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Verfahren und Vorrichtung zur Härtung von Giessformen und Giesskernen, die ein mit Kohlensäure härtendes Bindemittel enthalten
Die Erfindung betrifft'-ein Kohlensäurehärteverfahren für Giessformen und Giesskerne, die ein kohlensäurehärtendes Bindemittel, z. B. Wasserglas, enthalten.
Es ist bekannt, zur Härtung vorgenannter Formen und Kerne gasförmige Kohlensäure aus handelsüblichen Stahlflaschen ohne Steigrohr, also bei Verdampfung in der Stahlflasche, anzuwenden. Durch die Verdampfung wird Verdampfungswärme verbraucht, die zur Abkühlung der flüssigen Kohlensäure führt, da ihr aus der umgebenden Luft durch die Stahlflaschenwand nur ein kleiner Teil Wärme zugeführt werden kann. Die Stahlflasche bereift schliesslich und verschlechtert den Wärmeübergang noch mehr. Die Unterkühlung kann bei stärkerer Entnahme so gross werden, dass die Verdampfung praktisch aufhört, wobei dann die gasförmige Kohlensäure Temperaturen von etwa-56 C angenommen hat.
Dies führt zu Störungen bei Vorhandensein von Feuchtigkeit im Formsand und auch zu Verzögerungen in der Reaktionszeit des Bindemittels bei der Zuführung der Kohlensäure. Der Druck der gasförmigen Kohlensäure muss durch ein Reduzierventil geregelt werden. Wegen der grossen Temperaturunterschiede sind die Regelorgane ebenfalls Störungen unterworfen. Man sucht diesem Übelstand dadurch zu begegnen, dass mehrere Flaschen aufgestellt werden, die abwechselnd eingesetzt werden. Aber auch dies führt nicht zum Ziel.
Es ist üblich, Heizsonnen oder auch warmes Wasser zur Erwärmung der Stahlflaschen anzuwenden, aber auch das führt, wie die Praxis lehrt, nicht zum Ziel. Bei einer derartig unterschiedlichen Gasentwicklung und Temperatur ist ein wirtschaftliches und störungsfreies Arbeiten in der Formerei, vor allem bei der Fertigung von Serienartikeln, nicht denkbar, da bei anfänglich warmem Kohlensäuregas sowohl die Menge als auch die Zeit für die Zuführung der Kohlensäure wesentlich kleiner ist als bei kaltem Gas.
Es wurde bereits versucht, das Einfrieren von Ventilen, Manometern u. dgl. dadurch zu verhindern, dass zwischen dem Flaschen-und Reduzierventil ein elektrischer Heizkörper eingebaut wird, oder dass ein derartiger Heizkörper das Reduzierventil od. dgl. umgibt.
Auch wurde ein vermehrtes Einströmen der Wärme von der Umgebung dadurch zu erreichen versucht, dass grössere Flaschenbatterien oder z. B. ein Zwischenkessel eingebaut wurden. Abgesehen von dem erhöhten Werkstoff- und Platzbedarf im letztgenannten Falle konnte bisher zwar das Einfrieren des Reduzierventils verhindert, aber nicht das Ziel erreicht werden, das gasförmige CO am Verwendungsort stets mit einer gewünschten gleichbleibenden Temperatur verfügbar zu haben.
Dies ist jedoch aus Gründen der Ersparnis an Cl., veiner beschleunigten Durchhärtung der Giessformen und Kerne und einer einwandfreien Arbeitsqualität sehr wesentlich.
Ausserdem wird durch die Verwendung von auf eine bestimmte Temperatur, z. B. 350C, vorgewärm- tem C02die Festigkeit der Giessformen und Kerne wesentlich erhöht.
Die Erfindung beseitigt diese Mängel durch ein Verfahren, bei dem die Kohlensäure aus Stahlflaschen flüssig entnommen und in einem Verdampfer in den gasförmigen Zustand überführt und erwärmt wird.
Daran schliessend wird das erwärmte Kohlensäuregas durch ein Druckregelventil auf den gewünschten Arbeitsdruck reduziert und zu den Verbraucherstellen geleitet.
Mit der vorstehenden Erfindung ist es möglich, die für die Härtung der Formen und Kerne zur Verwendung gelangende Kohlensäure zu temperieren, u. zw. so anzuwärmen, dass die optimale Härtegeschwindigkeit erreicht wird. Dadurch können einmal ermittelte Zeiten für ein Formstück immer gleich
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eingehalten werden, da immer mit gleichen Reaktionszeiten zu rechnen ist.
Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht zwei Beispiele zur Durchführung des Verfahrens.
Aus den mit flüssigem Cl ; gefüllten Stahlflaschen a, b, gelangt die Flüssigkeit gemäss Fig. 1 durch die Leitung c in den Verdampfer d, wo durch entsprechende Wärmezufuhr das flüssige COI verdampft.
