Zur Unterbindung der Reaktion von Magnesium mit dem in der Luft ent- haltenen Sauerstoff müssen die im Schmelzofen von Druckgussmaschi- nen enthaltenen Magnesium-Schmelzen mit einem Inertgasgemisch ab- gedeckt werden. Zu diesem Zweck werden Gemische von Trägergasen, und Schwefelhexafluorid (SF6) oder Schwefeldioxid (S02) eingesetzt, wie z. B. N2 und SF6, trockene Luft und SF6 oder trockene Luft mit S02.

Dabei wird angestrebt, die Konzentration der Inertgasanteile im Gemisch so gering wie möglich zu halten.

Bei den bekannten Einrichtungen zur Erzeugung des Schutzgasgemi- sches werden die einzelnen Bestandteile bei relativ niedrigem'Druck (0,8 bis 1,5 bar) durch mengenmäßig abgestimmte Zufuhr in einen Be- hälter eingefüllt, aus dem das Gasgemisch entnommen und der Schmelzenoberfläche zugeführt wird.

Bei den heute bekannten Geräten führt die Art des Mischvorgangs in der Regel zu Schichtung bzw. es kann nicht sichergestellt werden, dass es dazu nicht kommt. Schichtenbildung kann auch auftreten, wenn das Gas sich nicht richtig vermischt hat und dann sich durch Schwerkrafteinfluss absetzt. Ein homogenes Gemisch wird nicht gebildet. Bei der Gasent- nahme haben dabei die so entstehenden Konzentrationsschwankungen

Einfluss auf die Inert-Wirkung. Zu niedrige Inertgas-Konzentration führt zum Brennen ; zu hohe Konzentration zu Korrosionsverhalten am Schmelzen-Ofen und an der Gießeinheit sowie zu unnötig hoher schad- hafter Emission.

Die Zufuhr des Gasgemisches in den Ofen erfolgt über eine oder mehre- re Einlassöffnungen mit möglichst niedrigem Strömungswiderstand, wo- bei die zu dosierende Menge über den Volumenstrom eingestellt wird.

Sind mehrere Einlassöffnungen an einer Dosiervorrichtung angeschlos- sen, so ergeben sich starke Unterschiede in der Dosierung und zwar abhängig vom Abstandsmaß der Öffnungen.

Werden die Einlassöffnungen als Gruppe zusammengefasst und an ver- schiedenen Dosiergeräten angeschlossen, z. B. für einen oder für meh- rere Ofen, so haben Veränderungen der Dosierung einer Einlassöffnung Einfluss auf die Dosierung an den anderen Einlassöffnungen. Die Ein- stellung wird in der Regel sehr schwierig. Dazu kommt, dass auf diese Weise auch lokale Über-bzw. Unterdosierungen im Ofen auftreten kön- nen. Es können im Ofenraum über der Schmelze Bereiche einer SF6- Anreicherung und Stellen der SF6-Verarmung auftreten, was als Kon- zentrationsschatten bezeichnet wird. Wird bei den bekannten Bauarten eine Änderung der Dosierung gewünscht, beispielsweise bei unter- schiedlichen Betriebsarten, (Normalbetrieb, Reinigen, Notbetrieb), dann muss die Einstellung jeweils ermittelt und eingeregelt werden. In auf- wendiger Weise muss dabei die Menge der Mischgase jeweils dem Be- triebszustand angepasst werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzgaseinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass eine einfache und rückwirkungsfreie Schutzgasbeaufschlagung der Schmelzen erreicht wird und die vorher erwähnten Probleme vermieden sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schutzgaseinrichtung der ein- gangs genannten Art vorgesehen, dass der Behälter ein Druckspeicher ist, dass die Öffnungen des Schmelzen-Ofens mit Einlassdüsen verse- hen sind und dass diese Einlassdüsen von einer Dosiereinrichtung be- aufschlag sind, deren Betriebsdruck gleich oder kleiner als der Druck im Druckspeicher aber jedenfalls hoch genug ist, um eine Strahlaufweitung des Schutzgasgemisches hinter den Einlassdüsen zu bewirken.

