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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und Fördern von selbsthärtendem, katalytisch abbindendem Formsand, mit einem horizontalen, im wesentlichen zylindrischen Mischbehälter mit darin umlaufendem, axial fördernde Mischwerkzeug, welchem Mischbehälter am Einlassende, an dem er um eine vertikale Achse schwenkbar ist, über Dosiereinrichtungen der Formsand und gegebenenfalls pulverförmige
Zusatzstoffe, sowie das Bindemittel und der Katalysator zugegeben werden und am Auslassende das fertige
Formsandgemisch entnommen wird.
Mit Bekanntwerden hochreaktiver Binderkomponenten, die nach Kontaktierung der Reaktionskomponente in weniger als 45 sec irreversibel aushärten, konzentrierten sich die Probleme bei der Herstellung von bei
Raumtemperatur selbsthärtenden Formsanden auf das schnelle Vermischen der Formsandkomponenten zu einer homogenen Formsandmischung und die sofortige Verarbeitung in einer Giesserei-Formmaschine.
Allgemein werden in der Giesserei-Industrie zum Mischen von Formsandkomponenten Chargen- und kontinuierliche Mischer unterschieden. Letzte werden auch als Durchlaufmischer bezeichnet. Hierauf bezieht sich die Erfindung.
Ein Hauptproblem bei Formsandmischvorrichtungen ist die äusserst schnelle und homogene Vermischung der Formsandkomponenten sowie deren vollständiger Austrag aus dem Mischergehäuse. Bei einem bekannten Mischer sind auf der Mischerwelle radial abstehende Mischwerkzeuge in Form von bis nahe an die Innenwand reichenden schräggestellten Scharen vorgesehen, die an einem radialen, an die Mischerwelle angeschweissten
Scharhalter befestigt sind. Der Nachteil der bekannten Mischerwerkzeuge ist der, dass der für die Erzielung einer einwandfreien Mischung erforderliche Energieaufwand verhältnismässig hoch ist und dass nur eine begrenzte Mischungsgüte erzielt werden kann.
Ausserdem wird wegen der angewendeten hohen Drehzahlen der Mischbehälterinhalt leicht erwärmt, was zu exothermen Vorverfestigungen des Formsands führen kann, wenn auch bei den gewählten Umfangsgeschwindigkeiten nicht führen muss. Schwankungen in der Mischungsgüte bei sehr kurzen Mischungszeiten-die Durchlaufzeit beträgt nur bis zu etwa 5 sec-rühren daher, dass das Bindemittel und der Härter mit dem Formsand in das Mischergehäuse gemeinsam eingegeben werden. Erst bei höheren Durchlaufzeiten können die dadurch bedingten Unregelmässigkeiten vermieden werden. Der Anwendung höherer Durchlaufzeiten steht aber die hohe Reaktivität des Binde- und Härtemittels entgegen.
Anderseits kann die Mischungsgüte nicht dadurch verbessert werden, dass die Drehzahl der Mischerwelle weiter erhöht wird, weil, wie dem Mischfachmann bekannt ist, bei sehr kurzen Durchlaufzeiten dann sogar-mit noch schlechteren Mischergebnissen zu rechnen ist. Die auftretende Zentrifugalwirkung lässt nämlich eine axiale und radiale Vermischung der einzelnen Komponenten gar nicht mehr zu.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den bekannten Formsandmischer dahingehend zu verbessern, dass bei kurzer Mischzeit mit besserer Homogenität der Mischung aus Formsand und Härte- und Bindemittel gerechnet werden kann, ohne dass es dazu einer höheren Antriebsleistung bedarf.
Diese Aufgabe ist gemäss der Erfindung bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass am Einlassende des Mischbehälters eine Düse zum Einspritzen des flüssigen Bindemittels und des Katalysators befestigt ist und dass als Mischwerkzeug, wie an sich bekannt, eine Welle mit radialen bis nahe zur Innenwand reichenden Mischpaddeln vorgesehen ist. In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mischbehälter an seinem Umfange von einem heiz-und/oder kühlbaren Mantel umschlossen ist.
Die Verwendung von Mischpaddeln führt zu einer hohen Homogenität trotz erniedrigtem Energieaufwand.
Die Verweilzeit im Mischbehälter beträgt nur etwa 1 bis 4 sec.
