METHOD OF AND DEVICE FOR CONVEYING MOLTEN METAL

Abstract: 1. A device for conveying molten metal having an electromagnetic channel pump, characterized in that this channel pump (5) is preceded by an electromagnetic immersion pump (3) which is known per se and is immersed in the molten metal bath (2).

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Förderung von Flüssige metall Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung von Flüssigmetall, insbesondere von flüssigem Aluminium in Giessereianlagen. Aus der DE-OS 29 24 116, der DE-OS 31 41 774 und einem Vortrag von R. Hans auf dem deutschen Giessereitag in Koblenz am 15. und 16, Juni 1982 mit dem Thema "Neue elektromagnetische Pumpen für den Aluminiumguss" sind verschiedene Pumpentypen zur Förderung von Flüssigmetall bekannt. Dort wird einerseits eine Kanalpumpe und andererseits auch eine Tauchpumpe zur Förderung von Aluminium beschrieben. Während die Kanalpumpe grössere Fördermengen bewältigen kann, hat sie den Nachteil, dass sie nicht selbstansaugend ist und daher zu Beginn des Giessvorganges zunächst mit flüssigem Metall gefüllt werden muss. Die Tauchpumpe ist zwar selbstansaugend, jedoch kann sie aufgrund von Temperaturproblemen keine so grosse Förderleistung erbringen wie eine Kanalpumpe. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Förderung von Flüssigmetall, welche die günstigen Eigenschaften der beiden Pumpen kombiniert und damit eine selbstansaugende Fördereinrichtung mit grosser Förderleistung ergibt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäss dem Hauptanspruch vorgeschlagen, eine elektromagnetische Tauchpumpe und eine elektromagnetische Kanalpumpe, wie sie an sich bekannt sind, hintereinander in Reihe anzuordnen. Dies hat zunächst den Vorteil, dass mit der Tauchpumpe die Kanalpumpe geflutet werden kann, so dass aufwendige Vorflutanlagen mechanischer Art, wie sie bisher für Kanalpumpen nötig waren, entfallen. Auf diese Weise können gleichzeitig auch einige Probleme vermieden werden, die bisher durch #emperaturschocks beim Fluten der Kanalpumpen zu beachten waren. Es erscheint zunächst so, als würde die Pumpleistung von zwei in Reihe geschalteten Pumpen mehr durch die Leistung der schwächeren Pumpe in der Reihe bestimmt, jedoch trifft dies überraschenderweise bei elektromagnetischen Pumpen nicht zu. Da keinerlei Einbauten in dem Förderkanal vorhanden sind und die Förderung nur durch magnetische Wanderfelder vor sich geht, ist sehr wohl eine TauchDwmDe von kleiner Förderleistung aber mit einem relativ grossen Kanalquerschnitt herstellbar. Die Förderleistung der Tauchpumpe wird nämlich nicht so sehr durch die möglichen Kanalquerschnitte begrenzt als vielmehr durch die maximal mcgliche Verlustwärme in den spulen und im Kern. Man kann daher eine Tauchpumpe bauen, welche einen Kanalquerschnitt hat, der in etwa dem einer Kanalpumpe entspricht. Durch eine solche über die optimale Grösse hinausgehende Vergrösserung des Kanals der Tauchpumpe wird zwar deren Förderleistung verringert und die Verlustleistung in den Spulen und im Kern vergr# > #ert, jedoch kann die Purrrpe trotzdem kurzzeitig ohne Überhitzung Flüssigmetall fördern. Dies reicht jedoch vollkommen aus um die Kanalpumpe zu fluten. Ab diesem Zeitpunkt kann die Tauchpumpe dann ausgeschaltet werden, während die Kanalpum#nun- rehr die gesamte Förderung übernimmt. Der Pumpkanal der Tauchpumpe dient dann nur noch als Förderleitung. Im Anspruch 2 wird dementsprechend vorgeschlagen, dass die Förderleistung der Kanalpumpe erheblich grösser ist als die der Tauchpumpe. Erst in dieser Zusammenstellung wird die Verwendung von zwei Pumpen, die gegen über der Verwendung einer einfachen Tauchpumpe nattr- lich sehr aufwendig ist, wirklich sinnvoll. Tatsächlich bestimmt nunmehr nur noch die Förderleistung der Kanalpumpe die Eigenschaften während des Dauerbetriebes, wohingegen die