In Ausgestaltung der Erfindung kann der Dosiervorgang kontinuierlich oder diskontinuierlich, also pulsierend erfolgen. Im letzteren Fall, also bei intermittierender Beaufschlag der Einlassdüse, können auch kleine Mengen gesteuert dosiert werden, ohne die Gefahr einzugehen dass dann wegen zu geringen Druckes keine Strahlaufweitung, d. h. keine "Verdüsung"mehr stattfindet. Bekanntlich benötigen sie eine Anord- nung, mit der"verdüst"werden soll, zwei Vorraussetzungen : Zum einen einen gewissen Druck, zum anderen auch ein gewisses Vo- lumen, durch das sich ein Staudruck von der Düse einstellt. Wird das Volumen derart gering, dass dieser Staudruck nicht gehalten werden kann, wäre auch der Verdüsungseffekt weg. Aus diesem Grund kann die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung intermittierend, also pulsierend, das Gas stellen und so im Mittel die Begasungsmenge weiter reduzie- ren, obwohl das System in der Begasungsart noch funktioniert. Eine mechanische Anpassung der Düsen selbst an diese Geringstmengen- Dosierung ist damit nicht notwendig.

Durch diese Ausgestaltung wird eine schnelle und gleichmäßige Vertei- lung über der Schmelze erreicht, so dass keine Konzentrationsschatten oder Anreicherungen von Schutzgas auftreten. In Weiterbildung der Er- findung werden dabei die Einlassdüsen am Schmeizofen so verteilt an- geordnet, dass eine Gasströmung zu den ohnehin vorhandenen Leck-

stellen des Ofens entsteht, so dass auf diese Weise eine gleichmäßige Konzentrationsverteilung gewährleistet ist. Unter"Leckstellen"sollen hier sämtliche gewollten und ungewollten Öffnungen des Ofens, wie z. B.

Chargieröffnungen, Reinigungsöffnungen und tatsächlich undichte Stel- len verstanden werden. Die Einlassdüsen werden auch so angeordnet, dass sie vor einer Verschmutzung oder Verstopfung geschützt sind.

Der Betriebsdruck der Dosiereinrichtung, der konstant gehalten wird, ist auf die Art der Einlassdüsen abgestimmt und damit auch auf das ge- wünschte Verteilungsprinzip des Gasgemisches im Ofen. Zu diesem Zweck ist es natürlich vorteilhaft, wenn der Eingangsdruck an der Do- siereinheit, d. h. also der Druck im Druckspeicher ebenfalls überwacht wird, so dass der Betriebsdruck für die Dosiereinrichtung eingehalten werden kann. Fällt der Druck aus irgend einem Grund ab, so kann über entsprechende Signale, die auch optische Anzeigen auslösen, die Do- siereinheit auf Notbegasung geschaltet werden und den Gasauslass öff- nen.

Durch die Regelung des Betriebsdruckes ist die Dosierung, also die ge- wünschte Gasmenge, völlig unabhängig von anderen Verbrauchern an der gleichen Gasmischeinheit. Rückwirkungsfrei können so über mehre- re Dosiereinheiten verschiedene Gruppen von Einlassdüsen betrieben werden. Ein Verstellen der Menge an einer Gruppe von Einlassdüsen wirkt sich nicht auf die Menge der anderen Gruppe aus und hat auch keinen Einfluss auf die Gemischbildung, d. h. auf die Konzentration des Schutzgases.

Auf diese Weise können in Ausgestaltung der Erfindung mehrere Do- siereinrichtungen auch für verschiedene Öfen parallel zueinander ge- schaltet und vom Druckspeicher versorgt werden. Jede Dosiereinheit kann dabei mit einer Einrichtung zur Einstellung der Dosiermenge ver- sehen sein, wobei in einfacher Weise jeder Dosiereinheit ein Betriebsar-

tentaster zugeordnet wird, über den die Bedienungsperson die Dosier- menge bestimmen kann. Jede Dosiereinheit kann außerdem in Weiter- bildung der Erfindung mit einer Steuerlogik versehen werden, die Signa- le über den Ofenstatus erhält. Auf diese Weise kann auch eine automa- tische Regelung der Schutzgaskonzentration erreicht werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist dem Druckspeicher eine Mischein- richtung mit einer Mischkammer vorgeschaltet, in der die die Schutz- gasmischung bildenden Gase unter Druck zusammengeführt werden.