Durch Veränderungen der aufgegebenen Mengen und der Verweilzeit lässt sich auch das Formsand-Bindemittel-Verhältnis verändern, so dass der Bedienungsmann in der Lage ist, zum Aufbau einer glatten Formoberfläche einen höheren Bindemittelanteil zu verwenden und dann wieder auf einen normalen Bindemittelanteil zurückzugehen, der für das übrige Gemisch gilt, welches zum Abdecken der Formoberfläche und zum Auffüllen des Formkastens verwendet wird. Es ist ausserdem möglich, das Verhältnis zwischen Katalysator und Bindemittel zu verändern, so dass die Abbindegeschwindigkeit des Formsandes beeinflusst werden kann. Es liesse sich schliesslich erreichen, dass dem zum Aufbau der modellnahen Formschichten verwendeten Formsand Zusatzstoffe, wie z. B. Eisenoxyd, zugesetzt werden können.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der schematischen Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. In den Zeichnungen zeigt : Fig. 1 eine Seitenansicht in im wesentlichen vereinfachter Darstellung einer Mischvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, einer speziellen Ausbildungsform des Mischers, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2 und Fig. 5 eine stirnseitige Ansicht des Mischers.
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Der Motor--13--ist vorzugsweise ein Hydraulikmotor, der über ein Untersetzungsgetriebe an die Schneckenwelle des Schneckenförderers-12-angeschlossen ist. Der Schneckenförderer-12-ist in einer Halterung --14-- abgestützt, die zusammen mit dem Motor--13--an einer Plattform--15--montiert
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ist. Diese ruht am oberen Ende einer Säule-16-, welche zweckmässigerweise in einem Schwenklager --17-- gelagert ist, das sich seinerseits an einem Bodenständer --18-- abstützt. Die Säule--16--ist mit Vorteil höhenverstellbar, beispielsweise mit Hilfe einer hydraulischen Hubvorrichtung.
Der Auslass--19--des Schneckenförderers--12--ist oberhalb eines Mischer-Einfülltrichters --20-angeordnet. Mit Vorteil ist über dem auslassseitigen Ende des Schneckenförderers --12-- ein zusätzlicher
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--21-- angeordnet,Harz-Sand-mischer --26-- trägt, welcher seinerseits in einem weiteren Schwenklager --27-- am Ende des Armes aufgenommen ist. Der zusätzlichen Abstützung des Schneckenförderers --12-- dienen Verstrebungen - 28 und 29--. Der Mischer --26-- ist mit einem Motorantrieb --30-- versehen. Der Mischer-26ist ein mit waagrechter Achse angeordneter Paddel-Rotationsmischer, der an einem Ende Sand aus dem
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Katalysator-Harz-Verhältnis verändern und Zusatzstoffe aufgeben lassen, usw.
Von dem am Mischer --26-- angebrachten Schaltkasten --34-- aus lässt sich eine Steuereinheit --35-- betätigen. Zu dieser können beispielsweise gehören : ein Hydraulik-Vorratsbehälter --36-- und ein Aggregat --37-- aus Elektromotor und Hydraulikpumpe zum Betätigen von Hydraulikmotoren, wie z. B. des Antriebsmotors --13-- für den Schneckenförderer-12--, und ein Motor-38-für den Antrieb von Pumpen-39 und 40--, die über eine Leitung --43-- Harz-Bindemittel aus einem Vorratstank-41bzw. über eine Leitung --44-- Katalysator aus einem Vorratstank--42-zum Mischen und zur Aufgabe in den mischer --26-- in eine Leitung --45-- pumpen.
Die Steuereinheit weist verschiedene elektrische Bauteile, Hydraulikventile u. dgl. auf, die für das Variieren und den Durchfluss der Stoffe und für das Verändern ihrer gegenseitigen Anteilverhältnisse erforderlich sind.
Die Arbeitsweise der Anlage entsprechend der bisherigen allgemeinen Beschreibung ist wie folgt : In den
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dem Formkasten ein und schaltet den kontinuierlich arbeitenden Mischer ein. Sodann betätigt sie Bedienungsorgane, um Sand durch den Schneckenförderer --12-- zum Einfülltrichter --20-- zu fördern und gleichzeitig einen Strom von Harz und Katalysator im den Erfordernissen entsprechenden gewünschten Verhältnis auszulösen. Zur Verbesserung der Formoberfläche betätigt die Bedienungsperson mit Vorteil ebenfalls jene Bedienungsorgane, mit denen sich Zusatzstoffe, wie z. B. Eisenoxyd, aus dem Einfülltrichter --21-- dem Teil des Sand-Bindemittel-Gemisches zusetzen lassen, der unmittelbar an den Modelloberflächen aufgetragen wird.
Der Sand und das Harz, und zutreffendenfalls die Zusatzstoffe, werden kräftig und gründlich gemischt und rasch durch die Mischkammer nach vorn transportiert. Während der Abgabe des Gemischs am Auslassstutzen
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entleert.
