CH641067A5 - Verfahren und vorrichtung zum aushaerten von aus sand hergestellten kernen und/oder formen, die zum giessen von formkoerpern aus metall verwendung finden. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten von aus Sand unter Beigabe von mit mittels eines Katalysators aushärtbaren Bindemitteln hergestellten Kernen und/oder Formen, die zum Giessen von Formkörpern aus Metall Verwendung finden, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung geht dabei aus von einem auf den Erfinder zurückgehenden Verfahren, bei dem eine vorbestimmte Menge eines flüssigen Katalysators mit Hilfe von Druckluft unter Vermischung des Katalysators mit dieser Druckluft in den Kern bzw. in die Form eingeführt und dann der Kern bzw. die Form mit katalysatorfreier Druckluft durchgespült wird.

Um zu vermeiden, dass ein bei der Vermischung von Katalysator und Druckluft entstehender Nebel unmittelbar in den Kern bzw. die Form gelangt, wo sich gegebenenfalls Katalysatortröpfchen absetzen und damit der Katalysator seine Wirkung nicht voll bis in die letzten Bereiche des Kernes bzw. der Form entfalten kann, ist von seiten des Erfinders dieser Nebel bereits nach dem Verlassen des Vermischungsbereiches mit Hilfe einer Heizvorrichtung aufgeheizt worden, so dass der Katalysator vergaste und damit ein Druck-luft-Katalysatorgas-Gemisch in den Kern bzw. die Form gelangte, was den Durchgang des Katalysators durch das Kern- bzw. Formmaterial beschleunigte und damit auch die Aushärtung von Kern bzw. Form.

Ein solches Vorgehen ist jedoch vergleichsweise energieaufwendig, weil der Nebel praktisch von der Temperatur der Druckluft, die grössenordnungsmässig zwischen 0 und 20 °C liegt, auf die Vergasungstemperatur aufgeheizt werden muss, und zwar bei jedem Durchgang des Nebels zum Kern bzw. zur Form.

Die Ausgangstemperatur liegt normalerweise bei den unteren Werten des angegebenen Temperaturbereiches, weil die Druckluft zur Ausscheidung von Feuchtigkeit über Kältetrockner geführt wird. Wird sie erhitzt, so kommt selbstverständlich der entsprechende Energieaufwand für das Erwärmen der Druckluft noch hinzu. Ausserdem erfolgt bei diesem Verfahren die Aufheizung nur kurzfristig während des jeweiligen Arbeitstaktes, so dass nicht gewährleistet ist, dass es tatsächlich zu einer vollständigen Vergasung des Katalysators kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vollständige Vergasung zu gewährleisten und dabei trotzdem wesentliche Mengen an Energie einzusparen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Druckluft während einer Taktzeit erwärmt und der flüssige Katalysator in einer Pausenzeit zwischen zwei Taktzeiten in der in einem abschliessbaren Bereich verbleibenden, aber noch warmen Spülluft nach deren Entspannung vergast wird.

Erfindungsgemäss wird also die ohnehin vorhandene Pausenzeit zwischen den Taktzeiten dazu verwendet, den Katalysator zu vergasen, wobei durch das dauernde Durchströmen warmer Druckluft während der Taktzeit durch den Vergasungs- und/oder Mischbereich dieser konstant auf einem erhöhten Temperaturpegel gehalten wird, so dass damit nicht mehr von niedrigen Werten auf die Vergasungstemperatur aufgeheizt werden muss, woraus entsprechende Energieeinsparungen resultieren.

Die Verwendung von aufgeheizter Druckluft für das Aushärten solcher Kerne oder Formen ist an sich bereits beispielsweise aus der DT-AS 2 546 032.6 bekannt. Dort wird aber nicht mit flüssigem Katalysator gearbeitet, sondern der Katalysator wird mit der erhitzten Druckluft in Form eines Trägergas-Katalysator-Gemisches in Kontakt gebracht. Dieses bekannte Verfahren weist jedoch den Mangel auf, dass die Dosierung über die Öffnungszeiten der Ventile bestimmt und ausserdem von Druck und Temperatur abhängig ist. Beim erfindungsgemässen Verfahren dagegen kann die Menge des Katalysators exakt durch eine Dosierpumpe eingespeist werden. Um bei dem bekannten Verfahren zu einer einigermassen ausreichenden Dosierung zu kommen, muss mit Übermengen an Katalysator gefahren werden, weil nur so gewährleistet ist, dass die unbedingt erforderliche Mini-malmenge an Katalysator dem Kern bzw. der Form zugeführt wird. Die Übermengen werden aber zusätzlich in die Atmosphäre abgegeben und erhöhen die Umweltbelastung.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist mit den im Oberbegriff des Anspruchs 2 aufgeführten Elementen versehen und kennzeichnet sich dadurch, dass die Heizvorrichtung der Mischkammer vorgeschaltet und zwischen Mischkammer und Kern oder Form ein weiteres Absperrventil vorgesehen ist.

