TWM644761U - 金屬熔液容器與定量澆鑄設備 - Google Patents

Abstract

一種金屬熔液容器，適於儲存一澆鑄液體，金屬熔液容器包括一主容器、一外殼部、一冷卻模組、一蓋體、一出口部及一氣體模組。主容器適於儲存澆鑄液體。外殼部圍繞主容器而設置，外殼部包括多個加熱模組及多個隔熱層。冷卻模組圍繞外殼部設置。蓋體覆蓋主容器、外殼部與冷卻模組而設置，與外殼部形成一氣密空間。出口部穿透蓋體深入該主容器，出口部包括一第一管路及一第二管路。第一管路以一角度穿透蓋體深入該主容器。第二管路以不同於該第一管路的角度與第一管路連接。氣體模組連接至外外殼部，適於對氣密空間提供一氣體。

Description

金屬熔液容器與定量澆鑄設備

一種液體容器，特別是一種金屬熔液容器。

澆鑄是一種將金屬高溫熔融形成金屬液體後，再將金屬液體倒入模具，使其依模具形狀成形的金屬鑄造工藝。目前常見的方式，便是使用爐具加熱並裝盛金屬液體，再由作業人員使用耐熱杓撈起金屬液體後倒入模具。

然而，常用的爐具是開放式的設備，雖然預備加熱與保溫功能，但是金屬液體仍會從開口長時間接觸空氣，如此一來會在金屬液體的液面上形成一層氧化膜，作業人員使用耐熱杓撈起金屬液體也會撈起氧化膜，並一同倒入模具中，這將會大幅影響成形的品質。

此外，由於爐具設備的設計，傳統的澆鑄設備若要實現自動化，則是透過機械手臂實現，由機械手臂操作耐熱杓撈。雖可實現自動化，但是所有機械設備須以機械手為中心設置，可容納的設備數量有限，且還有技術門檻較高、佔地面積高、設置成本高等缺點。

因此，如何解決上述問，便是本領域具通常知識者值得去思量的。

本創作提出一種金屬熔液容器，透過封閉式的儲存容器來儲存澆鑄液體，並以氣壓控制液體流出，可避免液體氧化並提供品質更佳的澆鑄液體，同時可透過軌道設置實現自動化。其具體技術手段如下：一種金屬熔液容器，適於儲存一澆鑄液體，金屬熔液容器包括一主容器、一外殼部、一冷卻模組、一蓋體、一出口部及一氣體模組。主容器適於儲存該澆鑄液體。外殼部圍繞該主容器而設置，該外殼部包括多個加熱模組及多個隔熱層。加熱模組圍繞於該主容器設置。隔熱層圍繞於該加熱模組設置。冷卻模組圍繞該外殼部設置。蓋體覆蓋該主容器、該外殼部與該冷卻模組而設置，與該外殼部形成一氣密空間。出口部穿透該蓋體深入該主容器，該出口部包括一第一管路及一第二管路。第一管路以一角度穿透該蓋體深入該主容器。第二管路以不同於該第一管路的角度與該第一管路連接。氣體模組連接至外該外殼部，適於對該氣密空間提供一氣體。

在上述之金屬熔液容器中，其中，該隔熱層為防火磚或隔熱棉。

在上述之金屬熔液容器中，其中，該冷卻模組包括一冷卻液體空間及多個板狀結構，板狀結構包括一流通孔，該流通孔設置於該板狀結構的一端。其中，所述流通孔的位置是相對設置。

在上述之金屬熔液容器中，該外殼部還包括一底座結構，設置於該主容器下方。

在上述之金屬熔液容器中，還包括至少一重量感測器，設置於該外殼部下方。

在上述之金屬熔液容器中，該蓋體還包括一溫度感測器及一液位感測器。溫度感測器伸入至該主容器設置。液位感測器伸入至該主容器設置。

本創作還提供一種定量澆鑄設備，包括上述之金屬熔液容器、一軌道模組及一承載基座。承載基座，設置於該軌道模組上，適於乘載該金屬熔液容器，該承載基座包括一第一動力源、一第二動力源及一控制模組。第一動力源適於使該金屬熔液容器旋轉。第二動力源適於使該承載基座沿著該軌道模組移動。控制模組，電性連接至該第一動力源與該第二動力源，適於控制該第一動力源與該第二動力源。