In den Fig. 2 bis 4 ist in Einzelheiten eine etwas verschiedene alternative Mischanlage dargestellt, die einen Mischer in einer bevorzugten Ausbildungsform verwendet. Zum Mischer gehört ein Mischergehäuse-50--, das eine im wesentlichen zylindrische, an den Enden offene rohrförmige Auskleidung --51-- aufweist, die zwischen einer in Arbeitsrichtung hinteren Stirnplatte --52-- und einer in Arbeitsrichtung vorderen Stirnplatte - eingeschlossen ist. Die Stirnplatten-52 und 53-sind an Hülsen--54 bzw. 55-befestigt, welche die entgegengesetzten Enden der Auskleidung --51-- aufnehmen, um eine Mischkammer --56-- zu bilden.
Durch die Stirnplatten --52,53-- und die Mischkammer --56-- hindurch erstreckt sich eine Welle
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von dieser abgestützt ist. Das Mischergehäuse--50--wird zusammen mit dem Motor--30A--von einem Schwenklager--27A--aufgenommen, das seinerseits an einem freitragenden Schwenkarm --25A-- oder an einer ortsfesten oder beweglichen Stütze aufruht, je nach den besonderen Bedingungen des Einsatzortes.
Das in Arbeitsrichtung hintere Ende des Mischers weist einen Materialeinlass-64-auf, der durch die Stirnwand --52-- hindurch mit der Mischkammer --56-- in Verbindung steht. Oberhalb des Materialeinlasses --64-- sind ein Sandeinfülltrichter --20A-- und ein rotierendes Absperrorgan, beispielsweise eine Zellenradschleuse--66--angeordnet. Ein Motor--67--mit regelbarer Drehzahl ruht an einer weiteren Konsole-68--, die sich an dem Absperrorgan --66-- abstützt. Dieses ist über einen Riementrieb-69-od. dgl. und eine elektrisch betätigbare Schaltkupplung --70-- mit dem Motor-67verbunden.
Sobald die Bedienungsperson die Schaltkupplung --70-- einschaltet, wird durch den Materialeinlass --64-- Sand der Mischkammer-56-zuführt. Zur Steuerung der Sandzufuhr kann in einer abgewandelten Ausbildungsform auch ein Absperrschieber verwendet werden.
Der Regelmotor-67-ist weiterhin über einen Riementrieb-71 und 72 und 73-- od.dgl. betriebsmässig mit, je nach Bedarf, einer oder mehreren Verdrängerpumpen-74-mit veränderlichem
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überfeine Ansaugleitung--77--undzugeführten Sand einzusprühen.
Die Anzahl der Pumpen und Tanks ist von dem verwendeten speziellen Bindeharz-System abhängig. Beim gewöhnlichen Zweikomponenten-System mit einem Harz und einem Katalysator zu dessen Aushärtung werden zwei Pumpen und zwei Tanks verwendet. Harz und Katalysator können getrennt eingespritzt oder vor dem Einspritzen in die Mischkammer miteinander zusammengebracht werden. Zu den zum Herstellen von selbstverfestigenden Giessformen am häufigsten verwendeten Bindemitteln gehören Phenolurethan-Dreikomponenten-Systeme, Öl-Urethan-Zwei- oder -Dreikomponenten-Systeme, Furan- und Harnstoff-Furan-Systeme, die alle handelsüblich sind.
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geradlinig sind oder wendelförmig um die Welle herum verlaufen.
Die Paddel--83--in jeder der aufeinanderfolgenden Reihen sind in Arbeitsrichtung gegenüber den Paddeln der vorhergehenden Reihe um einen geringen Betrag versetzt. Die Flächen der Paddel sind relativ zur Wellenachse unter einem Winkel angestellt, wobei der genaue Winkelbetrag von Veränderlichen, wie z. B. der Anzahl der Paddel, der Länge des Gehäuses, der angestrebten Verweilzeit des Gemisches u. dgl. abhängig ist. Die Paddel werden von in radialer Richtung angeordneten Gewindebolzen getragen, so dass sie in radialer Richtung verstellbar und schwenkbar sind.
Die Paddel-83-rühren und mischen die Sand- und Bindemittelkomponenten nicht nur gründlich und gleichmässig, sondern sie transportieren auch das Material durch das Gehäuse hindurch. Die Paddelspitzen drehen sich in geringem Abstand an der Auskleidungsfläche vorbei, um die Gefahr einer Ansammlung von Sand-Harz-Gemisch an den Wänden der Mischkammer auf ein Geringstmass herabzusetzen. Beispielsweise beträgt bei einem Gehäusedurchmesser von etwa 150 mm der Abstand zwischen der Paddelspitze und der Gehäuseinnenwand maximal etwa 12, 7 mm oder darunter, bei einem Gehäusedurchmesser von etwa 355 mm etwa 25, 4 mm oder darunter, bei einem Gehäusedurchmesser von etwa 508 mm etwa 38 mm oder darunter.
