Vorrichtung zum Härten von Giessereikernen und Giessereiformen mittels gasförmigen Reaktionsmitteln, insbesondere mittels C02 Gas Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Härten von Giessereikernen und Giessereiformen mittels eines gasförmigen chemischen Reaktionsmittels, insbeson dere mittels C02-Gas.
Das bekannte Härten von Erstarrungssanden durch Einleiten von C02 beruht auf der chemischen Reaktion eines zum grössten Teil aus Wasserglas Na2Si03 - xH20 bestehenden Bindemittels mit Kohlensäure C02. Zu diesem Zweck wird bei der Herstellung von Kernen als Kernsand trockener kalter Quarzsand verwendet, dem 4-5 ,ö des Bindemittels beigemischt werden. Nach dem Füllen des Kernkastens wird dann der Kern im Kern kasten durch Einleiten von C02 erhärtet . Die Dauer des C02-Einleitens ist abhängig von der Grösse und der Form der Kerne.
Nach dem Härtevorgang wird der Kern aus dem Kernkasten herausgenommen. Es kann sodann sofort vergossen werden, so dass jegliches Trock nen entfällt. Ausserdem ist von Vorteil, dass die fertige Kernsandmischung infolge der Dünnflüssigkeit des Bindemittels eine sehr gute Fliessfähigkeit besitzt, so dass selbst komplizierte Kerne maschinell, insbesondere durch Schiessen, hergestellt werden können. Die Kerne haben eine genaue Masshaltigkeit, bei komplizierten Kernen fallen die Trockenschalen weg, die Trocknung der Kerne entfällt und Kerneisen werden eingespart.
Der Nachteil des C02-Verfahrens liegt in seinen hohen Kosten. Diese sind hauptsächlich durch den grossen Verbrauch an C02 sowie durch die handha bungsmässig umständliche und zeitraubende Durchfüh rung des Härteverfahrens verursacht.
Ursprünglich ging man bei der Durchführung des C02-Verfahrens so vor, dass man eine vermittels eines längeren Schlauches einfach an eine C02-Flasche angeschlossene Brause von Kasten zu Kasten über die Sandeinfüllöffnung hielt und dann abwartete, bis das C02-Gas in den im Kasten befindlichen Sand einge- drungen war. Bei einer solchen Arbeitsweise geht natur gemäss eine grosse Menge C02 insbesondere beim Auf brausen verloren. Diese Verluste sind im Verhältnis zur Kernmasse vor allem dann besonders hoch, wenn es sich um das Härten von kleinen Kernen handelt.
Zur Verringerung der Verluste an C02-Gas und zur Beschleunigung des Härtevorganges sind Härteauto maten bekannt, die mit Zeitschaltwerk arbeiten und das C02-Gas unter Druck in den Kernkasten einbrin gen. Aber auch bei diesen Härteautomaten ist der Ver brauch an gasförmigen Reaktionsmitteln und die Härte zeit noch zu gross, weil stets mit einer Überdosis an z. B. C02-Gas gearbeitet werden muss, um zu gewähr leisten, dass das Reaktionsmittel auch tatsächlich den ganzen zu härtenden Formling durchdringt und durch härtet.
Man ist deshalb dazu übergegangen, das Härten der Formlinge in einer Vakuumkammer durchzuführen, in der die zu härtenden Formlinge zunächst einem Unter druck und dann der Einwirkung des Härtemittels aus gesetzt werden. Durch die Herstellung eines erheblichen Unterdruckes wird die in den porösen Formlingen ein geschlossene Luft weitgehend entfernt, so dass an schliessend das mit Überdruck von etwa 1,2 atü ein wirkende C02-Gas in den Erstarrungssand besser ein dringen und den Formling bzw. Formkasten durch härten kann.
Derartige nach dem Vakuumprinzip arbeitende Härtevorrichtungen besitzen eine Behandlungskammer, die für jeden Verfahrenszyklus jeweils mit zu härtenden Formlingen aus Erstarrungssand oder dergleichen voll gepackt wird. Es ist dabei bekannt, die Behandlungs kammer seitlich aufklappbar auszubilden und von der Seite her einen Stapel zu härtender Formlinge in die Kammer hineinzuschieben und nach Ablauf des Härte vorganges ebenso seitlich wieder herauszuziehen.
