[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Saugrohrheizung für das Saugrohr bei einer Vakuum-Druckgießmaschine,
bei der das Saugrohr einen mit einer elektrischen Heizung umgebenen unteren Rohrabschnitt
aufweist, der mit einem sich anschließenden, in einer Halterungsöffnung eines Aufnahmeflansches
getragenen oberen Saugrohrabschnitt fest verbunden ist.
[0002] Bislang ist es allgemein üblich, die Saugrohre bei Vakuum-Druckgießmaschinen mittels
Gasheizungen zu temperieren, damit während der Metalldosierung die Schmelze im Saugrohr
nicht erstarren bzw. zur Verstopfung des Saugrohres führen kann. Die Temperierung
der Saugrohrleitungen über Gasheizungen hat sich zwar in ihrer Wirkung als zufriedenstellend
erwiesen, der Aufwand hierfür ist jedoch relativ groß und mit dem grundsätzlichen
Nachteil verbunden, daß überhaupt Gas eingesetzt und von einer Gasquelle zugeführt
werden muß.
[0003] Versuchsweise wurde auch schon am unteren Saugrohrabschnitt der Einsatz einer Elektroheizung
getestet, worauf in der EP-A1-0 051 310 nur ganz allgemein kurz, jedoch ohne nähere
Einzelheiten hingewiesen ist. Dabei zeigte sich jedoch, daß Probleme in Verbindung
mit dem oberen, besonders schlecht zugänglichen Saugrohrabschnitt auftreten, weil
insbesondere die Wärmeabführung über den Aufnahmeflansch, der den oberen Saugrohrabschnitt
(und damit das Saugrohr) trägt, sich als zu groß erwiesen hat.
[0004] Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Saug rohrheizung
der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der eine zufriedenstellende Aufheizung
des gesamten Saugrohres, d. h. des unteren und des oberen Saugrohrabschnitts, mit
einfachen Mitteln und bei guter Wirtschaftlichkeit erreicht wird.
[0005] Dies wird erfindungsgemäß bei einer Saugrohrheizung der eingangs genannten Art dadurch
erreicht, daß auch im Bereich des oberen Saugrohrabschnitts eine Elektroheizung vorgesehen
ist, die direkt auf dem Außenumfang des oberen Rohrabschnitts anliegende Heizspiralen
aufweist, wobei radial außen auf den Heizspiralen eine nach außen hin isolierende
Schutzschicht angebracht ist. Dabei wird bevorzugt als isolierende Schutzschicht eine
außen auf die Heizspiralen aufgesteckte Abdeckhülse aus isolierendem Material vorgesehen.
[0006] Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird, anders als bei den Gasheizungen und
der bislang nur um den unteren Rohrabschnitt getesteten Elektroheizung, ganz gezielt
auch der obere Rohrabschnitt mit einer Elektroheizung versehen, die durch das Anordnen
sie einer nach außen isolierenden Schutzschicht zu einer besonders wirksamen Aufheizung
gerade auch dieses Rohrabschnitts führt. Dadurch, daß die Isolierung nach außen erfindungsgemäß
im Bereich der Heizspiralen vorliegt, wird auch verhindert, daß gerade im Kopfbereich
eine nennenswerte und unerwünschte Wärmeabgabe nach außen, insbesondere an den Aufnahmeflansch,
erfolgen kann. Diese Maßnahmen in Verbindung mit der am unteren Rohrabschnitt eingesetzten
Elektroheizung führen zu einer überraschend guten Temperierbarkeit des gesamten Saugrohres,
wobei der insgesamt erforderliche Aufwand geringer als bei Gasheizungen ist und noch
dazu den Einsatz des Heizmediums Gas vollständig vermeidet.
