damit die schweren Giessformen horizontal in den Kessel hinein- bzw. aus diesem heraus gefahren werden können. Es ist auch möglich, die Giessformen mit Hilfe eines horizontal verfahrbaren Kranes aus dem Kessel aus- und einzufahren.
Aber auch bei einer solchen Anordnung ergeben sich für lange Giess formen wegen der notwendigen, grossen Trommeldurchmesser Schwierigkeiten. Je grö sser nämlich das Volumen eines Rezipienten und ganz besonders je grösser seine immer Gas abgebenden innern Oberflächen sind, desto schwieriger wird die Herstellung und Aufrechterhaltung eines guten Vakuums; es werden dann sehr grosse Pumpleistungen und Pumpzeiten erforderlich.
Um das auszupumpende Volumen des Va kuumkessels möglichst klein zu halten, und um der Materialersparnis willen kann auch eine Anordnung getroffen werden, bei der nur die Schmelz- und Giesseinrichtungen des Ofens sich in einem zylindrischen Vakuum kessel mit horizontal liegender Trommel be finden, während die Giessformen, in welche das Schmelzgut vergossen werden soll, zum Teil oder ganz in einem vertikalen Ansatz stutzen an der Unterseite der Trommel sich befinden. Insbesondere beim Giessen langer Blöcke wirkt sich dies sehr günstig aus, weil durch die Verwendung langer Ansatzstutzen der Durchmesser der Trommel nach wie vor gering gehalten werden kann.
Um die Giess formen in den Ofen einzusetzen oder sie aus ihm herauszunehmen, kann eine Unterkelle- rang unterhalb des Ansatzstutzens vorgesehen oder der ganze Ofen auf Konsolen hoch gestellt werden, wobei mittels einer Hebe- und Absenkvorrichtung die im Ansatzstutzen befindlichen Giessformen, nachdem die ent sprechenden Flanschverbindungen mit der Trommel gelöst sind, nach unten abgesenkt werden können. Eine andere Mögliehkeit be steht darin, an der Oberseite der Trommel gerade über der Giessform eine Öffnung vor zusehen, durch welche die Giessformen mittels eines Kranes aus dem Ofen herausgehoben bzw. in ihn hineingesenkt werden.
Beide An ordnungen bedingen eine grosse vertikale Er- streekung der Gesamtanlage, was die Errich tung solcher Anlagen in vielen Fällen, wo nur beschränkte Raumhöhen zur Verfügung stehen, verbietet. Ein weiterer Nachteil die ser Anordnung ist. es, dass jedesmal beim Herausnehmen oder Einsetzen der Giess formen zusätzlich Flansehv erbindungen ge löst bzw. geschlossen werden müssen.
Zur Lösung aller genannten Schwierigkei ten bei einem Ofen zum Giessen langer Blöcke in abgeschlossener Atmosphäre mit im Innern eines Vakuumkessels mit horizontal liegen der Trommel vorhandenen Vorrichtungen zum Vergiessen von Sehnielzgut und das Schmelzgift aufnehmenden Giessformen wird erAndungsgemä.ss vorgesehen., im Innern dieses Kessels eine von aussen betätigba.re Hebe vorrichtung anzuordnen, welche die Giess formen im abgeschlossenen Raum in .einen Ansatzstutzen der horizontal liegenden Trom mel abzusenken bzw.
sie aus .diesem Ansatz stutzen herauszuheben gestattet, derart, dass bei aus diesem Ansatzstutzen herausgeho- benen Giessformen re lativ zwischen der Trommel und den Giess formen ohne Behinderung vorgenommen wer den können. Dies bedeutet., dass z. B. bei einem Vakuumkessel, der aus vertikaler, fest stehender Wand und horizontal verfahrbarer Trommel mit.
Ansatzstutzen besteht, diese Trommel naeli Herausheben der Giessformen aus dem Ansatzstutzen ohne Schwierigkeiten abgefahren werden kann, und somit nach deni Guss der geöffnete Ofen von allen Seiten frei zugänglich ist.