Es ist auch bekannt, die Behandlungskammer als trogförmi- gen Bottich auszubilden und mit einem vertikal hoch ziehbaren Trogdeckel auszurüsten, an dessen Unterseite ein gelochter kastenartiger Rahmen hängt, in den die zu härtenden Formlinge hineingestapelt und dann zur Durchführung des Härtevorganges durch Absenken des Trogdeckels in den Behandlungsbottich eingetaucht werden. Die mit Formlingen mehr oder weniger vollge packte Behandlungskammer wird zunächst vermittels einer üblichen kleinen Vakuumpumpe evakuiert und dann unter einen Überdruck an C02-Gas gesetzt, was mehrfach wiederholt werden kann.
Um die Evakuie rung zu beschleunigen und den Verbrauch an C02-Gas zu verringern, pflegt man die beim Vollpacken der Behandlungskammer verbleibenden Toträume durch geeignete Holzklötze auszufüllen. Dies ist insbesondere dann vonnöten, wenn die Formlinge etwa auf Grund einer komplizierten Gestalt nicht stapelbar sind oder aus sonstigen Gründen einzeln behandelt werden müssen.
Eine solche Handhabungsweise ist jedoch zu um ständlich und zeitraubend und demzufolge für eine Massenproduktion ungeeignet. Die Erfindung bezweckt eine wettmögliche Beseitigung dieser Nachteile und liefert eine Vorrichtung, die nicht nur handhabungs mässig besondere Vorteile besitzt, sondern infolge des mit der erfindungsgemässen Vorrichtung möglichen nur geringen Verbrauchs an C02 erst eine wirtschaftliche Durchführung des C02-Vakuumverfahrens bzw. ganz allgemein eines Verfahrens zum Härten von Erstar- rungssanden mittels gasförmigen oder zerstäubten flüssigen Reaktionsmitteln bei einer Massenproduktion ermöglicht.
Die neue Vorrichtung zum Härten von Giesserei kernen und Giessereiformen mittels gasförmigen oder zerstäubten Reaktionsmitteln, insbesondere C02-Gas, die in an sich bekannter Weise einen Vakuumraum aufweist, in dem die zu härtenden Formlinge zunächst einem Unterdruck und dann der Einwirkung des Härte mittels ausgesetzt werden, ist gemäss der Erfindung ge kennzeichnet durch einen Auflagetisch für die zu här tenden Formlinge sowie durch eine über die Formlinge stülpbare Vakuumhaube, die an ihrer Auflagekante mit einer Abdichtung ausgerüstet ist.
Die zu härtenden Formlinge können dabei in den Kernkästen oder der gleichen bleiben, über die einfach eine der Kernkasten grösse entsprechende Vakuumhaube gestülpt wird, wo durch nicht nur nachteilige Toträume vermieden wer den, sondern was auch schneller bewerkstelligt werden kann als das zeitraubende Vollpacken der bekannten Behandlungskammern.
Zweckmässig wird die Vakuumhaube von einem Haltegestell getragen und ist daran höhenbewegbar. Für das Absenken und Anheben der Vakuumhaube ist vorzugsweise ein Hubzylinder vorhanden, der pneu matisch arbeiten kann. Für die Führung der Vakuum haube bei ihrer Vertikalbewegung kann eine geeignete Führungseinrichtung vorgesehen sein.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Er findung ist der im Hubzylinder bewegliche Hubkolben gleichzeitig als Druckkolben für das Andrücken der Vakuumhaube auf den Auflagetisch ausgestaltet, was die Abdichtung der Haubenauflagekante fördert. Dies ist insbesondere dann angebracht, wenn die Vakuum haube aus leichtem Material wie Kunststoff oder Alu minium besteht.
Wenn die Vakuumhaube von einem Haltegestell getragen und daran höhenbewegbar ist, wird die Va kuumhaube vorteilhaft so ausgestaltet, dass sie gegen eine andere ausgewechselt werden kann. Dadurch kann die jeweils grössenmässig günstigste Vakuumhaube zur Anwendung kommen, was insbesondere den C02-Ver- brauch herabsetzt. Ausserdem ist es möglich, gegebe nenfalls eine solche Vakuumhaube zu verwenden, deren Innenwandung der Oberflächenkontur der zu härten den Formlinge angepasst ist und dadurch jeglichen Tot raum im Haubeninnern vermeidet.
Es ist günstig, die Vakuumhaube mit einem Mess gerät, z. B. einem Manometer, auszurüsten, das der Bedienungsperson den im Haubeninnern herrschenden Unterdruck oder Überdruck anzeigt.