[0007] In einer vorzugsweise Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Saugrohrheizung wird der
obere Saugrohrabschnitt in seinem oberen, d. h. der Gießkammer zugewandten Teil in
Form eines Rohrstutzens ausgebildet, an dem sich weiter unten ein sich nach oben im
Querschnitt glockenförmig erweiternder, diesen Rohrstutzen unter Ausbildung eines
umlaufenden, sich nach oben erweiternden Ringspaltes radial außen teilweise überdeckender
Halteflansch anschließt, der mit seiner Außenfläche in der Halterungsöffnung des Aufnahmeflansches
gehalten und an seinem unteren Ende mit dem unteren Saugrohrabschnitt fest verbunden
ist, wobei die Heizspiralen um den oberen Saugrohrabschnitt bis in den Ringspalt
hinein angeordnet sind und ganz besonders bevorzugt der Innendurchmesser des sich
glockenförmig erweiternden Halteflansches an jeder Stelle, an der er außen die inneliegenden
Heizspiralen überdeckt, größer als der Außendurchmesser der Heizspiralen ist (d. h.
es wird zwischen dem Außendurchmesser der Heizspiralen und der Innenfläche des glockenförmigen
Abschnitts stets noch ein zusätzlicher radialer Spalt freigehalten). Bevorzugt wird
dabei die nach außen isolierende Schutzschicht bis in den Bereich des Ringspaltes
hinein vorgesehen, wobei, erneut vorzugsweise, der Ringspalt um die Heizspiralen herum
vollständig mit isolierender Masse ausgefüllt ist. Hier ist es erneut von Vorteil,
wenn die Abdeckhülse aus isolierendem Material mit ihrem unteren Endbereich teilweise
in den Ringspalt hineinragt, dabei die radiale Außenfläche des hineinragenden Abschnitts
der inneren Gegenfläche des glockenförmigen Halteflansches entsprechend ausgebildet
ist und an dieser anliegt.
[0008] Ganz besonders bevorzugt wird die äußere und die innere Begrenzungsfläche des glockenförmig
sich erweiternden Halteflansches kugelabschnittförmig ausgebildet, wobei der Krümmungsradius
der inneren Begrenzungsfläche kleiner als der der äußeren Begrenzungsfläche ist,
d. h. der Querschnitt des glockenförmig sich erweiternden Halteflansches wird mit
zunehmender Entfernung von dessen Einmündestelle am Rohrstutzen dicker. Dies bringt
folgenden Vorteil mit sich: da die am weitesten axial in den Ringspalt eingeführte
Heizspirale nahe der Stelle zu liegen kommt, an der der glockenförmig sich erweiternde
Halteflansch in den von oben kommenden, den oberen Abschnitt des oberen Saugrohrabschnitts
ausbildenden Rohrstutzen einmündet, an dieser Stelle dann also die Erwärmung des oberen
Saugrohrabschitts einsetzt, wird der radiale Abstand zwischen der Außenseite der Rohrschlange
und der Innenfläche der sich glockenförmig erweiternden Halteflansches mit zunehmender
Länge der Rohrschlange immer größer. Da aber die Rohrschlange nach außen hin mit isolierendem
Material umgeben ist, bedeutet dies, daß mit zunehmender Aufheizstrecke der Rohrschlange
die Dicke der Isolierschicht zu dem Halteflansch hin immer größer wird, d. h. mit
zunehmender Aufheizstrecke wird die Islolation nach außen zum Halteflansch, über
den die Wärmeverluste zu dem Aufnahmeflansch erfolgen, immer besser. Da überdies der
glockenförmig sich nach oben erweiternde Halteflansch üblicherweise in einer Aufnahmeöffnung
des Aufnahmeflansches sitzt, die ihrerseits zwar ebenfalls kugelabschnittförmig,
jedoch mit größerem Radius ausgebildet ist, führt dies weiterhin dazu, daß die Abstütz-
bzw. Berührfläche des glockenförmig sich erweiternden Halteflansches, an der die
Wärmeverluste auftreten können, relativ weit oben am Halteflansch und damit in einem
Bereich vorliegen, bei dem die Isolationsschicht zwischen dem Halteflansch und den
innenliegenden, von ihm überspannten Heizspiralen schon besonders dick ist.