在上述之定量澆鑄設備中，其中，該承載基座還包括一齒輪環，圍繞該金屬熔液容器而設置，該第一動力源適於驅動該齒輪環。

在上述之定量澆鑄設備中，該軌道模組還包括一齒輪條，圍繞該金屬熔液容器而設置，該第二動力源與該齒輪條相連接。

10、10’:澆鑄液體

20、20a~20d:澆鑄設備

21a~21d:液體入口

100:金屬熔液容器

101:氣密空間

110:主容器

111:氣體模組

120:外殼部

121:加熱模組

122、122’:隔熱層

130:冷卻模組

131:冷卻液空間

132:板狀結構

133a~133g:流通孔

134:進水口

135:出水口

140:蓋體

141:溫度感測器

142:液面感測器

143:填充口

150:出口部

151:第一管路

152:第二管路

200:定量澆鑄設備

210:軌道模組

211:承載基座

220:控制模組

221:第一動力源

222:第一傳動齒輪

223:齒輪環

230:第二動力源

231:第二傳動齒輪

232:齒輪條

300:澆鑄液體補充設備

310:連通管

圖1所繪示為本創作金屬熔液容器100主要視圖。

圖2A所繪示為金屬熔液容器100的垂直面截面圖。

圖2B所繪示為金屬熔液容器100的水平面截面圖。

圖2C所繪示為流道的示意圖。

圖3所繪示為澆鑄液體10流出的示意圖。

圖4所繪示為定量澆鑄設備的示意圖。

圖5A所繪示為第一動力源221的示意圖。

圖5B所繪示為第二動力源的示意圖。

圖6A至圖6E所繪示為自動化應用示意圖。

圖7所繪示為澆鑄液體補充設備300之示意圖。

請參閱圖1與圖2A，圖1所繪示為本創作金屬熔液容器100主要視圖。圖2A所繪示為金屬熔液容器100的垂直面截面圖。本創作之金屬熔液容器100適於儲存一澆鑄液體10，澆鑄液體10即為液態的金屬，例如為液態的鋁。金屬熔液容器100包括了一主容器110、一外殼部120、一冷卻模組130、一蓋體140、一出口部150及一氣體模組111。

主容器110例如是一種坩堝，是由石墨材料製成，可承受高溫，故主容器110適於澆鑄液體10。外殼部120圍繞主容器110而設置，外殼部120包括了多個加熱模組121與多個隔熱層122。加熱模組121是圍繞在主容器110周邊，在本實施例中加熱模組121是一種電熱棒，也就是說，加熱模組121可對主容器110提供熱能，來維持主容器110中澆鑄液體10的溫度，避免其固化。

隔熱層122則圍繞著加熱模組121設置，進一步的加熱模組121是部分崁入隔熱層122中。而隔熱層122可以設置為多個，並依序向外衍生，同時多個隔熱層122可用不同的隔熱材料製作。在本實施例中，隔熱層122為防火磚，隔熱層122’則為隔熱棉，多個隔熱層122可隔絕熱能，同時避免主容器110的熱能向外擴散，除了提高操作安全性，也能保持主容器110的溫度。在一實施例中，外殼部120還包括多個重力感測器，設置於外殼部120的底部，重力感測器又稱作荷重單元，適於感測金屬熔液容器100的整體重量，用以判斷主容器110中澆鑄液體10的存量。

