DE1278248B - Piston pump for pumping molten non-ferrous metals - Google Patents
Piston pump for pumping molten non-ferrous metalsInfo
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Description
Kolbenpumpe zur Förderung schmelzflüssiger Nichteisenmetalle Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpumpe zur Förderung schmelzflüssiger Nichteisenmetalle, #Me beispielswei#se Aluminium, Zink, Kupfer, mit einem in das Schmelzbad eingetauchten Pumpen--gehäuse, einem in dem Pumpengehäuse hin- und herbewegbaren Kolben und den Förderraum saug- und druckseitig abschließenden, zwischen ihren Sitzen und Begrenzungsbolzen hin- und herpendelnden Ventilkugeln.Piston pump for conveying molten non-ferrous metals The invention refers to a piston pump for pumping molten non-ferrous metals, #Me for example aluminum, zinc, copper, with one immersed in the weld pool Pump - housing, a piston that can be reciprocated in the pump housing and the Conveying space on the suction and pressure side, between their seats and limiting bolts reciprocating valve balls.
Das Fördern von geschmolzenem Aluminium und anderen Nichteisenmetallen, beispielsweise Zink oder Kupfer, aus öfen, Kupolöfen oder Schmelzbädern dieser Metalle in andere Behälter ist schwierig und verursacht hohe Kosten, weil das geschmolzene NE-Metall ein korrosive und erosive Wirkung auf die Pumpenteile hat und die Pumpe schnell zerstört. Beispielsweise kann man bei geschmolzenem Aluminium keine Pumpenteile aus Metall gebrauchen, weil selbst Metalle mit einem hohen Schmelzpunkt, wie beispielsweise Eisen, sich in dem geschmolzenen Aluminium auflösen und es verunreinigen.Pumping molten aluminum and other non-ferrous metals, for example zinc or copper, from furnaces, cupolas or melt baths of these metals in other containers is difficult and expensive because the melted Non-ferrous metal has a corrosive and erosive effect on the pump parts and the pump quickly destroyed. For example, you cannot find pump parts with molten aluminum Made of metal, because even metals with a high melting point, such as Iron, dissolve in the molten aluminum and contaminate it.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse, der Kolben, die Ventilkugeln und die Begrenzungsbolzen aus an sich bekanntem siliziumnitridgebundenem Siliziumkarbid hergestellt sind.The invention is characterized in that the pump housing, the Pistons, the valve balls and the limiting bolts made of silicon nitride-bonded material known per se Silicon carbide are made.
Das bekannte siliziumnitridgebundene Siliziumkarbid ist bisher weitgehend für Auskleidungen, öfen und für Sehmelztiegel für Laboratoriumsgeräte verwendet worden, wofür allein die hohe Feuerfestigkeit des siliziumnitridgebundenen Siliziumkarbids maßgebend war.The well-known silicon nitride-bonded silicon carbide has largely been used so far used for linings, furnaces and for sock crucibles for laboratory equipment for which the high fire resistance of the silicon nitride bonded silicon carbide alone was decisive.
Die Erfindung macht von der erst in jüngerer Zeit gewonnenen Erkenntnis Gebrauch, daß siliziumnitridgebundenes Siliziumkarbid NE-Metalle nicht benetzt. Dadurch wird bei einer Pumpe, deren Teile aus siliziumnitridgebundenem Siliziumkarbid bestehen, eine korrosive und erosive Wirkung der NE-Metalle auf die Pumpenteile und eine Zerstörung der Pumpe, wie sie bisher oft auftrat, vermieden.The invention makes use of the knowledge gained only recently Uses that silicon nitride bonded silicon carbide does not wet non-ferrous metals. As a result, in the case of a pump, the parts of the pump are made of silicon nitride-bonded silicon carbide exist, a corrosive and erosive effect of the non-ferrous metals on the pump parts and a destruction of the pump, as it has often occurred up to now, is avoided.
Die erfin&ngsgemäße Pumpe kann vollkommen in ein Schmelzbad eingetaucht werden und kann bei je- dem Hub des Kolbens abgemessene Mengen geschmolzenen NE-Metalls aus dem Schmelzbad unterhalb dessen Oberflächenspiegels absaugen und unter Druck einer Gußform zuführen.The pump according to the invention can be completely immersed in a molten bath and can suck measured amounts of molten non-ferrous metal from the molten bath below its surface level with each stroke of the piston and feed them under pressure to a casting mold.