[0009] In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Saugrohrheizung wird
vorgesehen, daß die radial außen um die Heizspiralen des oberen Saugrohrabschnitts
angeordnete isolierende Schutzschicht aus isolierenden hitzebeständigen Matten, vorzugsweise
Asbestmatten, oder aus keramischem oder sonderkeramischem Material, wie insbesondere
Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Aluminiumnitrid, Siliconoxid oder Circonoxid besteht.
Besonders bevorzugt werden weiterhin bei einer erfindungsgemäßen Saugrohrheizung die
Heizkreise der Elektroheizung des oberen und des unteren Saugrohrabschnitts getrennt
voneinander ausgeführt, so daß sogar, im Gegensatz zu einer Gasheizung, eine gezielte
und gesteuerte unterschiedliche Aufheizung des oberen und des unteren Saugrohrabschnitts
möglich ist, was es zuläßt, nicht nur das Saugrohr über seine Länge hinweg optimal
zu temperieren, sondern gleichzeitig auch (dadurch) den Energieaufwand zu optimieren.
[0010] Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Saugrohrheizung besteht
darin, daß auch am unteren Saugrohrabschnitt die Heizspiralen direkt auf dem Außenumfang
des Saugrohres anliegen und auf ihrer Außenseite mittels eines Spannringes gehalten
sind. Bevorzugt wird dabei der Spannring aus isolierendem Material gefertigt, insbesondere
wiederum aus hitzebeständigen isolierenden Matten, wie Asbestmatten, oder aus keramischem
oder sonderkeramischem Werkstoff (wie solche im einzelnen oben schon erwähnt sind).
In vielen Einsatzfällen wird aber auch vorzugsweise als Spannring eine geschlitzte
Spannhülse vorgesehen, die z. B. aus einem geeigneten metallischen Material gefertigt
sein kann.
[0011] Insgesamt werden bei der erfindungsgemäßen Saugrohrheizung ganz besonders bevorzugt
Heizschlangen in Form von Rohrheizkörpern eingesetzt.
[0012] Von Vorteil ist es bei einer erfindungsgemäßen Saugrohrheizung ferner, wenn die Heizschlangen
am oberen Saugrohrabschnitt an ihrem axialen oberen Ende gegen einen Abschlußring
aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise etwa Kupfer oder einem
anderen gut wärmeleitfähigen Material, anliegen. Denn an ihrer axialen Stirnfläche
auf der der Gießkammer zugewandten Seite ist eine gute Wärmeleitfähigkeit erwünscht,
um an der Einleitstelle in die Gießkammer eine gute Aufheizung zu gewährleisten.
[0013] Mit der erfindungsgemäßen elektrischen Saugrohrheizung sind die auftretenden Wärmeverluste
im oberen Saugrohrabschnitt weitestgehend reduziert, so daß sich der obere Saugrohrabschnitt
("Anschlußkopf") selbst mit einer einfachen Elektroheizung auf die erforderlichen
Temperaturen bringen läßt und auch auf diesen unschwer gehalten werden kann.
[0014] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip beispielshalber noch
näher erläutert.
[0015] In der einzigen Figur ist eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
gezeigt, die einen oberen Saugrohrabschnitt 1 und einen unteren, mit diesem fest verbundenen
Saugrohrabschnitt 2 zeigt (der nur in seinem oberen Teil dargestellt und von dem der
Endbereich abgeschnitten ist).
[0016] Der obere Abschnitt 1 des Saugrohres ist dafür vorgesehen, an die (in der Figur nicht
gezeigte) Gießkammer angeschlossen zu werden. Die Verlängerung des unteren Saugrohrabschnitts
2 führt zur Schmelze des zu vergießenden Leichtmetalls, in die er eintaucht, was jedoch,
wie bereits erwähnt, in der Figur nicht dargestellt ist.