冷卻模組130圍繞外殼部120而設置。換句話說，冷卻模組130是設置在金屬熔液容器100的最外層，以降低外層的溫度，提高操作的安全性。請參閱圖2B， 圖2B所繪示為金屬熔液容器100的水平面截面圖。從圖2B中可以看出，主容器110是受到多個加熱模組121所圍繞，並且每個加熱模組121的部分體積是崁入隔熱層122中。並且在圖2B中，冷卻模組130包括一冷卻液空間131與多個板狀結構132，這些板狀結構132是設置在冷卻液空間131中，並且等距排列。這些板狀結構132還包括一流通孔133，這些流通孔133是相對而設置，藉此在冷卻液空間131中形成冷卻液的流道。

請參閱圖2C，圖2C所繪示為流道的示意圖。在圖2C中是將環狀的冷卻液空間131投影為平面，以便於解釋流道的形成方式。多個板狀結構132以彼此平行的角度設置在冷卻液空間131中，而相鄰的板狀結構132的流通孔133是相對設置。例如流通孔133a與流通孔133b便分別設置在上側與下側。如此一來當冷卻水從進水口134進入冷卻液空間131後，便會依序通過所有的流通孔133a~133g，並從出水口135離開，形成連續彎曲的流道，讓冷卻水能覆蓋外殼部120的大部分面積，提高冷卻效率。

請返參圖2A，蓋體140是覆蓋主容器110、外殼部120與冷卻模組130而設置，並且蓋體140與外殼部120將形成一氣密空間101，具體來說蓋體140與外殼部120最外層的連接位置設有橡膠墊，讓外殼部120與蓋體140內的空間形成氣密空間101，可避免熱能外流，也可避免氧氣進入主容器110中讓澆鑄液體10氧化。在一實施例中，蓋體140還包括一溫度感測器141與一液面感測器142。溫度感測器141是穿過蓋體140並深入主容器110而設置，溫度感測器141適於測量主容器110中的溫度。液面感測器142是穿過蓋體140並深入主容器110而設置，液面感測器142則適於測量澆鑄液體10在主容器110中的液面高度，從而判斷澆鑄液體10的剩餘量。在一實施例中，蓋體140還包括一填充口143，填充口143適於與液體填 充設備相連接，並且由液體填充設備將澆鑄液體10從填充口143注入主容器110中。

出口部150是穿透蓋體140深入主容器110而設置，並且出口部150還包括一第一管路151與一第二管路152。第一管路151是以一角度穿透蓋體140伸入主容器110，並且第一管路151的長度足以接近主容器110的底部。第二管路152是以不同於第一管路151的角度與第一管路151相連接，第一管路151與第二管路152連接後，將使出口部150略成L字型的形狀。

請參閱圖3，圖3所繪示為澆鑄液體10流出的示意圖。在本實施例中，金屬熔液容器100還包括一氣體模組111，氣體模組111例如為空氣壓縮機，可提供高於大氣壓力的氣體。氣體模組111是連接至外殼部120，可對氣密空間101提供氣體。具體來說，氣體是從外殼部120底部進入氣密空間101，並且進入主容器110之中，而當氣密空間101內的壓力上升，澆鑄液體10的液面便會降低，澆鑄液體10便會進入第一管路151向上流動，而當向上高度達到第二管路152時，澆鑄液體10便會從第二管路152流出，此時只要將第二管路152的出口對準澆鑄設備金屬液體入口，即可執行澆鑄。在另一實施例中，出口部150還包括一紅外線感測器，設置在第一管路151的末端，適於偵測澆鑄液體10在第一管路151中的上升狀態，並以此控制氣體模組111。而當澆鑄液體10流出量達到預定值之後，氣體模組111停止提供氣體，讓氣密空間101的壓力降低，以停止澆鑄液體10流出，讓主容器110的內澆鑄液體10的液面再次回復到無加壓的狀態。