Die Zeichnung zeigt teilweise im Schnitt eine Pumpe gemäß der Erfindung.The drawing shows, partially in section, a pump according to the invention.
In dem Gehäuse 10 der Pumpe ist eine Hohlkammer 11 ausgebildet. An einem Ende der Kammer 11 hat das Gehäuse 10 eine Öffnung 12, durch die das geschmolzene NE-Metall der Kammer zugeführt wird. Die untere Wandung der Kammer 11 verläuft in der Nähe des Einlasses 12 schräg nach oben, wie mit 14 bezeichnet, und das Gehäuse 10 bildet einen Ventilsitz 15. In der Nähe des Einlasses 12 liegt in der Kammer eine Kugel 16, die beim Anlegen an den Ventilsitz 15 den Einlaß schließt und die beim Wegbewegen von dem Ventilsitz 15 den Einlaß öffnet. Sich quer durch die Kammer 11 erstreckend, ist ein Bolzen 17 od. dgl. angeordnet, der die Entfernung begrenzt, um die sich die Kugel 16 von ihrem Sitz 15 in die Kammer 11 hinein fortbewegen kann.A hollow chamber 11 is formed in the housing 10 of the pump. At one end of the chamber 11 , the housing 10 has an opening 12 through which the molten non-ferrous metal is fed into the chamber. The lower wall of the chamber 11 runs obliquely upwards in the vicinity of the inlet 12, as indicated by 14, and the housing 10 forms a valve seat 15. In the vicinity of the inlet 12 there is a ball 16 in the chamber which, when it is placed against the Valve seat 15 closes the inlet and opens the inlet when moving away from the valve seat 15. A bolt 17 or the like extending transversely through the chamber 11 is arranged which limits the distance by which the ball 16 can move from its seat 15 into the chamber 11.
Am anderen Ende ist in dem Gehäuse 10 ein Auslaßkanal 20 ausgebildet, der rechtwinklig zur Kammer 11 verläuft. Dieser Kanal 20 steht mit einer öffnung 21 in dem Teil 22 des Gehäuseblockes mit der Kammer 11 in Verbindung. Oben ist der Teil 22 als Ventilsitz 24 ausgebildet, und in dem Kanal 20 liegt eine Kugel 25, die beim Anlegen an den Ventilsitz 24 die Öffnung 21 abschließt. Quer sich durch den Kanal 20 erstreckend ist ein Bolzen 26 od. dgl. vorgesehen, der die Fortbewegung der Kugel 25 von ihrem Ventilsitz 24 begrenzt. Die Bolzen 17, 26 sind mit dem Gehäuse zu einer Einheit verbunden.At the other end, an outlet channel 20 is formed in the housing 10 which runs at right angles to the chamber 11 . This channel 20 communicates with an opening 21 in the part 22 of the housing block with the chamber 11 . At the top, the part 22 is designed as a valve seat 24, and in the channel 20 there is a ball 25 which closes the opening 21 when it is placed against the valve seat 24. A bolt 26 or the like is provided which extends transversely through the channel 20 and limits the movement of the ball 25 from its valve seat 24. The bolts 17, 26 are connected to the housing to form a unit.
Der Gehäuseblock 10 hat weiterhin einen zylindrischen Hohlraum 27, der mit der Kammer 11 zwischen Einlaß 12 und Öffnung 21 in Verbindung steht. Der Hohlraum 27 verläuft rechtwinklig zur Kammer 11 und parallel zum Auslaßkanal 20. In dem Hohlraum 27 bewegt sich ein Kolben 30. Unten hat der Kolben 30 eine konkave Arbeitsfläche 31. Oben ist in dem Kolben 30 ein mit Gewinde versehener Ausschnitt 32 gebildet, an den die Treibstange des Kolbens angeschlossen ist.The housing block 10 also has a cylindrical cavity 27 which is in communication with the chamber 11 between inlet 12 and opening 21. The cavity 27 runs at right angles to the chamber 11 and parallel to the outlet channel 20. A piston 30 moves in the cavity 27. At the bottom, the piston 30 has a concave working surface 31. At the top, a threaded cutout 32 is formed in the piston 30 , to which the piston rod is connected.