[0017] Der obere Saugrohrabschnitt 1 und der untere Saugrohrabschnitt 2 sind fest miteinander,
beispielsweise durch Schweißnähte 3, verbunden.
[0018] Der untere Saugrohrabschnitt 2 ist an seinem äußeren Umfang mit Heizspiralen 4 versehen,
die direkt an seinem Außenumfang anliegen und über einen (nur prinzipiell dargestellten)
Anschluß 5 mit einer elektrischen Energiequelle verbunden sind.
[0019] Der obere Saugrohrabschnitt 1 besteht aus einem oberen Teilabschnitt in Form eines
Rohrstutzens, an den sich unten ein sich glockenförmig nach außen und oben erweiternder
Halteflansch 8 anschließt, der seinerseits in einer Aufnahmeöffnung 13 eines Aufnahmeflansches
10 gehaltert ist. Zwischen der inneren Begrenzungsfläche 17 des sich glockenförmig
nach oben erweiternden Halteflansches 8 und der Außenfläche des als Rohrstutzen ausgebildeten
oberen Bereiches des oberen Saugrohrabschnitts 1 wird ein Ringspalt 12 ausgebildet,
der mit zunehmender Entfernung nach oben einen zunehmenden Querschnitt (bei zunehmender
Außenradius) aufweist.
[0020] Der Halteflansch 8 ist mit einer äußeren Oberfläche 16 und einer Innenoberfläche
bzw. inneren Begrenzungsfläche 17 versehen, deren jede kugelabschnittförmig ausgebildet
ist. Dabei ist allerdings der Krümmungsradius der inneren Begrenzungsfläche 17 kleiner
als der der äußeren Begrenzungsfläche 16 gewählt.
[0021] Um den als Rohrstutzen ausgebildeten oberen Abschnitt des oberen Saugrohrabschnitts
1 herum sind wiederum elektrische Heizspiralen 6 angeordnet, die sich axial weitgehend
über die Länge des Rohrstutzens erstrecken und bis in den Ringspalt 12 hinein vorgesehen
sind, wobei die am weitesten in den Ringspalt 12 axial hinein angeordnete Heizspirale
nur wenig vom Einmündebereich des Halteflansches 8 in den Rohrstutzen angeordnet ist.
[0022] Außerhalb des Bereiches, der vom Halteflansch 8 außen überdeckt wird, ist auf die
Heizspiralen 6 eine Abdeckhülse 9aus isolierendem Material aufgeschoben. Mit ihrem
unteren Endbereich 15 ragt diese Abdeckhülse 9 um einen kleinen Abschnitt in den Ringspalt
12 hinein, wobei die Außenoberfläche 14 dieses Endbereiches 15 der Abdeckhülse 9
entsprechend der Innenfläche 17 des Halteabschnitts 8 ausgeführt ist, so daß die Außenfläche
14 der Abdeckhülse 9 und die Innenfläche 17 des Halteflansches 8 aneinander anliegen.