本創作之金屬熔液容器100，可提供密封空間以保存澆鑄液體10，可避免澆鑄液體10與空氣接觸而產生氧化表面，從而提供品質更佳的澆鑄液體10。此外，在某些實施例中，可透過軌道與動力源讓金屬熔液容器100在多個澆鑄設備20間 移動，向這些澆鑄設備20提供澆鑄液體10，以達到自動化之功效。以下將說明自動化之手段。

請參閱圖4，圖4所繪示為定量澆鑄設備的示意圖。定量澆鑄設備200包括一金屬熔液容器100、一軌道模組210、一承載基座211與一控制模組220。金屬熔液容器100的特徵與前述實施例相似，在此不再贅述。

軌道模組210適於提供金屬熔液容器100移動軌跡。承載基座211設置在軌道模組210上，並適於承載金屬熔液容器100，也就是金屬熔液容器100是設置在承載基座211上，並透過承載基座211在軌道模組210上移動。

承載基座211上乘載了一第一動力源221、一第二動力源230與一控制模組220。第一動力源221適於使金屬熔液容器100旋轉，第二動力源230適於使承載基座211沿著軌道模組210移動。控制模組220則是電性連接至第一動力源221與第二動力源230，並且適於控制第一動力源221與第二動力源230。其中，第一動力源221與第二動力源230例如為伺服馬達，控制模組220例如為可程式化邏輯控制器。

請參閱圖5A，圖5A所繪示為第一動力源221的示意圖。在一實施例中，承載基座211還包括一齒輪環223，圍繞於金屬熔液容器100而設置。而第一動力源221則透過第一傳動齒輪222與齒輪環223相連接，因此，透過正轉或逆轉第一動力源221，即可使金屬熔液容器100旋轉。

接著，請參閱圖5B，圖5B所繪示為第二動力源230的示意圖。圖5B為圖4的局部仰式圖。軌道模組210還包括一齒輪條232，而第二動力源230透過第二傳動齒輪231與齒輪條232相連接。因此，透過正轉或逆轉第二動力源230，即可使金屬熔液容器100沿著軌道模組210移動。

在一實施例中，控制模組220還連接至溫度感測器141、液面感測器142、紅外線感測器與重量感測器，並讀取這些感測器的側量數值，做為控制第一動力源與第二動力源230的依據，即控制金屬熔液容器100位置的依據。

請參閱圖6A至圖6E，圖6A至圖6E所繪示為自動化應用示意圖。為方便說明，圖6A至圖6E僅匯出設備之示意圖。首先，請參閱6A，金屬熔液容器100在起始位置上，會與澆鑄液體補充設備300相連接，澆鑄液體10補充設備300會將澆鑄液體10注入金屬熔液容器100中。

請參閱圖7，圖7所繪示為澆鑄液體補充設備300之示意圖。金屬熔液容器100是經由一連通管310與澆鑄液體補充設備300相連接。具體來說，澆鑄液體補充設備300的結構與金屬熔液容器100相似，其差異在於不具備出口部，是透過以低壓空氣填入澆鑄液體填充設備300內，降低澆鑄液體10’之液面高度，使澆鑄液體10通過連通管310進入金屬熔液容器100。

接著，請參閱圖6B，驅動第二動力源230，使金屬熔液容器100沿著軌道移動至澆鑄設備20a處，並讓第二管路152對準澆鑄設備20a的液體入口21a，此時啟動氣體模組111，讓澆鑄液體10流出，為澆鑄設備20a提供一定量澆鑄液體10。

接著請參閱圖6C，再次驅動第二動力源230，使金屬熔液容器100沿著軌道移動至澆鑄設備20b處，並讓第二管路152對準澆鑄設備20b的液體入口21b，為澆鑄設備20b提供一定量澆鑄液體10。此外，此時澆鑄設備20a便可開始運行澆鑄作業，例如使澆鑄液體10流入模具中。隨後請參閱圖6D，驅動第一動力源221，讓金屬熔液容器100轉動，使第二管路152對準另一個澆鑄設備20c的液體入口21c，為澆鑄設備20c提供定量的澆鑄液體10。

