DE2022989A1

DE2022989A1 - Dosierautomatik fuer fluessige Metalle

Info

Publication number: DE2022989A1
Application number: DE19702022989
Authority: DE
Inventors: Siegfried Rohmann
Original assignee: Westofen GmbH
Current assignee: Westofen GmbH
Priority date: 1970-05-12
Filing date: 1970-05-12
Publication date: 1971-12-30
Also published as: NL161386C; DE2022989B2; FR2088518A1; CH538100A; FR2088518B1; NL7106477A; DK129220C; DE2022989C3; NL161386B; DK129220B; AT320305B; SE367331B; BE766997A

Description

öhn. Pall 2468

WES TOPEK GMBH

62 Wiesbaden, Martinstr« 19

Dosierautomatik für flüssige Metalle

Gegenstand der Anmeldung ist eine neue Dosierautoaatik für flüssige Metalle an einem Schmelz- und Warmhalteofen, der mit einem, mit Steuerungselektroden versehenen Abgaberohr, und mit einer regulierbaren Druokluftvorrichtung zur Abgabe bestimmter Mengen flüssigen Metalles, sowie einer !Druckausgleichsregulierung beim Sinken, des Metallspiegels bei fortschreitender Entleerung des Ofens ausgestatttit ist.

Sein Herausdrücken genau definierter Mengen flüssiger Metal3.e durch Druckluft aus einem Schmelzofen ergeben sich bekanntlich dadurch besondere Probleme, daß in gleichen Zeiträumen bei gleichen Bruckdosierungen P durch das allmähliche Absinken des Metallschmelzspiegels allmählich geringer werdende Sohmelzmengen aus dem Abfüllrohr gefördert werden. Dies ist dadurch erklärlich, daß der Druck P aus zwei Komponenten p. und p_ Tsesteht. Hierbei versteht man unter ρ jenen Druck, der erforderlich ist, tua die Schmelze aus dem Ofen bis zur Ausflußöffnung des Abfüllrohres zu drücken, während p_ anschließend der reine Förderdruck ist, der, in einem bestimmten Zeitintervall aufrechterhalten, die Dosierung der Ausflußmenge des flüssigen Metalles vornimmt.

Es liegt auf der Hand, daß der Partialdruck p„ konstant ist, während der Partialdruck ρ dadurch variabel ist, daß mit fallendem Schmelzspiegel auch ein höherer Partialdruck p. aufgewendet werden muß, um vom sinkenden Schmelzspiegel aps durch Druckanstieg einen immer größer werdenden Raum im Abgaberohr bis zur Ausfluß öffnung zu füllen.

Ub den im Laufe der Ofenentleerung erforderlichen Mehraufwand an p. innerhalb von P « p. +P₂ auszugleichen, hat man verschiedene ¥ege eingeschlagen. So hat man versucht, das flüssige Metall mittels eines Doeierungsgefäßes abzugeben, welches mit einer gesonderten Gießkammer

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kombiniert ist_f der flüssiges Metall aus den Schiselzbshälter zugeführt wird, und in welcher Gießkamiaer der Spiegel des flüssigen Metalles immer auf konstanter Höhe gehalten wird. Abgesehen davon, daß die Bauweise eines solchen Ofens durch die gesonderte Dosierkammer besondere Probleme aufwirft, kann von dieser Methode natürlich keine große Präzision erwartet werden, weil besondere im Laufe der Zeit sich an den Händen der Oießkanuoer Ansätze und Veränderungen ergeben, die das Volumen beeinträchtigen können.

Man hat auch versucht, mit zunehmender Entleerung des Ofens die Baruckzeit au verlängern. Als Steuerungselement verwendet man hier eine Eegslvorriohtung mit einem in das Metallbad eintauchenden Tauchkolben. Es hat eich jedoch herausgestellt, daß ©ine derartige Regulierung, die auf Messung der Badhöhe beruht, sehr träge arbeitet ₉ und dadurch nicht die gewünschte Dosiergenauigkeit bietet, abgesehen von der Anfälligkeit einer solchen Apparatur.

Ferner ist es bekannt, mit sinkendem Metallspiegel "bei konstantem Druck auf einer ersten !Druckleitung durch ein© zweite gesteuerte "Druckleitung dem Ofen zusätzlichen Brück zuzuspeiqen. Dies bedingt den Einbau eines gesonderten Elements und erhöht die apparative Anfälligkeit.