[0023] Innerhalb des Ringspaltes 12 ist ansonsten der noch freie Raum vollständig mit einem
isolierendem Material 11 ausgefüllt, so daß so gut wie über die gesamte axiale Erstreckung
der Heizschlange 6 am oberen Saugrohrabschnitt 1 eine Isolierung der Heizschlange
radial nach außen vorliegt. Dabei wird durch das sich nach oben hin erweiternde Volumen
des Ringspaltes 12 eine von der am tiefsten gelegenen Heizschlange nach oben sich
verdickende Isolierschicht radial außen erreicht, so daß gerade in der Niveaulage
des Berührungsbereiches 20 zwischen Halteflansch 8 und Aufnahmeöffnung 13 des Aufnahmeflansches
10, an welcher Stelle die Wärmeabgabe vom Halteflansch 8 an den Aufnahmeflansch 10
am günstigsten ist, eine besonders dicke Isolierschicht vorliegt. Dadurch, daß die
Heizspiralen 4 und 6 sowohl beim unteren Saugrohrabschnitt 2, wie auch beim oberen
Saugrohrabschnitt 1 direkt auf der Außenfläche des Saugrohres anliegen, ist sichergestellt,
daß die von den Heizspiralen erzeugte Wärme gut auf die Außenfläche und damit auf
den entsprechenden Saugrohrabschnitt als solchen abgegeben wird, während eine Wärmeabführung
in die entgegengesetzte Richtung infolge der dort vorhandenen Isolation weitestgehend
entfällt. Dies ist besonders wichtig auch innerhalb des Ringspaltes 12, wobei durch
die gezeigte Anordnung sichergestellt ist, daß dort ebenfalls eine gute Wärmeübertragung
auf den innenliegenden Rohrstutzen, hingegen eine gute Isolation gegenüber dem außenliegenden
Halteflansch 8 erreicht wird.
[0024] Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Heizspiralen 6 am oberen Saugrohr abschnitt
1 über einen eigenen Anschluß 7 an eine elektrische Energierquelle angeschlossen,
wobei es sich dabei bevorzugt um einem vom Heizkreislauf am unteren Saugrohrabschnitt
2 getrennten Heizkreislauf handelt.
[0025] Lediglich im obersten, d. h. der Gießkammer zugewandten Endabschnitt der Heizspirale
6, etwa im Bereich der letzten Heizwindung, ist bei der in der Figur dargestellten
Ausführungsform eine Isolation nach außen nicht mehr gegeben, weil die Abdeckhülse
9 nicht bis dorthin hochgezogen ist. Allerdings bestünde sehr wohl die Möglichkeit,
die Abdeckhülse 9 auch noch hier hochzuziehen und auch in diesem Bereich noch eine
weitgehende Isolation nach außen zu erreichen, wobei in der Abdeckhülse 9 dann lediglich
eine geeignete Ausnehmung zum Durchführen der elektrischen Zuleitung vorgesehen sein
müßte. Mit ihrer oberen Endfläche liegt die aus den Heizspiralen 6 gebildete Heizschlange
gegen einen Abschlußring 19 an, der aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit besteht,
etwa aus Kupfer, und dessen Aufgabe es ist, beim Anschluß des oberen Saugrohrabschnitts
an die Gießkammer Wärme von den Heizspiralen 6 an den anliegenden Bereich der Gießkammer
zu übertragen und damit auch im Übergangsbereich eine ausreichende Aufheizung des
dorthin vorragenden kleinen Endabschnitts des oberen Saugrohrabschnitts 1 zu sichern.
[0026] Im Bereich des unteren Saugrohrabschnitts 2 werden die Heizspiralen 4 auf ihrer radial
außenliegenden Seite bevorzugt ebenfalls von einer Isolationsschicht 21 umgeben, die
insbesondere aus hitzebeständigen Matten bestehen kann. Allerdings ist es hier durchaus
auch möglich, stattdessen eine geschlitzte Spannhülse aus einem zunderbeständigen
Metall in Form eines Außenrohres 18, wie in der Figur gezeigt, vorzusehen, wobei
diese Spannhülse, die mit einem kleinen Schlitz versehen ist, durch geeignete seitliche
Flansche verspannt werden kann und damit für eine ganz besonders festes Andrücken
der Heizspiralen 4 an die Außenfläche des unteren Saugrohrabschnitts Sorge trägt.
Gleichermäßen besteht aber auch die Möglichkeit, daß hier noch zwischen die Spannhülse
18 und den Außenbereich der Heizspiralen 4 eine isolierende Zwischen schicht 21,
etwa in Form von asbesthaltigen Matten, zwischengeschaltet wird.