Mit Vorteil ist am auslassseitigen Ende der Mischkammer eine Schleudervorrichtung vorgesehen, die eine Mehrzahl von ebenen, rechteckigen Flügeln --84-- aufweist, die von der Welle--57--in radialer Richtung wegragen und das Harz-Sand-Gemisch zwangsläufig und kräftig über den Materialauslass-31A-aus der Mischkammer fördern.
An der Aussenseite der Stirnwand--53--des Mischergehäuses ist ein Paar Handgriffe--86-angebracht, mit denen die Bedienungsperson den Mischer in seinem Schwenklager--27A--bewegen kann, um zur Erzielung einer gleichmässigeren Verteilung des Formsand-Harz-Gemischs über dem Modell den Materialauslass
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dann Sand abgibt, wenn die Bedienungsperson die Handgriffe --86-- mit den Händen erfasst hat.
Mit Vorteil ist an der Stirnplatte oberhalb der Handgriffe-86-eine Bedienungstafel-88- angebracht, welche beispielsweise einen EIN-AUS-Schalter --89-- zum Steuern der elektrischen Stromzuleitung zu den Motoren--30A und 67-und Meldelampen-90, 91 und 92-aufweisen kann, an denen die Bedienungsperson den Betriebszustand der verschiedenen Stromkreise ablesen kann.
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Zweckmässigerweise ist in die Bedienungstafel ein Wählknopf mit Stellskala--93--eingebaut, mit denen sich über einen siliciumgesteuerten Gleichrichterantrieb die Betriebsgeschwindigkeit des Regelmotors--67--, der die Transportgeschwindigkeit für Sand und Bindemittel bestimmt, regulieren lässt. Das Anteilverhältnis zwischen Bindemittel und Sand lässt sich mit dem Pumpen-Einstellrad--75--verändern.
In einer abgewandelten Ausbildungsform kann die Mischkammer von einem Temperaturregelmantel --95-- umschlossen sein, mit dem sich, je nach Bedarf, eine Beheizung oder Abkühlung erzielen lässt. Auf Grund der Schleifwirkung des im Mischer aufbereiteten Sandes ist die Auskleidung--51--aus einem zähen, abriebfesten Stahl hergestellt und leicht austauschbar ausgebildet.
Die normale Arbeitsweise der in Zusammenhang mit Fig. 2 bis 5 beschriebenen Mischanlage nach der Erfindung ist wie folgt : Die Motoren-30A und 67-arbeiten kontinuierlich, um die Mischpaddeln-83-
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somit bereit, auf Abruf eine konstante Menge gemischten Sandes abzugeben. Nachdem die Bedienungsperson zuerst die gewünschte Durchflussmenge gewählt hat, erfasst sie die Handgriffe --86-- und betätigt die Bedienungsorgane-87--. Die Schaltkupplung --70-- wird eingeschaltet und treibt das Absperrorgan --66-- an, während gleichzeitig das magnetbetätigte Ventil--80--geschlossen wird, so dass Harz-Bindemittel in den Sand eingespritzt wird.
Der Sand und das Harz-Bindemittel werden sofort von den rotierenden Paddeln --83-- erfasst, kräftig gerührt, miteinander vermischt und rasch durch die Mischkammer hindurchtransportiert, um schliesslich von den Schleuderflügeln --84-- durch den Auslassstutzen --31A-hindurch abgegeben zu werden. Die Verweilzeit des Sandes in der Mischkammer beträgt in den meisten Fällen zwischen etwa 1 und 4 sec. Während der Abgabe des Sandes verstellt die Bedienungsperson das Ende des Mischers und den Sandauslassstutzen--31A--relativ zum Modell der herzustellenden Form. Bei Loslassen der
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vom Sandgemisch zu entleeren. Reinigungsprobleme sind auf ein Geringstmass reduziert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Mischen und Fördern von selbsthärtendem, katalytisch abbindendem Formsand, mit einem horizontalen, im wesentlichen zylindrischen Mischbehälter mit darin umlaufendem, axial förderndem Mischwerkzeug, welchem Mischbehälter am Einlassende, an dem er um eine vertikale Achse schwenkbar ist, über Dosiereinrichtungen der Formsand und gegebenenfalls pulverförmige Zusatzstoffe, sowie das Bindemittel und der Katalysator zugegeben werden und am Auslassende das fertige Formsandgemisch entnommen wird, dadurch gekennzeichnlet, dass am Einlassende (64) des Mischbehälters (26, 50) eine Düse (82) zum Einspritzen des flüssigen Bindemittels und des Katalysators befestigt ist und dass als Mischwerkzeug, wie an sich bekannt, eine Welle (57) mit radialen, bis nahe zur Innenwand reichenden Mischpaddeln (83) vorgesehen ist.
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