Die Anschlussbohrung für die Evakuierung der auf den Auflagetisch abgedichtet aufgesetzten Vakuum haube ist vorzugsweise im Auflagetisch angeordnet, während eine oder mehrere weitere Anschlussbohrun- gen für die Zufuhr des C02-Gases oder sonstigen Härtemittels in das Haubeninnere sowie für das Wie dereinlassen von Luft zwecks Abnahme der Vakuum haube in dieser angeordnet sind. Es ist aber auch mög lich, diese Anschlussbohrungen sämtlich in der Va kuumhaube oder sämtlich im Auflagetisch vorzusehen.
Für die Evakuierung der Vakuumhaube umfasst die Härtevorrichtung vorzugsweise eine Vakuumpumpe, die aus zwei Zylindern mit einer darin verschiebbaren, zwei Kolben aufweisenden Kolbeneinheit besteht und einen Absaugzylinder aufweist, dessen Absaugvolumen grösser als das Volumen der Vakuumhaube ist. In der Absaugleitung, die von der Absaugdüse der Vakuum haube bzw. des Auflagetisches zum grossen Absaug- zylinder der Zwillingskolbenpumpe führt, ist zweck mässig ein federbelastetes Rückschlagventil angeordnet.
In der Zeichnung ist ein vorzugsweises Ausführungs beispiel der erfindungsgemässen Härtevorrichtung sche matisch verdeutlicht: Das Grundgestell bzw. der Maschinensockel wird durch zwei Zylinder 1 und 2 gebildet, in denen eine aus zwei Kolben 3 und 4 bestehende Kolbeneinheit hori zontal verschiebbar arbeitet. Der grössere Zylinder 1 ist ein Saugzylinder mit grossem Absaugvolumen und gross flächigem Saugkolben 3, während der kleinere Zylinder 2 ein Arbeitszylinder mit einem Arbeitskolben 4 klei nerer Querschnittsfläche ist. Beide Kolben 3 und 4 sind durch eine Kolbenstange 5 miteinander verbunden.
Der Saugzylinder 1 trägt hier einen Auflagetisch 6, in dem eine Absaugdüse 7 angeordnet ist, die vermittels einer Absaugleitung $ mit der Saugseite des Saug zylinders 1 verbunden ist. In der Absaugleitung 8 ist ein Rückschlagventil 9 sowie ein Luftfilter 10 ange ordnet. Am Kopfende des Saugzylinders 1 ist ein Aus- stossventil 11 vorgesehen, dessen Schliessfeder in ihrer Schliesskraft regulierbar ist.
Oberhalb desAuflagetisches 6befindet sichan einem Haltegestell 12 eine Vakuumhaube 13, die an ihrer unteren Auflagekante eine Abdichtung 14 besitzt. Die Vakuumhaube wird von einer Hubeinrichtung gehal ten, die aus einem Hubzylinder 15 mit darin vertikal beweglichem Hubkolben 16 besteht, an dessen Kolben stange 17 die Vakuumhaube 13 auswechselbar befestigt ist. Eine Führungsstange 18 verhindert ein Drehen der Vakuumhaube 13 beim Absenken und Wiederanheben. Rechts ist strichpunktiert angedeutet, wie die Innen wandung 19 der Vakuumhaube 13 an die Oberflächen- kontur der zu härtenden Formlinge 20 angepasst sein kann.
Die Vakuumhaube 13 besitzt hier ein Messgerät 21 für die Anzeige des nach dem Absenken der Va kuumhaube in dieser herrschenden Unter- oder Über drucks. Ausserdem ist in der Vakuumhaube 13 eine Anschlussbohrung 7a für die Einleitung des C02-Gases und das anschliessende Wiedereinlassen von atmosphä rischer Luft vorgesehen, anstelle derer aber auch eine gleichartige Anschlussbohrung 7b im Auflagetisch 6 vorgesehen sein kann.
In einer anderen Ausführungsform kann die An schlussbohrung 7a der Vakuumhaube 13 auch als Ab saugleitung zum Absaugen der Luft aus dem Hauben inneren ausgebildet sein. Die Anschlussbohrung 7a ist dann an die Saugseite des Saugzylinders 1 angeschlos sen und weist ein dem Rückschlagventil 9 entsprechen des Rückschlagventil auf.
Mit der Härtevorrichtung wird wie folgt gearbeitet: Über ein nicht gezeichnetes zentrales Steuerventil wird der Anschlussbohrung 22 des Arbeitszylinders 2 Druck luft von beispielsweise 6 atü zugeführt, die den Arbeits kolben 4 und damit den Saugkolben 3 nach rechts bewegt und hierdurch die im Saugzylinder 1 vorhanden gewesene Luft über das regulierbare Ausstossventil 11 ins Freie drückt. Gleichzeitig wurde vom zentralen Steuerventil aus dem Hubzylinder 15 über den Zulei tungskanal 23 Druckluft zugeführt, die den Hubkolben 16 und damit die an dessen Kolbenstange 17 befestigte Vakuumhaube 13 aufwärtsbewegt. Die Härtevorrich tung ist damit für den ersten Arbeitszyklus bereit.