Die Wärmezufuhr kann in bekannterWeise mittels einer wärmetibertragenden Flüssigkeit durch eine elektrische Heizung e erfolgen, die von Hand oder automatisch, z. B. durch einen Thermostat, geregelt wird. An Stelle von CO ; Druckflaschen a, b kann auch, wie gestrichelt gezeichnet, ein Niederdruckbehälter f verwendet werden, der wärmeisoliert ist und auf einer niederen Temperatur gehalten wird, so dass das entnommene flüssige CO ; nur mit geringem Überdruck dem Verdampfer d zuströmt, in welchem es unter praktisch gleichem Druck verdampft. Das erwähnte, dampfförmige CO ; durchströmt dann das Reduzierventil h, in welchem eine Temperaturabsenkung stattfindet, und gelangt dann mit dem gewünschten Überdruck, z.
B. von 2 atü, in das Austrittsventil i und von dort in die Giessform. Wird z. B. die Temperatur der wärmeübertragenden Flüssigkeit, mit der der Verdampfer d gefüllt ist, auf 850C gehalten, so beträgt die Temperatur des entspannten CO ; hinter dem Reduzierventil h etwa 350. Bei einem stärkeren Verbrauch an CO ; kann namentlich bei knapp dimensionierten Warmeübergangsflächen im Verdampfer d die Temperatur des CO ;-Gases am Verbrauchsort unter den gewünschten Wert absinken. Um dies zu vermeiden, kann gemäss Fig. 2 in dem Verdampfer d eine zweite Rohrschlange. k vorgesehen sein, die das aus dem Reduzierventil h austretende, abgekühlte CO -Gas wieder auf die gewünschte Temperatur aufwärmt.
Ausserdem ist noch ein kleiner Pufferbehälter 1 im Verdampfer d untergebracht, der ständig einen gewissen Vorrat an vorgewärmtem CO ;-Gas enthält. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der flüssige Wärmeträger nur wenig über die gewünschte Temperatur von z. B. 350 erwärmt zu werden braucht.
. Um die Wärmeabstrahlung des Verdampfers d zum Teil nutzbar zu machen, ist das Reduzierventil h dicht über dem Deckel des Verdampfergefässes d angebracht und durch eine Haube m, z. B. aus Kunststoff, abgedeckt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung bringt einen erheblichen technischen Fortschritt, da durch die stets gleichbleibende Temperatur des gasförmigen CO ; der Gebrauch von Congas auf ein Minimum gebracht, die Härtezeit für die Giessformen und Kerne beträchtlich herabgesetzt und ihre Festigkeit erhöht wird, wodurch sich Ersparnisse an Lohnkosten und Zeit ergeben.
Nach einer weiteren Einzelheit der Erfindung wird gemäss Fig. 3 das Austrittsventil i als Dosierungsgerät ausgebildet, so dass dem Giesskern oder der Form stets ein genau einstellbares Quantum an CO ; zu- geführt wird.
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Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Austrittsventil i. Das gasförmige COI wird dem Gerät bei n durch einen nicht dargestellten Schlauchanschluss zugeführt. Es gelangt von dort in die Kammer o, in der die Ventilspindel p den Auslass q abschliesst. Der Abschluss erfolgt durch die hinter dem Kolben r sitzende Feder s. An die Kammer o ist ein durch einen Druckknopf t oder einen gestrichelt dargestellten Hebel tl bedienbares Rückschlagventil u angeschlossen. Von letzterem führt eine Bohrung v auf die Vorderseite des Kolbens r. Von der Bohrung v zweigt eine Bohrung w ab, die durch eine Drosselkappe x, ein einstellbares Nadelventil od. dgl. verschlossen ist. Es kann auch bei konstanter Einstellung der Drosselkappe w od. dgl. eine gestrichelt dargestellte Einstellschraube y zur Hubbegrenzung des Kolbens r vorge- sehen sein.
An die Auslassöffnung q schliesst sich über ein kurzes Rohrstück z eine glockenförmige Haube z an, zum Aufsetzen auf den nicht dargestellten Giesskern. Es kann aber auch ein Mundstück zum Einblasen des CO, in eine Giessform vorgesehen sein. Der Knopf oder der Hebel t kann derart ausgebildet sein, dass beim völligen Niederdrücken das Ventil u wieder freigegeben wird, so dass es sich durch eine Rückzugfeder wieder schliesst. Es hängt dann die Zeitdauer der CO-Zufuhr lediglich von der Ver- zögerungswirkung der Drosselkappe x od. dgl. ab, die dem Werkstück entsprechend eingestellt wird.
Die Wirkungsweise des Dosierungsgerätes ist folgende. Nach dem Aufsetzen der Haube z auf das Werkstück wird der Knopf t bzw. der Hebel t'kurz niedergedrtickt, wodurch sich das Rückschlagventil u vorübergehend öffnet. Das unter Druck stehende CO ;-Gas strömt durch die Bohrung v auf die Vorderseite des Kolbens r und schiebt ihn unter Spannung der Feder in die obere Endlage. Dadurch wird der Ventilkegel p von seinem Sitz abgehoben und CO ;-Gas fliesst zum Werkstück. Inzwischen hat sich das Rückschlagventil u wieder geschlossen, der Druck vor dem Kolben r ist entsprechend der durch die Drosselkappe x eingestellten Zeit abgebaut und die Feder s treibt den Kolben r zurück, so dass sich das Ventil p schliesst.
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