Das obere Ende des Auslaßkanals 20 hat einen größeren Durchmesser und ist mit Gewinde versehen, in das das Auslaßrohr 34 eingesehraubt ist. Die Bohrung 35 des Auslaßkanals 34 ist gleich groß mit dem Auslaßkanal 20. Am oberen Ende hat der Kanal 34 eine radial gerichtete Ableitung 36, die mit der Bohrung 35 in Verbindung steht. Der Endteil 37 der Leitung 38 ist in den Kanal 36 eingefügt. Die Leitung 38 hat eine Bohrung 40, die mit der Bohrung 35 in Verbindung steht. Die Leitung 40 ist am Ende nach unten umgebogen, und an dieser Stelle wird das geschmolzene Material nach unten abgeleitet. Die Leitung 38 kann auch so ausgebildet sein, daß sie an andere Leitungen angeschlossen werden kann, und es können andere Leitungen auch direkt an den Gehäuseblock anstatt an den Kanal 34 und die Leitung 38 angesetzt werden.The upper end of the outlet channel 20 has a larger diameter and is threaded into which the outlet pipe 34 is screwed. The bore 35 of the outlet channel 34 is of the same size as the outlet channel 20. At the upper end, the channel 34 has a radially directed discharge line 36 which is connected to the bore 35 . The end portion 37 of the line 38 is inserted into the channel 36. The line 38 has a bore 40 which is in communication with the bore 35. The conduit 40 is bent down at the end and at this point the molten material is diverted downwards. The line 38 can also be designed so that it can be connected to other lines, and other lines can also be attached directly to the housing block instead of to the channel 34 and the line 38 .
Das Pumpengehäuse 10, der Kolben 30, die Ventilkugeln 16, 25 und die Bolzen 17, 26 sind aus siliziumnitridgebundenem Siliziumkarbid hergestellt.The pump housing 10, the piston 30, the valve balls 16, 25 and the bolts 17, 26 are made of silicon nitride-bonded silicon carbide.
Für jedes der Pumpenteile wird eine Form hergestellt, d. h. also für das Pumpengehäuse, für die Ventilkugeln, für die die Ventilbewegungen begrenzenden Bolzen, für den Kolben und für die Auslaßleitung. Jede dieser Formen besteht aus einer Mischung Gips und Graphit, mit oder ohne Füllmaterial, wie z. B. Sand, zerkleinertes Formmaterial oder Walnußschalen. Gipszement kann ebenfalls, wenigstens teilweise, als Binder benutzt werden.A mold is produced for each of the pump components, d. H. thus for the pump housing, for the valve balls, for the bolts limiting the valve movements, for the piston and for the outlet line. Each of these forms consists of a mixture of plaster of paris and graphite, with or without filler material, e.g. B. sand, crushed molding material or walnut shells. Gypsum cement can also be used, at least in part, as a binder.
Die Gußstücke für die Ventilkugeln 16 und 26 werden mit einem Treninmittel besprengt, beispielsweise mit pulverisiertem Graphit, das eine Bindung der Ventilkugeln mit dem Gehäuseblock und mit den die Bewegung der Ventilkugeln begrenzenden Teilen während des Brennens verhindert. Die Kugeln können auch mit einem flüchtigen nichtbindenden Belag belegt werden. Dann werden die Ventilkugeln in den Gehäuseblock in der Nähe der Ventilsitze eingefügt. Auch die Gußstücke der Bolzen 17 und 26 werden in ihren Lagen im Gehäuse 10 eingesetzt. Zweckmäßig hat das Gehäuse 10 Öffnungen, in die die Enden der Bolzen eingelegt werden. Solche öffnungen können auch eingedreht werden. Um die Bolzen in ihrer Lage zu halten, ist an sich Zement nicht notwendig, aber es kann auch ein kleiner Betrag eines karbonisierbaren Zements verwendet werden, um die Bolzenenden in ihren Öffnungen zu binden, so daß die Bolzen nicht rausfallen, bevor das Gehäuse 10 gebrannt ist. Der Zement kann beispielsweise ein Harzzement sein, der beim Brennen karbonisiert.The castings for the valve balls 16 and 26 are sprinkled with a release agent, such as powdered graphite, which prevents the valve balls from binding to the housing block and to the parts limiting the movement of the valve balls during firing. The balls can also be covered with a volatile, non-binding coating. Then the valve balls are inserted into the housing block near the valve seats. The castings of the bolts 17 and 26 are also used in their positions in the housing 10 . The housing 10 expediently has openings into which the ends of the bolts are inserted. Such openings can also be screwed in. As such, cement is not necessary to hold the bolts in place, but a small amount of carbonizable cement can be used to bind the bolt ends in their openings so that the bolts do not fall out before the housing 10 is fired is. The cement can, for example, be a resin cement that carbonizes when it is fired.