Damit kann der gesamte Bereich zwischen dem Absperrventil der Zufuhr der Druckluft zur Mischkammer und einem Absperrventil zwischen Mischkammer und Kern als Verdampfungskammer für den flüssigen Katalysator verwendet werden, wobei diese Verdampfungskammer dauernd auf einer verhältnismässig hohen, die Verdampfung erlaubenden Temperatur verbleibt und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Arbeitstakten für den Verdampfungsvorgang ausgenutzt werden können. Die Heizvorrichtung, zweckmässig in Form einer Heizkammer, lässt sich dabei beispielsweise durch Einschalten von Zwischenblöcken vergrössern, so dass ein entsprechend grosser Wärmespeicher für den Vergasungsvorgang zur Verfügung steht. Da in diesem Bereich nicht mehr von der Drucklufttemperatur auf die Verdampfungs- oder Vergasungstemperatur aufgeheizt zu werden braucht, ergibt sich zwangsläufig nur ein Energiebedarf, der ausreicht, um diesen Wärmespeicher auf der jeweiligen gewünschten Arbeitstemperatur zu halten. Um Wärmeübergang von diesem Vergasungsbereich zur volume-trisch fördernden Pumpe zu verhindern und damit auch ein

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Vergasen des Katalysators auf dem Wege in diesen Vergasungsbereich, ist es zweckmässig, zwischen Pumpe und Vergasungsbereich, möglichst in unmittelbarer Nachbarschaft des Vergasungsbereiches, eine entsprechende Kühlung vorzusehen, die im einfachsten Fall aus einem Rohrsystem besteht, durch das kühle Druckluft hindurchgeleitet wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben:

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein Diagramm eines sich während eines Arbeitstages mehrfach wiederholenden Arbeitsablaufes zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung; und in

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer erfindungsgemässen Vorrichtung.

In der graphischen Darstellung nach Fig. 1 ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate der Druck P aufgetragen.

Im O-Punkt beginnt der Arbeitsablauf mit einer Taktzeit T und einer Pausenzeit 0. Mit der oberen Kurve ist das Druckverhalten der eingespeisten Druckluft dargestellt. Darunter ist mit einem Pfeil die Abnahme der Menge des vergasten Katalysators während der Taktzeit erkennbar und mit der untersten Kurve ist angedeutet, wann der Katalysator angesaugt und eingespeist wird.

Im Zeitpunkt O weist die eingespeiste Druckluft einen Druckwert A von beispielsweise 2 bar auf, der über eine später noch näher zu beschreibende Ventilanordnung gesteuert, im Laufe der Taktzeit bis beispielsweise 6 bar ansteigen kann, einen Wert, der bei B erreicht ist. Im Zeitpunkt O befindet sich unter dem Druck A auch vergaster Katalysator in dem Mischbereich, bestehend aus Heizvorrichtung und Mischkammer. Dieser Katalysator wird durch die Zuführung der Druckluft ausgetrieben und erreicht einen Mengenanteil von Null im Punkt C. Vom Zeitpunkt C an hört der Härtungszeitraum H auf und es beginnt der Spülvorgang in der Spülzeit S, die im Zeitpunkt D beendet ist. Im Zeitpunkt D wird das System gegenüber der Druckluftquelle abgeschlossen, so dass sich der Druck der Druckluft vollständig entspannen kann und schliesslich einen normalen, dem Aussendruck entsprechenden Wert bei E erreicht. Im Zeitpunkt D ist die Taktzeit T beendet und es beginnt die Pausenzeit 0.