Ee stellte sich somit die Aufgabe, eine Bosierautoioatik für flüssige Metalle an einem Schmelz- und Warmhalteofen zu schaffen, die ohne Trägheit reguliert, apparativ optimal einfach ist, das heißt, daß sie ohne gesonderte Entnahmekammer vor dem Abgaberohr auskommt, und weder einen dem Metallspiegel aufliegenden Schwimmer noch eine gesonderte Druokauspeisevorrichtung benötigt. Dabei soll eine maximal© Dosierbarkeit Bit einer Genauigkeit in der Größenordnung von etwa drei Prozent dauerhaft gewährleistet sein.

Der erfindungsgemäße Dosiervorgang baut auf dem bekannten Prinzip auf, daß für die Abgabe einer gewünschten Menge Metallschmelze während einer gewissen Zeitspanne (erfahrungsgemäß eingestellt durch ein durch die Öffnung des Abgaberohres gesteuertes Zeitrelais) ein genau festgelegter Druck (erfahrungsgemäß eingestellt an einem die Druckzufuhr steuernden Grenzwertschalter) auf die Schmelze gegeben wird.

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Es wurde nun dazu gefunden} daß eine Dosieraiitomatik für flüssige Metalle an einem Schmelz- und Warmhälteofen, der mit einem, mit Steuerungselektroden versehenen Abgaberohr und mit einer regulierbaren Druckluftvorrichtung zur Abgabe "bestimmter Mengen flüssigen Metalles sowie einer Druckausgleichsregulierung "beim Sinken des Metallspiegels bei fortschreitender Entleerung des Ofens ausgestattet ist, dann der genannten Aufgabenstellung entspricht, wenn in den mit dem Ofen und der Druekluftleitung verbundenen Steuerungselementen eine erste Elektronik durch zwei Messkammern eines Differenzdrucktransmittere den reinen Förderdruck Po als Stromimpuls vor der Meldung an einen ßrenzwertschalter in einen Mischteil gibt, wo er durch Überlagerung von einem Stromimpuls aus einer zweiten Elektronik korrigiert wird, die eine weitere, mit dem Ofen direkt verbundene Meßkammer auswertet, die den, durch den statischen Druck p, ä der Säule flüssigen Metalls im Abgaberohr zwischen Metallspiegel und Auslauf variablen Gesamtdruck P » p. + Pp im Ofenraum registriert, so daß der Druckabfall beim Sinken des Metallspiegels im Ofen durch einen gesteuerten aequivalenten Druckanstieg des reinen Förderdrucks p« über eine einzige Druckluftleitung ohne Variationen am Zeitrelais kompensiert

Vie erfindungsgemäß geschmolzene Metalle, wie z.B. Aluminium, präzise dosiert werden, mag an folgendem Beispiel erkannt werden. Ein Schmels- und Warrahalteofen besteht aus druckdichtem Stahlblechgehäuse mit einer sehr hochwertigen Isolierung 1, die allseitig angeordnet ist. Die gegossene Wanne 2 ist resistent gegen Schmelze und scharfe Veredelungsetoffe. Die

Beheizung 3 erfolgt durch Strahlrohre mit Widerstandsbeheizung. Beschickt ™ wird der Ofen mit Metall durch die Besebickungs- und Beinigungsklappe 4· Der Aue trag des flüssigen Metalls erfolgt durch das Abgaberokr 5> dessen Teil 5a aus Gußeisen, dessen Teil 5b aus Stahlblech mit Spezialauskleidung besteht.

Die Betätigung der Anlage erfolgt über einen Drucktaster 6. Durch ihn wird die Schützensteuerung 7 erregt. Das Magnetventil 8 (Drucklufteinlaß) öffnet sich, während sich gleichzeitig das Magnetventil 9 (Entlüftung) schließt. Im Ofenraum steigt jetzt der Druck an, ebenso in den beiden Meßkammern I und II des Differenzdruck transmitters 10 sowie in der Meßkammer'des