Die erfindungsgemässe Anordnung gestat tet, die volle Höhe des zur Verfügung stehen den Arbeitsraumes auszunützen und mich bei langen Giessblöcken mit niedriger Raumhöhe auszukommen, da der vertikale Raumbedarf nunmehr allein durch die Höhe der Giess- einrichtung und der Giessformen in Giessstel lung bestimmt wird, und ein Spielraum zum Absenken der Giessformen nach unten oder zum Herausheben mittels eines Kranes nach oben nicht mehr erforderlich ist. Ein erfin dungsgemässer Vakuumofen bietet also den Vorteil, dass Kräne ausserhalb und oberhalb des Vakuumkessels oder Unterkellerungen vermieden werden können.
Durch die Ausbil dung des die Giessformen aufnehmenden Teils als Ansatzstutzen zur horizontal liegenden Trommel wird darüber hinaus der Durchmes ser der Trommel und damit das zu evakuie rende Volumen wesentlich verringert, was, wie ausgeführt, neben dem vakuumtechni schen Vorteil eine grosse Material- und Kostenersparnis mit sieh bringt.
Es wird im folgenden an Hand von Fi guren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Gesamtanordnung eines Ofens gemäss Erfindung.
Fig. 2 gibt einen verkleinerten Querschnitt nach der Linie A-A von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein drehbares Kokillensystem, das in einem Arbeitsgang mehrere Blöcke zu giessen gestattet.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel eines Ofens gemäss Erfindung.
In Fig. 1 ist 1 eine vertikale Abschluss wand, nachstehend als Boden bezeichnet, die zusammen mit einer Glocke 3, die als hori zontal liegende Trommel ausgebildet ist, einen Vakuumkessel bildet. Die Kesseltrommel 3 besitzt einen Ansatzstutzen 13 mit abnehm baren Bodenstück 15. In diesem Ansatz stutzen ist eine Giessform 12 eingesetzt, in welche vermittels eines Trichters 8 Schmelz gut vergossen vergossen werden kann. Die Einrichtung zum Schmelzen des Gutes kann ein elektrisch beheizter Schmelztiegel 35 sein, der sich eben falls im Innern des Kessels befindet, wie in Fig. 2 gezeigt. Es ist aber auch möglich, das Schmelzen des Gutes ausserhalb des Kessels vorzunehmen und das Schmelzgut über eine Rinne durch die Wand 1 hindurch der Giess form 12 zuzuleiten.
An dem Boden 1 des Kes sels ist durch Streben 17 und 28 eine vertikale hohle Säule 16 befestigt, welcher entlang ein Gleitrohr 23 gehoben und gesenkt werden kann. Zu diesem Zweck ist das Gleitrohr 23 mit einem Stift 24 fest verbunden, welcher in zwei vertikalen Schlitzen 6 bzw. 27 der Wand der Hohlsäule 16 laufen kann. Das Heben und Senken erfolgt mittels einer Kette 26, die über eine Rolle 4 läuft und bei 25 mit dem .Stift 24 verbunden ist. 25 stellt eine kleine Hilfsrolle dar, um die Kette 26 sich schlingt. Der Antrieb des Kettenzuges erfolgt durch einen Motor oder eine Kurbel (durch 7.9, 20 und 21 dargestellt).
Die Drehbewegung wird vakuumdicht mittels einer Ringdichtung 18 durch den Boden 1 hindurchgeführt und treibt eine Rolle 22, welche die Kette 26 auf- bzw. abwindet. Mit dem Gleitrohr -23 ist ein Tragring 11 fest verbunden, welcher die Giess form 12 vrmittels eines Bundes 10 trägt. Der Trichter 8 wird ebenfalls durch einen Tragring 9 von Gleitrohr 23 getragen und be wegt sich beim Heben und Senken mit der Giessform mit.