Im Zeitpunkt O hat ausserdem die Ansaugpumpe für den flüssigen Katalysator zu arbeiten begonnen und arbeitet, bis der Punkt F erreicht ist. Der Ort dieses Punktes F ist erkennbar von der Menge des anzusaugenden Katalysators abhängig. Die Pumpe bleibt beim Erreichen des Punktes F stehen, was durch den parallel zur Zeitachse verlaufenden Kurventeil angedeutet ist. Dieser Kurventeil läuft über den Zeitpunkt E hinaus bis zum Zeitpunkt G, von wo ab nunmehr die Pumpe den flüssigen Katalysator in den Bereich aus Heizvorrichtung und Mischkammer entspeist, wie es durch den Kurvenverlauf bis zum Zeitpunkt H angedeutet ist. Damit ist der gesamte Arbeitstakt beendet und beginnt erneut nach einem vorgegebenen Pausentakt 0 wiederum bei einem Ausgangspunkt O. Der Arbeitsablauf setzt sich somit aus der Taktzeit T und der Pausenzeit 0 zusammen, wobei für die Erfindung von besonderer Bedeutung ist, dass die Pausenzeit 0 dazu benutzt wird, den flüssigen Katalysator einzuspeisen und gleichzeitig den flüssigen Katalysator zu verdampfen, der nunmehr in diesem verdampften oder gasförmigen Zustand bis zum Beginn der nächsten Taktzeit T zur Verfügung steht. Selbstverständlich muss die Pausenzeit dann, wenn sie beispielsweise über Nacht dauert, insoweit überbrückt werden, als die Heizung bereits vor dem Beginn der nächsten Taktzeit T eingeschaltet wird, um wiederum bei Beginn des Arbeitstaktes verdampften oder gasförmigen Katalysator zur Verfügung zu stellen. Im Grundprinzip ändert sich aber auch beim Anfahren der Anlage an dem Prinzip nichts, da der eingespeisten Druckluft ein Pfropfen aus verdampftem oder gasförmigem Katalysator zum Transport in den Kern bzw. in die Form zur Verfügung steht.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist bei 1 der Anschluss an die Druckluftquelle angedeutet, die beispielsweise unter einem Druck von 6 bar steht. Bei 2 ist ein Wasser-, Öl- und Schmutzabscheider zu erkennen, der dafür sorgt, dass die Anlage nur mit sauberer Druckluft beaufschlagt wird.

Die eintretende Druckluft gelangt zum Regelventil 3, das über einen später noch näher zu erläuternden Anlageteil gesteuert wird. Vom Regelventil 3 gelangt die Druckluft zum Sperrventil 4, mit dem es möglich ist, das System aus Heizvorrichtung und Mischkammer gegenüber der Druckluftquelle abzuschliessen.

Bei 5 ist ein Sicherheitsrückschlagventil angeordnet. 6 bedeutet ein Überdruckventil, das als Sicherheitsventil dient, als solches bekannt ist und daher nicht näher erläutert zu werden braucht.

7 ist eine Heizkammer, die von einer die Druckluft führenden Wendel durchsetzt ist und vorzugsweise aus Aluminium besteht, in die die Heizwendeln eingegossen sind. Selbstverständlich kann auch jede andere geeignete Heizvorrichtung verwendet werden. Bei 8 ist der beispielsweise elektrische Anschluss für die Heizkammer angedeutet. Aus der Heizkammer gelangt die Druckluft in die Mischkammer 9 und von dort über ein Absperrventil 10 in Richtung des Pfeiles 11 zur Kern- oder Formbüchse.

In die Mischkammer mündet eine Leitung 12 ein, die über ein Rückschlagventil 13 von einer Dosierpumpe 14 kommt, die den flüssigen Katalysator über die Saugleitung 15 und ein Rückschlagventil 16 aus dem Vorratsbehälter 17 entnimmt. Die Pumpe saugt somit den flüssigen Katalysator aus dem Behälter 17 und fördert diesen flüssigen Katalysator nach Schliessen des Rückschlagventils 16 über das Rückschlagventil 13 in die Mischkammer 9. In der Leitung 12 ist ein Kühlrohr 18 vorgesehen, das verhindert, dass die Wärme aus dem Bereich aus Heizung 7 und Mischkammer 9 in die Leitung zur Pumpe 14 gelangt und damit auch verhindert, dass in diesem Teil flüssiger Katalysator vorzeitig verdampft. Von der von der Quelle 1 kommenden Druckluft wird bei 19 ein Teil über die Leitung 20 als Steuerluft abgezweigt. Diese Steuerluft wird über ein Druckminderventil 21 und ein Rückschlagventil 22 einem pneumatischen Steuerventil 23 aufgegeben. Über ein Druckminderventil 24 und eine Regulierdrossel 25 gelangt die Druckluft ebenfalls auf das Steuerventil 23. Die eingestellten Drücke lassen sich an den Manometern 26 und 27 sofort ablesen. Wird über eine entsprechende nicht gezeichnete Zeitschaltuhr das Steuerventil 28 eingeschaltet, dann steuert dieses Steuerventil 29 einmal das Ventil 4 und zum anderen das Ventil 23, so dass zuerst einmal der mindere Druck von beispielsweise 2 bar über das Regelventil 3 und das Ventil 4 sowie über das Rückschlagventil 5 in die zur Heizkammer 7 führende Leitung gelangen kann. Gleichzeitig wird das Ventil 29 betätigt, das den Luftzutritt über die Leitung 30 zur Dosierpumpe 14 freigibt, so dass der Kolben nach unten wandert und aus dem Vorratsbehälter 17 eine entsprechend eingestellte Menge an flüssigem Katalysator in die Pumpe eingesaugt wird. Dieser Vorgang entspricht dem Kurvenabfall zum Punkt O bis zum Punkt F in der Katalysatorkurve III. Die Ansauggeschwindigkeit lässt sich mit Hilfe eines Drosselventiles 31 einstellen. Gleichzeitig werden bei Betätigung der Ventile 28 und 29 über die entsprechenden Leitungen das Ventil 4 und das Ventil 10 geöffnet. Da in der Kombination aus Heizkammer und Mischkammer bereits vom vorhergehenden Arbeitstakt ein entsprechendes vergastes Katalysator-Luft-Ge-misch vorhanden ist, wird dieses nunmehr durch die aus der Druckluftquelle kommende Druckluft über die olfenen Ventile zu der Kernbüchse vorgedrückt. Dabei öffnet sich das