Der Systemdruck dieser Mischeinrichtung kann dabei auf den Betriebs- druck der Dosiereinrichtungen abgestimmt werden. Der Systemdruck der Mischeinrichtung muss ausreichend höher als der Betriebsdruck der Dosiereinrichtungen gewählt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung können auch an der Mischkammer Druckdüsen für die Zufuhr der Mischgase angeordnet sein, wobei den Zuführleitungen zur Mischkammer jeweils Druckregelungseinrichtungen zugeordnet werden und auch Druckregler zur Aufrechterhaltung glei- chen Druckes zur Erzielung einer Gleichdruckregelung zwischen Trä- gergas und Schutzgas vorgesehen sein können.

Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Mischgase, d. h. die Bestandteile des Schutzgases unter turbulenter Strömung im eingestell- ten Mischungsverhältnis in der Mischkammer gebildet werden und dann dem Druckbehälter zugeführt werden. Das Mischen der Gase funktio- niert ohne jeden elektrischen Energieaufwand. Auch bei Stromausfall kann daher so lange exakt das Gemisch erzeugt werden, wie ausrei- chend Mischgase vorhanden sind. Die Konzentration wird dabei nicht verändert. Auch das System Mischeinrichtung und Dosiereinrichtung, ist somit in der Lage, auch bei Stromausfall die Konzentration exakt zu hal- ten. Nur die Dosiermenge geht auf fest eingestellte kontinuierlich dosier- te Notbegasungsmengen zurück. Der Notbetrieb kann in stromlosen Zu-

stand gefahren werden, was durch Signaleinrichtungen natürlich ange- zeigt wird.

Eine Mischeinrichtung mit einem Druckspeicher kann, wie bereits er- wähnt, mehrere Dosiereinheiten versorgen, die entweder verschiedene Einlassdüsengruppen an einem Ofen beaufschlagen oder auch mehrere Schmelzöfen, deren Dosiermengen unabhängig sind. Die Veränderung des Betriebszustandes an einem Schmelzofen und damit notwendige Änderungen seiner Dosierung, haben dabei keinen Einfluss auf die an- deren Schmelzöfen.

Wie vorher schon erwähnt, wird der Druck im Druckspeicher überwacht und zu diesem Zweck kann beispielsweise in der Verbindungsleitung zwischen Mischkammer und Druckspeicher eine Drucküberwachungs- einrichtung vorgesehen sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung schließlich kann der Misch- kammer ein Gasanalysegerät zugeordnet werden, mit dem die Konzent- ration des Gasgemisches kontrollierbar ist. Dieses Gasanalysegerät kann in einfacher Weise das Gasgemisch der Mischkammer mit einem Referenzgasgemisch vergleichen und bei Abweichungen ein Signal an die Mischeinrichtung abgeben, über das die Zufuhr der Mischgase ge- steuert werden kann.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnun- gen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Blockbilddarstellung einer erfindungsgemäßen Schutz- gaseinrichtung, Fig. 2 die schaltbildartige Darstellung der in der Schutzgaseinrichtung der Fig. 1 verwendeten Mischeinrichtung,

Fig. 3 die schaltbildartige Darstellung einer Dosiereinrichtung aus Fig.

1, Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch den Schmelzofen der Fig. 1, Fig. 5 die Draufsicht auf den Schmelzofen der Fig. 4 und Fig. 6 schließlich eine vergrößerte Darstellung einer der für die Schutzgasbeaufschlagung vorgesehenen Einlassdüsen aus den Fig. 4 bzw. 5.

Die Fig. 1 lässt strichpunktförmig umrahmt einen Schmelzofen 1 erken- nen, dessen Schmelzbad mit Schutzgas abgedeckt werden soll. Dieser Schmelzofen 1 ist im einzelnen aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich und wird dort näher erläutert. Die zur Beaufschlagung des Schmelzofens 1 mit Schutzgas vorgesehene Gasmisch-und Dosiereinheit besteht zunächst aus einer Gasmischeinheit 2, deren Aufbau anhand von Fig. 2 darge- stellt ist. Dieser Gasmischeinheit wird zum einen das verwendete Schutzgas, d. h. also SF6 oder SO2 im Sinn des Pfeiles 3 zugeführt, so- wie ein Trägergas, beispielsweise Stickstoff N2 im Sinn des Pfeiles 4.