In Normalstellung ist die Giessform 12 in den Ansatzstutzen 13 der Trommel 3 abge senkt. In dieser Lage kann das Vergiessen des Schmelzgutes in üblicher Art und Weise er folgen. Wenn der Guss beendet ist und die Giessform mitsamt Inhalt dem Kessel entnom men werden soll, wird diese so weit gehoben, dass eine nachfolgende Horizontalbewegung der Trommel 3 nicht mehr behindert wird. Die Trommel 3 wird von Rollen 29 getragen, die auf den Schienen 30 laufen. Nach Ab ziehung der Trommel 3 vom Boden 1 wird der bei 7 lösbare Haltering 9 und somit. Trichter 8 abgenommen, und die Giessform kann ent weder von Hand oder mittels eines Krans ab gehoben werden. Beim nachfolgenden Arbeits gang wird eine neue Giessform eingesetzt, während Haltering 11 gehoben ist.
Die Trom mel 3 kann dann ohne Behinderung an den Boden 1 gefahren werden. Die Giessform wird darauf abgesenkt, die gewünschte Atmo sphäre, etwa ein Vakuum, durch nicht ge zeichnete Pumpen und Pumpansehlüsse her gestellt oder ein Schutzgas eingeführt, und die Anlage ist wieder betriebsbereit. Dichtung und Flansehe zwischen dem Bo den 1 und Trommel 3 sind in Fig. 1 mit 2 be zeichnet. Das Bodenstück 15 kann bei 14 vom Ansatzstutzen 13 gelöst werden, was jedoch lediglich der Montage dient.
In Abänderung des beschriebenen Bei spiels ist es selbstverständlich genau so gut möglich, die horizontal verschiebbare Trom mel 3 auf Kugel- oder Rollenlagern, die an der Unterseite des Kessels angebracht sind und diesen tragen, laufen zu lassen anstatt ihn, wie in Fig. 1 gezeigt, mittels Rolle 29 auf Laufschienen 30 aufzuhängen. Desgleichen kann die Anordnung auch so getroffen sein, dass die Trommel 3 feststeht und an Stelle dessen der Boden 32, der den Kessel bei 31 vakuumdicht verschliesst, geöffnet und ge schlossen werden kann.
In diesem Falle wird zweckmässig auch der Haltering 11 so ausge bildet, dass er geöffnet oder gelöst werden kann, so dass bei hochgehobener Giessform halterung die Giessformen mittels eines hori zontal beweglichen Kranes aus dem Ofen ein- und ausgefahren werden können.
In Fig. 2 ist ein verkleinerter Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 dargestellt. Es ist ein Schmelztiegel 35 ersichtlich, der induktiv mit einer Induktionsheizspule 36 beheizt wird. Ein Schauglas 33 dient dem Einblick in den Kessel zwecks Beobachtung des Schmelz- und Giessvorganges. Der Tiegel 35 ist um eine Achse 34, die durch den Boden 1 hindurch geführt ist, kippbar. Fig. 2a zeigt gerade die Tiegelstellung während des Giessens, während Fig. 2b Tiegel und Giessform in der Stellung zeigt, bei der die Trommel 3 ohne Behinde rung abgefahren werden kann.
In Fig. 2 bedeutet 36' den Ansatzstutzen, 37 den Tragring der Giessformhalterung, 38 den Bund mittels dessen die Giessform getra gen wird, 39 die Giesstrichterhalterung und 40 den Giesstricher 41 stellt die Flanschver- bindung zwischen dem Ansatzstutzen 36' und dem Bodenstück 42 dar.
Es besteht auch die Möglichkeit, anstatt nur einer Giessform der Kokille mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung zugleich meh rere zu bedienen. In diesem Falle wird in den Ansatzstutzen 13 bzw. 36' ein Kokillensystem eingesetzt, das durch eine gemeinsame Halte rung gehoben und gesenkt werden kann. Ein solches Kokillensystem ist in Fig. 3 ausführ licher dargestellt.