Tauchpumpe nur noch zum Fluten der nicht selbstansaugenden Kanalpumpe verwendet wird. Im Anspruch 3 wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die Tauchpumpe überhaupt nur noch für einen kurzzeitigen Betrieb auszulegen, insbesondere bei der Tauchpumpe keine Kühlung und wirkungsgraderhöhende aufwendige Einrichtungen mehr vorzunehmen. Ein ganzer Teil der Probleme, welche bei Tauchpumpen zu beachten sind, treten überhaupt nur im Dauereinsatz auf. Bei längerem Betrieb einer Tauchpumpe werden nämlich die Sculen und der Kern erheblich heisser als das geförderte flüssige Metall, wobei einerseits Probleme mit dem Curie-Punkt der magnetischen Materialien und andererseits Oxidationsprobleme bei Kupferspulen auftreten. Dies alles ist bei einem kurzzeitigen Betrieb unbeachtlich, so dass verschiedene Massnahmen für kurzzeitbetriebene Tauchpumpen entfallen können, so z.B. eine Spülung mit Inert- oder Kühlgas und die Verwendung von teuren Materialien mit besonders hohem Curie Punkt. Im Anspruch 4 wird entsprechend den Ausführungen zum Anspruch 1 ein Verfahren zum Fördern von Flüssigmetall vorgeschlagen, bei dem die selbstansaugende Tauchpumpe nur zu Beginn der. Förderung betrieben wird, bis die nicht selbstansaugende Kanalpumpe geflutet ist und die weitere Förderung dann ausschliesslich mit der Kanalpumpe erfolgt. Dies Verfahren vermeidet die bisher übliche mechanische Flutung der Kanalpumpe aus einem Giessgefäss mit den Problemen des Temperaturschocks und anderer Nachteile. Bei Verwendung der vorgeschlagenen Kombination braucht der Vorratsbehälter für Flüssigmetall nicht für Schöpfeinrichtungen zugänglich zu sein, bzw. das Nachfüllen braucht nicht durch die Kanalpumpe zu erfolgen. Im Anspruch 5 wird in weiterer Ausgestaltung vorgeschlagen, dass die Regelung der Förderleistung im Betrieb ausschliesslich durch die Kanalpumpe in an sich bekannter Weise erfolgt. Nach dem Fluten der Kanalpumpe kann daher die Tauchpumpe vollkommen ausgeschaltet werden, wodurch die Temperatur des ganzen Systems der Tauchpumpe in etwa der Schmelzentemperatur entspricht. Die Regelung der Förderleistung, beispielsweise zur präzisen Portionierung des geförderten Flüssigmetalls erfolgt nur durch die Kanalpumpe, so dass das vorgeschlagene System nicht schwieriger zu handhaben ist als die bekannten Einzelsysteme. Im Anspruch 6 wird ein anderes Verfahren zum Fördern von Flüssigmetall mit der beschriebenen Vorrichtung vorgeschlagen. Danach wird die Tauchpumpe ständig mit kleiner Förderleistung betrieben und die Dosierung und/oder Regelung des Flüssigmetallstromes erfolgt durch Zu- oder Gegenschalten der Kanalpumpe. Dieses Verfahren hat entscheidende Vorteile, wenn nicht nur die kontinuierliche Fördermenge geregelt werden soll, sondern ein präzises Dosieren nötig ist. Fördert die Kanalpumpe mit kleiner Förderleistung, so kann der Flüssigmetallstrom durch Gegenschalten der Kanalpumpe fast schlagartig gestoppt werden. Der Flüssigmetallspiegel nimmt je nach der gegengeschalteten Leistung der Kanalpumpe irgendeine Position im Inneren der Kanalpumpe ein. Durch genaue Festlegung von Förderleistung der Tauchpumpe und Gegenförderleistung der Kanalpumpe kann der Flüssigmetallspiegel während des Stillstandes genau in eine definierte Position gebracht werden. Beim Fördern der nächsten Portion wird die Kanalpumpe dann wieder für eine bestimmte Zeit mit einer bestimmten Leistung gleichsinnig zu der Tauchpumpe geschaltet. In günstigen Fällen ist so eine sehr genaue Portionierung lediglich durch intervallweises Zu- bzw. Gegenschalten der Kanalpumpe mit festgelegter Leistung moglich, ohne dass es einer aufwendigen Instrumentierung und Regelung bedarf. In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 7 vorgeschlagen, dass die Förderleistung der Tauchpumpe so geregelt wird, dass der Flüssigmetalldruck bei Förderstillstand am Eingang der Kanalpumpe immer gleich