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Transmitters 14 ·

Das geschmolzene Metall steigt nun aus dem Ofen in dem Abgaberohr 5 hoohi "bis es die Elektroden 11 erreicht, wodurch ein KurζSchlußimpuls auf die Schützensteuerung 7 abgegeben wird. In diesem Augenblick ist der von der Höhe des Sohmelzspiegels abhängige Druck ρ vorhanden. Durch den Kurzschlußimpuls der Elektroden 11 wird nun das Magnetventil 12 zwischen dem Ofen und der Meßkammer I des Differenzdrucktransmitters 10 geschlossen. Jetzt befindet sich in der Meßkammer I der Druck ρ eingeschlossen. Das Druckluftventil 8. bleibt weiterhin offen, so daß sich im Ofenraum und in der Meßkammer II der A\is gangs elektionik sowie im Transmitter 14 der Druck P - ρ +· p_? ausbilden kann. Da mit den Elektroden 11 ein Zeitrelais verbunden ist, entfließt nun dem Abgaberohr die genau dosierte Menge der Schmelze. Im Grenzwertschalter 13 ist der gewählte Druck p_? eingestellt. Wird durch Mischteil 15 dem Grenzwertsehalter 13 durch einen Stromimpuls das Erreichen des Druckes p₂ gemeldet, so wird das Druckluftventil 8 geschlossen. Das Magnetventil 9 sowie das Magnetventil 12 öffnet nach Ablauf der Gießzeit durch das Zeitrelais. Damit wird schlagartig der Ausfluß der Metallschmelze aus der Öffnung des Abgaberohres 5 unterbunden, wodurch eine präziee Dosierung der abgegebenen Sohmelzmenge erfolgt.

Als besonders erfindungswesentlioh muß im vorstehend geschilderten Mechanismus das Wirken des Mischteils 15 herausgestellt werden, der die Stromimpulse aus dem Differenzdruektransmitter 10 und aus "Transmitter 14 mischt. Wenn nach Vorgabe des Druckes ρ das Magnetventil 12 geschlossen ist, befindet sich in der Meßkammer I der Druck p. eingeschlossen. Wenn sioh im Verlaufe des Druckanstiegs in der Meßkammer II der Druck P^-P₁ + Vn ausgebildet hat, so meldet der Differenzdrucktransmitter in den Mischteil den Druck P₁ + p«, - P₁ » p«. In der Meßkammer des Transmitters 14 befindet sich gleichzeitig der Druck P « P₁ ⁺ Pp· ^a ρ , wie vorstehend eingehend dargelegt, mit sinkendem Schmelzspiegel variiert (d.h. bei sinkendem Sohmolzspiegel ist ein höherer Druckaufwand P₁ erforderlioh, um die Schmelze von der Höhe des Schmelzspiegels auf die Ausflußhöhe des Abgaberohres zu fördern), wirkt der Stromimpuls aus Transmitter 14 im Mischteil korregierend auf den Stromimpuls aus dem Differenzdrucktransmitter 10 ein. Dabei kann erfindungsgemäß der Impuls ·

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Aue Transmitter 14 in voller Höhe oder prozentual dem Mischteil 15 zugeführt werden, Je nach Bauweise des Ofens und Schmelze geeicht.

Der von dem variablen Partialdruck ρ anhängige Stromimpuls des Transmitters 14 wird im Misohteil 15 von dem aus dem Differenzdrucktransmitter 10 kommenden, dem Partialdruck p„ aequivalenten Stromimpuls subtrahiert, so daß der Misohteil dem Grenzwertschalter 13 einen, um einen Korrekturfaktor verminderten Druck meldet. Da im Grenzwertschalter der in Belation zum Zeitrelais stehende Druck p„ für die Dosierung eingestellt ist, so schaltet der Grenawertschalter 13 erst später, wenn im Ofen jener höhere Druck vorhanden ist, der duroh das Absinken de3 Schmelzspiegels, somit den im Laufe der Zeit höher werdenden korregierten Partialdruck ρ , ausgleicht. Ist das der Fall, so wird Magnetventil 8 der Druckluftleitung geschlossen, Magnetventil 9 für den Außendruok und |

Magnetventil 12 für Meßkammer I wird nach Ahlauf der eingestellten Gießzeit geöffnet. Dadurch wird die Abgabe der Schmelze unterbrochen und die Schmelze fällt im Abgaberohr auf Spiegelhöhe im Ofen zurück.

Ein gewähltes Zahlenbeispiel möge den Gegenstand der Erfindung weiter veranschaulichen.

Angenommen der Ofen sei derart dimensioniert, daß bei voller Füllung ein Partialdruck p. von 500 mm Wassersäule (WS), bei nahezu völliger Entleerung ein Partialdruck p. von 1000 mm Wassersäule angenommen werden kann. Ferner nehme man an, daß bei der Wahl der Dosierung sich ein

Differenzdruck p„ von 200 mm Wassersäule ergibt. Der Differenzdruck- ä

transmitter 10 wird - ob der Ofen nun voll ist oder fast leer - stets einen Stromimpuls entsprechend 200 mm Wassersäule an den Mischteil 15 aussenden.