Die Vermischung dieser beiden Bestandteile erfolgt unter Druck, wie noch im einzelnen anhand von Fig. 2 erläutert werden wird. Das so ge- bildete Schutzgasgemisch wird dann innerhalb der Gasmischeinheit in einem Druckspeicher gehalten, von dem aus Schutzgas über die Ver- bindungsleitung 5 und 6 zu Dosiereinrichtungen 7 und 7a weitergeführt wird. Der Aufbau dieser Dosiereinrichtungen ist aus Fig. 3 erkennbar.

Weitere Dosiereinrichtungen können an die weiterführende Leitung 6' angeschlossen werden. Aus den Dosiereinrichtungen 7 bzw. 7a wird das Schutzgas über die Anschlussleitungen 8 und 8a zu Einlassdüsen 9 bzw. 9a geführt und tritt dort in den Raum des Schmelzofens 1 oberhalb

der Schmelze ein. Dies wird im einzelnen anhand der Fig. 4 und 5 be- schrieben.

Fig. 2 zeigt, dass das Schutzgas, also beispielsweise SF6 durch den An- schluss 3 und Trägergas z. B. N2 durch den Anschluss 4 in die Mischein- richtung 2 gegeben wird, wobei beide Mischgase jeweils über einen Fil- ter 10 in die Leitungen 11 und 12 gelangen. Von einer zentralen Über- wachungslogik 13 aus wird dabei eine Eingangsdrucküberwachung 14 vorgenommen und der Druck in diesen Eingangsleitungen 11 und 12 jeweils durch entsprechende Manometeranordnungen 15 angezeigt. Mit einer pneumatischen Gleichdruckregelung 16 wird dafür gesorgt, dass der Druck in den beiden Zuführleitungen 11 und 12 der zugeführten Mischgase jeweils gleich hoch ist. Die Gase werden dabei unter einem Druck von mindestens 5 bar gehalten.

Die Konzentrationseinstellung des durch die Leitung 11 geführten Schutzgases erfolgt an der Stelle 17. In der parallelen Zuleitung 12 des Trägergases befindet sich eine entsprechende Drosselstelle 18 und bei- de Druckleitungen 11 und 12 werden zu einer Mischkammer 19 geführt, in der die beiden Gase jeweils aus Düsen 20 unter Druck austreten und sich in der dadurch entstehenden turbulenten Strömung zu einem ho- mogenen Gemisch führen lassen. Dieses homogene Gasgemisch wird dann einem Druckspeicher 21 über die Leitung 22 geführt, deren Druck über eine Ausgangsdrucküberwachung 23 der Überwachungslogik 13 kontrolliert und wiederum über ein Manometer 15 angezeigt wird. Im Druckspeicher 21 wird somit ein homogenes Mischgas abhängig vom Eingangsdruck (hier 4-5 bar) gespeichert, das dann über die weiterfüh- rende Leitung 5 zu einer oder mehreren Dosiereinrichtungen 7 geleitet werden kann.

Die Fig. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel die Dosiereinrichtung 7 der Fig. 1, der das Mischgas unter Druck durch die Leitung 5 zugeführt wird.

Auch hier wird ein Filter 10 einer weiterführenden Leitung 24 vorgeschal- tet, deren Druck über die Einrichtung 25 und eine zentrale Dosierlogik und Überwachungseinrichtung 26 überwacht und ebenfalls zentral über die Einrichtungen 27 und 28 und die zentrale Steuerung 29 auf einen bestimmten Betriebsdruck eingeregelt wird, der etwa in der Größenord- nung von 1,8 bis 3,0 bar liegt. Dieser Druck kann über ein Manometer 10 sichtbar gemacht werden. Von der Leitung 24 aus zweigen beim Aus- führungsbeispiel 3 Leitungen 30,31 und 32 ab, die wahlweise zur Wei- terführung des Gasgemisches zur Austrittsleitung 8 geschaltet werden können und jeweils eine unterschiedliche Menge des Gases ausströmen lassen. In der zentralen Dosierlogik 26 ist eine Einrichtung 33 zur Be- stimmung der jeweiligen Betriebsart, d. h. zur Bestimmung der Dosierung vorgesehen, wobei bei einer praktischen Ausführungsform verschiedene Taster vorgesehen sein können, die von der Bedienungsperson betätig- bar sind. Diese Tasten sind durch die Pfeile 34 symbolisiert.