1. Saugrohrheizung für das Saugrohr (1, 2) bei einer Vakuum-Druckgießmaschine, bei
der das Saugrohr einen mit einer elektrischen Heizung (4) umgebenen unteren Rohrabschnitt
(2) aufweist, der mit einem sich anschließenden, in einer Halterungsöffnung (13) eines
Aufnahmeflansches (10) getragenen oberen Saugrohrabschnitt (1) fest verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß auch im Bereich des oberen Saugrohrabschnitts (1) eine Elektroheizung (6,7) mit
direkt auf dem Außenumfang des oberen Saugrohrabschnitts (1) anliegenden Heizspiralen
(6) vorgesehen ist, wobei radial außerhalb der Heizspiralen (6) eine nach außen isolierende
Schutzschicht (9, 11) angebracht ist.
2. Saugrohrheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Schutzschicht
eine Abdeckhülse (9) aus isolierendem Material auf die Heizspiralen (6) aufgesteckt
ist.
3. Saugrohrheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Saugrohrabschnitt
(1) in seinem oberen Teil als Rohrstutzen ausgebildet ist, an den sich unten ein
sich nach oben im Querschnitt glockenförmig erweiternder, den Rohrstutzen unter Ausbildung
eines umlaufenden, sich nach oben erweiternden Ringspaltes (12) radial außen teilweise
überdeckender Halteflansch (8) anschließt, der mit seiner Außenfläche in der Halterungsöffnung
(13) des Aufnahmeflansches (10) angeordnet und an seinem unteren Ende mit dem unteren
Saugrohrabschnitt (2) fest verbunden ist, und daß die Heizspiralen (6) um den oberen
Saugrohrabschnitt (1) bis in den Ringspalt (12) hinein angeordnet sind.
4. Saugrohrheizung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen isolierende
Abdeckhülse (9) bis in den Bereich des Ringspaltes (12) hinein vorgesehen ist.
5. Saugrohrheizung nach Ansprch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (12) um
die Heizspiralen (6) herum vollständig mit isolierender Masse (11) ausgefüllt ist.
6. Saugrohrheizung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckhülse (9)
aus isolierendem Material mit ihrem unteren Endbereich teilweise in den Ringspalt
(12) hineinragt, wobei die radiale Außenfläche (14) des hineinragenden Abschnitts
(15) entsprechend der inneren Gegenfläche (17) des glockenförmigen Halteflansches
(8) ausgebildet ist und an dieser anliegt.
7. Saugrohrheizung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
äußere und die innere Begrenzungsfläche (16, 17) des glockenförmig sich erweiternden
Halteflansches (8) kugelabschnittförmig ausgebildet sind, wobei der Krümmungsradius
der inneren Begrenzungsfläche (17) kleiner als der der äußeren Begrenzungsfläche
(16) ist.
8. Saugrohrheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
radial außen um die Heizspiralen (6) des oberen Saugrohrabschnitts (1) angeordnete
Schutzschicht (9, 11) aus isolierenden hitzebeständigen Matten oder aus Keramik besteht.
9. Saugrohrheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektroheizung (4,6) des oberen und die des unteren Saugrohrabschnitts (1,2) getrennte
Heizkreise aufweisen.
10. Saugrohrheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auch
am unteren Saugrohrabschnitt (2), die Heizspiralen (6) direkt auf dem Außenumfang
des Saugrohres (2) aufliegen und auf ihrer Außenseite mittels eines Spannringes (18)
gehalten sind.
11. Saugrohrheizung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (18)
aus isolierendem Material, insbesondere aus hitzebeständigen isolierenden Matten,
besteht.
12. Saugrohrheizung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannring
eine geschlitzte Spannhülse (18) vorgesehen ist.
13. Saugrohrheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als
Heizspiralen Rohrheizkörper (4, 6) eingesetzt sind.
14. Saugrohrheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Heizspiralen (6) am oberen Saugrohrabschnitt (1) an ihrem axialen oberen Ende gegen
einen Abschlußring (19) aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise
aus Kupfer, anliegen.