Inzwischen hat aber die Meßkammer des Transmitters 14 bei voller Ofenfüllung einen Druck P-P₁ + P₂ " 5°° «mn WS + 200 mm WS « 700 mm WS, jedoch bei nahezu völliger Leerung des Ofens einen Druck P-P₁ + P₂ " 1000 ma WS + 200 DD WS » 1200 mm WS registriert. Entsprechend einer Einstellung *■ Transmitter 14 und seinem Gießbereich können nun entsprechende Impulse ▼on 0 $6 bis 100 ^ dem Mischteil 15 zugeführt werden. Wie erwähnt wird ■an die prozentuale Einstellung entsprechend der Dimensionierung des Ofens und der Art der Sohmelze wählen, d.h. man wird während einer ersten Probenentnahme zunächst einmal empirisch testen, welche Einstellungen

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die optimale Dosierung ergeben. Für die Verfolgung des Beispiels nehme man an ι es habe sioh hierfür ein Korrekturwert von 10 fi als angemessen ergeben. Dabei soll der Meßbereich des Differenzdruoktransmitters 10 so gewählt sein, daß 0 bis 2000 mm WS einem Stromimpuls von 0 bis 20 mA entsprechen, somit 10 mm WS 1 mA entsprechen. Der Meßboreich des Transmitters 14 hingegen sei so gewählt, daß 0 bis 2000 mm WS einem Stromimpuls von 0 bis 20 mA entsprechen, so daß 100 mm WS 1 mA ausmachen.

Dann wird vom Differenzdruoktransmitter 10 für p~ = 200 mm WS ein Stromimpuls von 20 mA an Mischteil 15 entsandt. Ferner wird gemäß obigem Beispiel bei einem Korrekturwert von 10 $ Transmitter 14 bei vollem Ofen entsprechend 700 min WS einen Strom von 0,7 mA, bei nahezu leerem Ofen entsprechend 1200 mm WS einen Strom von 1,2 mA in den Mischteil 15 abgeben. Im Mischteil 15 wird dann eine Subtraktion vorgenommen« 20 mA (aus Differenzdrucktransmitter 10) - 0,7 mA (aus !transmitter 14) = 19,3 bA. Dies ergibt sich bei vollem Ofen.

Hingegen bei nahezu leeren Ofen ergibt sich demgemäß} 20 mA (aus Differenzdrucktransraitter 10) - 1,2 mA (aus Transmitter 14) 13,3 mA.

Da im Grenzwertschalter 13 für die gewählte Zeitdauer der Wert 20 mA (entsprechend 200 mm Wassersäule für p«) festgelegt und eingestellt ist, so wird der Grenzwertschalter 13 erst dann tätig, wenn der Korrekturfaktor berücksichtigt ist, also der Druok p« soweit über 200 mm WS angestiegen ist, bis das Absinken des Schmelzspiegels im Ofen ausgeglichen ist.

Aus diesem Beispiel ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Dosierautomatik präzise und ohne Trägheit arbeitet.sowie ohne ein dem Abgaberohr "vorgeschaltetes Meßgefäß und mit einer einzigen Druckluftleitung auskommt, einer gesonderten Zuspeisevorrichtung also nicht bedarf.

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Claims

Patentanspruch

Dosierautomatik für flüssige Metalle an einem Schmelz- und Warmhalteofen, der mit einen, mit Steuerungselektroden versehenen Abgaberohr und mit einer regulierbaren Druckluftvorrichtung zur Abgabe bestimmter Mengen flüssigen Metalles sowie einer Druckausgleichsregulierung beim Sinken des Metallspiegels hei fortschreitender Entleerung des Ofens ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daS in den mit dem Ofen und der Druokluft-Ieitung verbundenen Steuerungselementen eine erste Elektronik duroh zwei Keßkamniern eines Diff erenzdrucktransinitters den reinen Förderdruck p_r> als Stromimpuls vor der Meldung an einen Grenzvertschalter in einen

vorgeschalteten Mischteil gibt, wo er durch Überlagerung von einem J

Stromimpuls aus einer zweiten Elektronik korregiert wird, die eine weitere, mit dem Ofen direkt verbundene Meßkammer auswertet, die den, durch den etatischen Druck p. der Säule flüssigen Metalles im Abgaberohr zwischen Metallspiegel und Auslauf variablen Gesamtdruck P■» p. + p« im Ofenraura registriert, so daß der ])ruckabfall beim Sinken des Metallspiegels im Ofen durch einen gesteuerten aequivalenten Itruckanstieg des reinen Förderdrucks p« über eine einzige Druckluftleitung kompensiert wird.

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