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Ventil 3 stetig weiter, weil das auf einen höheren Druckwert eingestellte Steuerventil 24 über die Drossel 25 und das Ventil 23 das Ventil 3 immer stärker ansteuert, bis ein vorgegebener Grenzwert erreicht ist, was im Punkt B nach Fig. 1 der Fall ist.

Dieser Punkt wird erreicht, nachdem bereits der gesamte vergaste Katalysator bei Erreichen des Punktes C in den Kern hineingedrückt ist, womit auch die Spülzeit beginnt. Am Ende der Spülzeit, d.h. bei Erreichen des Punktes D in der graphischen Darstellung nach Fig. 1, schaltet die Uhr das Ventil 28 ab, wodurch sich das Ventil 4 schliesst. Das Ventil 10 wird durch das von einer zweiten Zeituhr gesteuerten, aber noch nicht geschaltete Ventil 29 noch offen gehalten. Der Druck der Druckluft kann sich deshalb vom Punkt D zum Punkt E längs der Kurve IV abbauen. Erst im Punkt G schliesst das Ventil 29 auch das Ventil 10, so dass nunmehr ein abgeschlossener Bereich zur Verfügung steht, in

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den zum Zeitpunkt G bis zum Zeitpunkt H die in der Pumpe 14 aus dem Behälter 17 angesaugte Menge an flüssigem Katalysator in den Raum aus Heizkammer 7 und Mischkammer 9 eingeführt wird. Dort befindet sich erwärmte, aber

5 entspannte Druckluft, die wegen ihres Wärmeinhalts eine sofortige Vergasung des Katalysators verursacht. Dieser vergaste Katalysator hält sich somit im Bereich zwischen den Ventilen 5 und 10 und steht für den nächsten Arbeitsvorgang zur Verfügung, der gegebenenfalls nach einer längeren Pause gelo nauso abläuft wie eben geschildert.

Es soll noch daraufhingewiesen werden, dass es möglich ist, an dem Manometer 32 den gesamten Ablauf des Druckes der Druckluft entsprechend der Kurve für die Druckluft nach Fig. 1 zu verfolgen. Es ist somit möglich, anhand des 15 Verlaufes des Zeigers im Druckmessgerät 32 den Kurvenverlauf nach Wunsch zu beeinflussen, und zwar durch die Nachstellung der Drossel 25.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

641 067 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Aushärten von aus Sand unter Beigabe von durch einen Katalysator aushärtbaren Bindemitteln hergestellten Kernen und/oder Formen, die zum Giessen von Formkörpern aus Metall Verwendung finden, wobei eine vorbestimmte Menge eines flüssigen Katalysators mit Hilfe von Druckluft unter Vermischung des Katalysators mit dieser Druckluft in den Kern bzw. in die Form eingeführt und dann der Kern bzw. die Form mit katalysatorfreier Druckluft durchgespült wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft während einer Taktzeit erwärmt und der flüssige Katalysator in einer Pausenzeit zwischen zwei Taktzeiten in der in einem abschliessbaren Bereich verbleibenden, aber noch warmen Spülluft nach deren Entspannung vergast wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer zu einer Mischkammer führenden Leitung für den flüssigen Katalysator, einer Heizvorrichtung und gesteuerten Ventilen, die den Eintritt der Druckluft und den Eintritt des Katalysators zur Mischkammer im Takt der Arbeitsabläufe steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (7) der Mischkammer (9) vorgeschaltet und zwischen Mischkammer (9) und Kern bzw. Form (11) ein weiteres Absperrventil (10) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Katalysatorzuleitung (12) zur Mischkammer (9) eine Kühlung (18) vorgesehen ist.