Die zentrale Dosierlogik ist außerdem noch mit Signaleingängen 35 von der Druckgussmaschine und vom Schmelzofen 1 her versehen und ent- sprechende Signalausgänge zum Ofen und zu der Druckgussmaschine sind mit den Pfeilen 36 angedeutet. Die zentrale Dosierlogik weist schließlich auch eine Einrichtung 37 zur Signalisierung des Betriebszu- standes und zur Anzeige eventueller Störungen auf. Die Austrittsleitung 8 ist beim Ausführungsbeispiel mit einer optischen Anzeigevorrichtung 38 zur Anzeige des Durchflusses versehen.

Die Fig. 4 und 5 lassen nun zunächst deutlich werden, dass der im Aus- führungsbeispiel gezeigte Schmelzofen 1 eine Entnahmekammer 39 und eine Speicherkammer 40 besitzt, die durch eine Wand 41 voneinander getrennt sind. In beiden Kammern befindet sich Schmelze bis zum Ni- veau 42 und der Raum 43 und 43a oberhalb des Schmelzenspiegels wird mit dem Schutzgasgemisch beaufschlagt. In der Entnahmekammer 39 befindet sich in bekannter Weise-es handelt sich um Warmkammer-

druckgießmaschine-die Schmelzenentnahmeeinrichtung 44. Die Druck- leitungen 8 und 8a, die das Schutzgasgemisch jeweils zu Einlassdüsen 9 bzw. 9a führen, sind hier (Druckleitung 8) der Entnahmekammer 39 und (Druckleitung 8a) der Schmelzenkammer 40 zugeordnet. Die Ein- lassdüsen 9 für die Entnahme, sind, wie Fig. 5 zeigt, vor der Schmel- zenentnahmeeinrichtung 44 so angeordnet, dass das unter Druck aus- tretende und sich erweiternde Gasgemisch in einer Strömung um die Schmelzenentnahmeeinrichtung 44 herum zu der über der Entnahme- kammer 39 angeordneten Reinigungsöffnung 45 strömt, die insofern ei- ne unvermeidlich Leckstelle im Raum 43 bildet. Durch die Anordnung der Druckdüsen und der geometrischen Verteilung dieser Düsen 9, die der Geometrie der Entnahmekammer angepasst ist, wird eine gleichmä- ßige Strömung im Raum 43 erreicht, durch die Konzentrationsschatten oder örtliche Überkonzentrationen des Schutzgases vermieden werden können.

Gleiches gilt für die Speicherkammer 40, deren über dem Schmelzenni- veau 42 liegender Raum 43a durch die Druckdüsen 9a beaufschlagt wird, die hier in größerem Abstand zueinander seitlich im Raum 43a auf der Seite angeordnet sind, die der Reinigungs-und Chargierröffnung 46 gegenüberliegt. Auch auf diese Weise wird, wie durch die Pfeile 47 je- weils angedeutet ist, eine gleichmäßige Strömung im Raum 43a erreicht, welche zusammen mit der gewählten Druckbeaufschlagung durch die Einlassdüsen 9,9a zu einer gleichmäßigen Schutzgaskonzentration o- berhalb des Schmetzenspiegels sorgt.

Die Fig. 6 zeigt beispielhaft eine dieser Druckeinlassdüsen 9, die mit ei- nem Schraubgewinde 48 zum Ansetzen an entsprechende Druckleitun- gen und mit einer Drossel 49 bzw. mit einer Blende versehen ist, hinter der das unter Druck ausströmende Gas eine Strahlaufweitung erfährt, die zu einer turbulenten und für eine gleichmäßige Verteilung sorgende Verwischung in den Räumen 43 und 43a sorgt.

Natürlich ist eine Schutzgasbeaufschlagung nach der Erfindung auch bei Ofen anderer Art möglich, beispielsweise bei Einkammeröfen oder bei Öfen, die nicht für Warmkammer-Druckgiessmaschinen verwendet wer- den.