再來請參閱圖6E，反向驅動第二動力源230，使金屬熔液容器100移動至使金屬熔液容器100沿著軌道移動至澆鑄設備20d處，並讓第二管路152對準澆鑄設備20d的液體入口21d，為澆鑄設備20d提供一定量澆鑄液體10。接著，若金屬熔液容器100中的澆鑄液體10不足，則可驅動第二動力源230，使金屬熔液容器100回到起始位置，與澆鑄液體補充設備300相連接以補充澆鑄液體10(如圖6A)，若澆鑄液體10儲量充足，則可驅動第一動力源221，讓金屬熔液容器100轉向澆鑄設備20a(如圖6B)，進行第二輪澆鑄液體10供應。如此一來，便可讓金屬熔液容器100在各個澆鑄設備20a~20d之間移動，並提供澆鑄液體10，以達到自動化澆鑄液體10提供的功效。

本創作之金屬熔液容器100可提供密封的澆鑄液體10保存環境，減少澆鑄液體10氧化的機會，並且透過管路抽取底層的液體，避開液面的氧化層，故可提供品質更佳的澆鑄液體10。此外，可配合軌道模組210與動力源，使金屬熔液容器100在多個澆鑄設備20之間移動並供給澆鑄液體10，達到自動澆鑄液體10供給的功效。相較於習知機械手臂的方式，本創作的澆鑄液體10供應設備具備佔地面積小、擴充性較高等優點。

本創作以實施例說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

100:金屬熔液容器

Claims (9)

1. 一種金屬熔液容器，適於儲存一澆鑄液體，金屬熔液容器包括：一主容器，適於儲存該澆鑄液體；一外殼部，圍繞該主容器而設置，該外殼部包括：多個加熱模組，圍繞於該主容器設置；及多個隔熱層，圍繞於該加熱模組設置；一冷卻模組，圍繞該外殼部設置；一蓋體，覆蓋該主容器、該外殼部與該冷卻模組而設置，與該外殼部形成一氣密空間；一出口部，穿透該蓋體深入該主容器，該出口部包括：一第一管路，以一角度穿透該蓋體深入該主容器；及一第二管路，以不同於該第一管路的角度與該第一管路連接；及一氣體模組，連接至外該外殼部，適於對該氣密空間提供一氣體。
2. 如請求項1所述之金屬熔液容器，其中，該隔熱層為防火磚或隔熱棉。
3. 如請求項1所述之金屬熔液容器，其中，該冷卻模組包括：一冷卻液體空間；及多個板狀結構，包括一流通孔，該流通孔設置於該板狀結構的一端；其中，所述流通孔的位置是相對設置。
4. 如請求項1所述之金屬熔液容器，其中，該外殼部還包括一底座結構，設置於該主容器下方。
5. 如請求項1所述之金屬熔液容器，還包括至少一重量感測器，設置於該外殼部下方。
6. 如請求項1所述之金屬熔液容器，其中，該蓋體還包括：一溫度感測器，伸入至該主容器設置；及一液位感測器，伸入至該主容器設置。
7. 一種定量澆鑄設備，包括：一請求項1~6任一項所述之金屬熔液容器；一軌道模組；一承載基座，設置於該軌道模組上，適於乘載該金屬熔液容器，該承載基座包括：一第一動力源，適於使該金屬熔液容器旋轉；一第二動力源，適於使該承載基座沿著該軌道模組移動；及一控制模組，電性連接至該第一動力源與該第二動力源，適於控制該第一動力源與該第二動力源。
8. 如請求項7所述之定量澆鑄設備，其中，該承載基座還包括一齒輪環，圍繞該金屬熔液容器而設置，該第一動力源適於驅動該齒輪環。
9. 如請求項7所述之定量澆鑄設備，其中，該軌道模組還包括一齒輪條，圍繞該金屬熔液容器而設置，該第二動力源與該齒輪條相連接。

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