gross ist. Da der Flüssigmetallspiegel im Behälter nicht konstant bleibt und die Förderleistung der Tauchpumpe von der Füllhöhe im Behälter abhängt, ist zur Erreichung eines definierten Flüssigmetallspiegels bei Förderstillstand vorteilhaft, wenn dies durch die Tauchpumpe bereits ausgeglichen wird. Dann benötigt die Kanalpumpe keine weiteren aufwendigen Regelvorrichtungen zur gleichbleibend genauen Dosierung. Die Regelung der Förderleistung der Tauchpumpe erfolgt in Abhängigkeit vom Füllstand im Behälter und, falls nötig, von Temperatur und anderen Parametern, die gemessen werden können. Die vorgeschlagene Anordnung eignet sich besonders für Giessanlagen, in denen grosse Förderleistungen erbracht werden müssen. Ausserdem ist ein Einsatz von Tauchpumpen unter diesen Bedingungen auch bei Flüssigmetallen mit einer höheren Schmelztemperatur als beim Aluminium denkbar, da die Probleme der Tauchpumpe hauptsächlich im Langzeitleistungsbetrieb liegen. Eine Tauchpumpe, die für Aluminium im Dauereinsatz geeignet ist, kann kurzzeitig auch für Metalle mit sehr viel höheren Schmelzpunkten eingesetzt werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt: In einem Behälter 1 befindet sich eine Flüssigmetallschmelze 2, in welche eine elektromagnetische Tauchpumpe 3 eingetaucht ist. Wie mit Pfeilen angedeutet ist, wird das flüssige Metall durch die Tauchpumpe hindurch und über einen Förderkanal 4 zu einer Kanalpumpe 5 geleitet, von welcher es dann zu einem Ausflussrohr 6 gelangt. Der Förderkanal 4 verläuft zur Vermeidung des Nachtropfens von Flüssigmetall etwas schräg aufwärts, was zusätzlich für ein eventuelles Gegenschalten cer Kanalpumpe gegen die Tauchpumpe von Bedeutung ist. Der Beginn des Förderns kann von der Tauchpumpe 3 bewerkstelligt werden, während ab dem Zeitpunkt, zu dem die Kanalpumpe 5 geflutet ist, die Förderung allein von dieser Pumpe erfolgt. Das bisher notwendige Fluten der Kanalpumpe von aussen, unter Umständen in Verbindung mit dem Nachfüllen des Behälters 1, ist nunmehr überflüssig.

Claims: Verfahren und Vorrichtung zur Förderung von Flüssige metall Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Förderung von Flüssigmetall, dadurch gekennzeichnet, dass eine in die Flüssigmetallschmelze (2) getauchte, an sich bekannte elektromagnetische Tauchpumpe (3) und eine an sich bekannte elektromagnetische Kanalpumpe (5) hintereinander angeordnet sind. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Kanalpumpe (5) erheblich grösser ist als die der Tauchpumpe (3). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tauchpumpe (3) nur für kurzzeitigen Betrieb ausgelegt ist, insbesondere dass bei der Tauchpumpe keine Kühlung und wirkungsgraderhöhende aufwendige Einrichtung vorgesehen sind. 4. Verfahren zum Fördern von Flüssigmetall mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die selbstansaugende Tauchpumpe (3) nur zu Beginn der Förderung betrieben wird, bis die nicht selbstansaugende Kanalpumpe (5) geflutet ist, und die weitere Förderung ausschliesslich mit der Kanalpumpe (5) erfolgt. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Förderleistung ausschliesslich durch die Kanalpumpe (5) in an sich bekannter Weise erfolgt. 6. Verfahren zum Fördern von Flüssigmetall mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tauchpumpe (3) ständig mit kleiner Förderleistung betrieben wird und die Dosierung und/oder Regelung des Flüssigmetallstromes durch Zu- oder Gegenschalten der Kanalpumpe (5) erfolgt. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Tauchpumpe (3) so geregelt wird, dass der Flüssigmetalldruck bei Förderstillstand am Eingang der Kanalpumpe (5) immer gleich gross ist.

Inventors: BARZANTNY, JOACHIM, RAINER, HANS, DIPL.-ING., THISSEN, KLAUS, DIPL.-ING.
Applicants: INTERATOM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1983
Main classification: B22D39
IPC codes: B22D39, H02K44