In Fig. 3 bezeichnet 59 die Doppelwand eines Ansatzstutzens (13 nach Fig. 1). Der Zwischenraum zwischen den Wänden wird von einem Kühlmittel durehströmt. In den Ansatzstutzen ist ein Korb 60 eingesetzt. Auf dem verstärkten Boden 64 des Korbes 60 ruhen mehrere Kokillen, von denen zwei 57 und 58 gezeichnet sind. Der Korb 60 wird von einer Trägerscheibe 63 getragen, die auf Kugellagern 61 drehbar laufen kann. Die Kugellager werden ihrerseits von einer an den Ansatzstutzen 59 mittels einer Ringdieh- tung 56 vakuumdicht angeflanschten ringför migen Platte 55 getragen.
Eine drehbare Hohlwelle 62 wird durch eine Ringdichtung 54 vakuumdieht abgedich tet. Durch die Drehung werden die einzelnen Kokillen sukzessive unter den Giesstrichter ge bracht und die einzelnen Blöcke werden der Reihe nach gegossen, ohne dass es erforderlich ist, die abgeschlossene Atmosphäre im Kessel innern zu unterbrechen.
Häufig ist auch eine Kühlung der Ring dichtung 54 notwendig. Dies wird durch Kühlwasser bewirkt, das bei -14 durch eine Ringnut. 51 des Dichtungsgehäuses 53 und durch Bohrungen 58 in die Hohlwelle 62 ein tritt. Das Kühlwasser steigt in die Welle 62 hoch, bespült. den Boden 63 und kehrt über ein Rohr 57 und Bohrungen 59, Ringnut -19 und Abflussleitung 45 zurüek. Um die.
ein zelnen Kühlwasserwege auch während der Drehung der Achse 62 gegeneinander und nach aussen hin abzudichten, sind die Ring dichtungen 48, 50 und 52 vorgesehen.
Die beschriebene Ausführung eines Va kuumofens ergibt eine gi#osse Materialeinspa rung und gestattet, die Dimensionen des Kes sels wesentlich geringer zu halten als erfor derlich wäre, wenn gleich lange Blöcke in den übliehen bekannten Öfen gegossen werden sollten. Eine andere Ausführungsmöglichkeit eines Vakuumofens gemäss Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 bedeutet 64 eine hori zontal liegende Kesseltrommel, 65 und 66 be zeichnen die beiden Kesselböden, 67 den An satzstutzen, 68 die Giessform, 69 einen Sehmelztiegel und 75 die Arbeitsbühne, an der sowohl der kippbare Tiegel 69 als auch der Betätigungshebel 70 für das Heben und Senken der Giessform 68 befestigt sind.
Fig. 4a zeigt den Augenblick des Giessens, Fig. 4b) dagegen den Tiegel in seiner verti kalen Normalstellung, während die Giessform 68 hochgehoben ist und daher in dieser Stel lung das Abfahren der horizontal verfahr- baren Trommel nicht behindert.
Wenn die Trommel nicht verfahrbar aus gebildet ist, dann kann bei hochgehobener Giessform und geöffnetem Boden 66 diese Giessform selbst horizontal mittels eines Kranes aus dem Ofen heraus- bzw. in ihn hineingefahren werden.
Zur Betätigung der Hebevorrichtung dient beim Ofen nach Figo. 4 der Hebel 70. Hebel 70 kann durch eine hydraulische Hub vorrichtung 71 betätigt werden, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. 72 bedeutet den Drehpunkt des Hebels 70. 73 bezeichnet zwei Stifte an der Giessform 68, mittels deren der Hebel 70, der an diesem Ende die Form einer Gabel besitzt, die Giessform 68 tragen kann. 74 ist der Drehpunkt des kippbaren Tiegels. Die Drehachse des Tiegels wird wiederum von ausserhalb des Vakuumraumes durch eine vakuumdiehte Drehdurchführung betätigt.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungs form gestattet einen symmetrischen Aufbau der Ofenanlage. Der Ansatzstutzen liegt (an ders als bei der Anordnung nach Fig. 2), nicht seitlich verschoben, sondern in der Mitte. Für Tiegelschwenkbewegungen erhält man durch den vollkommen sy=mmetrischen Aufbau ebenfalls mehr Platz bzw. ist es bei der symmetrischen Bauweise möglich, mit noch geringerem Durchmesser der Trommel auszukommen.