Die erfindungsgemäße Pumpe eignet sich besonders zum Pumpen geschmolzenen Aluminiums und seiner Legierungen. Solche Legierungen sind beispielsweise Aluminium-Kupfer-Legierungen mit 4 bis 14 Gewichtsprozent Kupfer, Aluminium-Silizium-Legierungen mit 5 bis 13 Gewichtsprozent Silizium, Aluminium, Silizium und Kupfer enthaltende Legierungen, Legierungen aus Aluminium, Silizium, Kupfer Nickel u. ä. Mit der Pumpe können auch geschmolzenes Kupfer und Zink und viele ihrer Legierungen fortgeleitet werden.The pump according to the invention is particularly suitable for pumping molten aluminum and its alloys. Such alloys are, for example, aluminum-copper alloys with 4 to 14 percent by weight of copper, aluminum-silicon alloys with 5 to 13 percent by weight of silicon, aluminum, silicon and copper-containing alloys, alloys of aluminum, silicon, copper-nickel and the like Molten copper and zinc and many of their alloys can also be pumped away.
Beim Gebrauch wird die Pumpe vollkommen in das Schmelzbad eingetaucht. Der Kolben 30 wird betätigt. Bewegt sich der Kolben 30 in seinem Zylinder 27 nach oben, so wird die Ventilkugel 25 nach unten auf ihren Sitz 24 bewegt und schließt die Öffnung 21, und die Ventilkugel 16 bewegt sich in das Innere der Kammer 11 bis zur Anlage an dem Bolzen 17. Das geschmolzene Metall tritt durch die Öffnung 12 in die Kammer 11 ein, fließt um die Kugel 16 herum, bis der Kolben 30 seinen oberen Totpunkt erreicht hat. Beim Abwärtshub des Kolbens 30 drückt der auf das geschmolzene Metall in der Kammer 11 ausgeübte Druck die Einlaßventilkugel 16 gegen ihren Sitz 15 und schließt so die Öffnung 12, während die Auslaßventilkugel 25 von ihrem Sitz 24 bis zur Berührung mit dem Bolzen 26 fortbewegt wird. Das geschmolzene Metall wird durch die Öffnung 21 in den Kanal 20 gedrückt, fließt um die Kugel 25 herum und durch die Bohrung 26 des Auslaßrohres 34 in das Abführrohr 38. In use, the pump is completely immersed in the weld pool. The piston 30 is actuated. If the piston 30 moves upwards in its cylinder 27 , the valve ball 25 is moved downwards onto its seat 24 and closes the opening 21, and the valve ball 16 moves into the interior of the chamber 11 until it rests on the bolt 17. The molten metal enters the chamber 11 through the opening 12, flows around the ball 16 until the piston 30 has reached its top dead center. On the downward stroke of the piston 30 , the pressure exerted on the molten metal in the chamber 11 presses the inlet valve ball 16 against its seat 15 , thus closing the opening 12, while the outlet valve ball 25 is advanced from its seat 24 until it contacts the pin 26 . The molten metal is forced through the opening 21 into the channel 20, flows around the ball 25 and through the bore 26 of the outlet pipe 34 into the discharge pipe 38.
Durch Einstellung des Hubes des Kolbens 30 und der Hubfolge pro Zeiteinheit kann das von der Pumpe geförderte geschmolzene Metall in seiner Menge abgemessen werden. Die Pumpe braucht auch nur teilweise in das geschmolzene Metall eingetaucht zu werden, wenn nur die Einlaßöffnung 12 immer und vollständig von dem geschmolzenen Metall abgedeckt ist. Zweckmäßig aber wird die Pumpe vollkommen eingetaucht, um Hitzestöße und Hitzeverlust zu vermindern, damit das geförderte Metall frei von Unreinigkeiten bleibt, die auf der Metalloberfläche schwimmen.By adjusting the stroke of the piston 30 and the stroke sequence per unit of time, the molten metal conveyed by the pump can be measured in its quantity. The pump need only be partially immersed in the molten metal if only the inlet opening 12 is always and completely covered by the molten metal. However, the pump is expediently completely immersed in order to reduce heat surges and heat loss, so that the conveyed metal remains free of impurities that float on the metal surface.
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1959
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