Die zu härtenden Formlinge aus Erstarrungssand werden nun entweder im Kernkasten, wie strichpunk tiert links gezeichnet, oder aber frei, wie strichpunktiert rechts gezeichnet, auf den Auflagetisch 6 aufgesetzt. Durch weitere Betätigung des (nicht gezeichneten) zen tralen Steuerventils wird die Leitung 23 des Hubzylin ders 15 entlüftet und dadurch die Vakuumhaube 13 herabgelassen und über die zu härtenden Formlinge gestülpt.
Sobald die Vakuumhaube 13 mit ihrer an der unteren Randkante vorgesehenen Abdichtung 14, die beispielsweise aus Gummi oder sonstigem geeigneten Material bestehen kann, auf den Auflagetisch 6 zur Auflage gekommen ist, führt das zentrale Steuerventil dem Hubzylinder 15 nunmehr über den oberen An schlusskanal 24 Druckluft zu, wodurch der Hubkolben 16 nunmehr als Druckkolben wirkt und die Vakuum haube 13 fest abdichtend auf den Auflagetisch 6 presst. Die Haube 13 bildet dann zusammen mit der Planfläche des Auflagetisches 6 eine Luft- und gasdichte Behand lungskammer, in der sich die zu härtenden Formlinge befinden.
Durch weitere Betätigung des zentralen Steuer ventils, das auch z. B. mittels Zeitschaltwerk automa tisch arbeiten kann, wird nun .dem anderen Luftan- schluss 25 des Arbeitszylinders 2 Druckluft zugeführt und gleichzeitig seine Anschlussleitüng 22 entlüftet. Die beispielsweise unter einem Überdruck von 6 atü ste hende Druckluft treibt dann den Arbeitskolben 4 schlagartig in seine linke Totlage. Infolge der Ausbil dung als Zwillingskolben wird dadurch auch der Saug kolben 3 ruckartig nach links bewegt.
Der sich dabei im Saugzylinder 1 rapide einstellende Unterdruck be wirkt eine schnelle Evakuierung des Haubeninnen raumes 13, indem die darin befindliche atmosphärische Luft über das Rückschlagventil 9 und .ein in der Ab saugleitung 8 vorgesehenes Luftfilter 10 in den A.b- saugzylinder 1 abströmt, -der zu diesem Zweck ein grosses Absaugvolumen hat, .das hier .ein Mehrfaches des Haubenvolumens ist. Das sich in der Haube 13 ein stellende Vakuum hat zur Folge, dass .die in den Poren der Formlinge haftende atmosphärische Luft heraus gesaugt und mit in den Saugzylinder 1 abgesaugt wird.
Beim Weiterschalten des zentralen Steuerventils wird nunmehr der Anschluss 25 des Arbeitszylinders 2 entlüftet und über -den Anschluss 22 Druckluft einge lassen, die den Zwillingskolben 4-5-3 nach rechts treibt und die im Saugzylinder 1 befindliche abgesaugte Luftmenge bei nunmehr geschlossenem Rückschlag ventil 9 über den regulierbaren Schliessfederdruck des Auslassventils 11 ins Freie drückt.
Der im schädlichen Raum des Saugzylinders 1 und in der Absaugleitung 8 verbleibende Restdruck unterstützt die Schliesskraft des Rückschlagventils 9, wenn gleichzeitig über die An schlussbohrung 7a der Vakuumhaube 13 in deren In nenraum C02-Gas mit einem Überdruck von beispiels weise 0,8 atü eingeleitet wird. Das C02-Gas dringt da bei in die von atmosphärischer Luft evakuierten Poren der Formlinge ein und härtet diese in wenigen Sekunden vollkommen durch.
Nach Ablauf der nötigen Härtezeit wird die Zulei tung von C02-Gas gesperrt, die Anschlussleitung 24 des Hubzylinders 15 entlüftet und der Hubkolben 16 über die Zuleitung 23 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch die Vakuumhaube 13 vom Auflagetisch 6 abgehoben wird. Die fertig gehärteten Formlinge können dann vom Auflagetisch 6 abgenommen werden, wonach die Härtevorrichtung für den nächsten Arbeitszyklus be reit ist.