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Vorrichtung zum Kühlen von körniger Masse, insbesondere von Gießereisand
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von körniger Masse, insbesondere
von Gießereisand, welcher aus Formkasten entnommen, gekühlt und aufbereitet wird.
Es ist bekannt, zur Kühlung von Gießereisand während der Aufbereitung für den Wiedergebrauch
eine große Menge von Luft über den Sand zu leiten, während derselbe gemischt wird.
Diese bekannten Kühlvorrichtungen bezwecken, restliche Feuchtigkeit aus dem Sand
zu entfernen, während die Teilchen des Sandes gleichzeitig gekühlt und schädliche
Gase aus dem Sand entfernt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber bekannten
Ausführungen und weist vielfache Vorteile gegenüber denselben auf. Die vorliegende
Erfindung ist zwar hauptsächlich zum Zweck der Aufbereitung von Gießereisand bestimmt,
sie ist aber auch verwendbar zur Kühlung und zur Behandlung von anderen körnigen
und pulverförmigen Materialien.
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Bisher angewendete Einrichtungen zum Kühlen von körniger Masse benötigen
eine große Menge von Luft. Sie weisen deshalb den Nachteil auf, daß die Geschwindigkeit
der die Einrichtung verlassenden Luft so groß ist, daß erhebliche Mengen von Teilchen
des zu kühlenden Materials mitgerissen und ausgetragen werden. Bei bisher verwendeten
Anlagen war es deshalb notwendig, einen Staubabscheider irgendeiner Bauart anzuordnen,
um die ausgetragenen Teilchen wieder zurückzugewinnen. Diese Staubabscheider arbeiten
üblicherweise mit Zentrifugalabscheidung und sind deshalb schwer und teuer. Überdies
erfordern die Staubabscheider einen erheblichen Raumbedarf, weil große Mengen von
Luft zu behandeln sind. Bisher verwendete Ausführungen von Kühleinrichtungen weisen
auch den Nachteil auf, daß sie nur in verhältnismäßig engen Grenzen kühlen können,
weil nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der Oberfläche der körnigen Masse mit
der Kühlluft in Berührung kommt. Aus dem letzteren Grund erfordern die bisher verwendeten
Kühlvorrichtungen auch große Mengen von Kühlluft.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zur Kühlung von
Gießereisand oder ähnlichem Material zu schaffen, welche bei einer verhältnismäßig
geringen Menge von Kühlluft mit hohem Wirkungsgrad der Kühlung arbeitet. Die Erfindung
bezweckt ferner, durch die verbesserte Vorrichtung zur Kühlung von Sand die Verwendung
eines besonderen Staubabscheiders überflüssig zu machen. Wenn trotzdem eine Staubabscheidung
notwendig erscheint, so kann dieselbe leichter, billiger und mit weniger Raumbedarf
ausgeführt werden und ergibt keinen Verlust von zu kühlender Masse.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung
zum Kühlen von körniger Masse einfach und mit wenig Kosten mit einer Mischeinrichtung
zusammengebaut werden kann und zusammen mit der letzteren einfach im Aufbau und
verhältnismäßig billig in den Anschaffungskosten ist.
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Die Erfindung bezweckt ferner, eine Vorrichtung zur Kühlung von körniger
Masse zu schaffen, welche eine verhältnismäßig geringe Menge von Luft mit hoher
Durchflußgeschwindigkeit verwendet und deshalb stets mit gutem Wirkungsgrad der
Kühlung arbeiten kann und dabei keinen besonderen Staubabscheider benötigt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
rund um den Behälter eines Kollergangs ein Kanal angeordnet ist, an welchen ein
Gebläse angeschlossen ist, ferner eine Mehrzahl von Düsen auf den Umfang des Kollergangs
verteilt und auf einer Höhe angeordnet ist, die annähernd der Füllhöhe der körnigen
Masse im Behälter entspricht, wobei die Düsen in Verbindung mit der Kammer stehen,
ferner Absaugemittel angeordnet sind, welche aus einem Gebläse und einer auf den
Kollergang aufgesetzten Haube bestehen.
In den Zeichnungen ist eine
beispielsweise Einrichtung näher veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 einen Aufriß,
teilweise im Schnitt, eines Kollergangs mit der Kühlvorrichtung, F i g. 2 einen
Grundriß mit Schnitt längs der Linie II-Il in F i g. 1, F i g. 3 einen Teilschnitt
in größerem Maßstab gemäß Schnittlinie III-III in F i g. 2, F i g. 4 einen Grundriß
einer anderen Ausführungsform, F i g. 5 einen Teilschnitt in größerem Maßstab gemäß
Schnittlinie V-V in F i g. 4.
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In den F i g. 1 bis 5 ist mit 10 ein Kollergang bekannter Bauart
bezeichnet, wie er in der Gießereiindustrie üblicherweise verwendet wird. Der Kollergang
10 weist einen Behälter mit einer zylindrischen Seitenwand 12 auf. Mit 14
ist eine kreisrunde Bodenplatte im Kollergang 10 bezeichnet. 15 ist eine Antriebs-
und Lagervorrichtung für die Läuferräder 16 und ein Paar Pflüge 18. Im Behälter,
gebildet aus der zylindrischen Seitenwand 12 und der Bodenplatte
14
befindet sich eine bestimmte Menge von Gießereisand 20, welcher
aufbereitet und gekühlt wird. Die Läuferräder 16 und die Pflüge 18 werden durch
den Motor und das angeschlossene Getriebe 17 in Umlauf gesetzt, und zwar
in der Drehrichtung, die in F i g. 2 durch den Pfeil A angedeutet ist. Während des
Umlaufs der Läuferräder 16 und der Pflüge 18 wird der eingefüllte
Sand dauernd gemischt und zerrieben und dabei gleichzeitig im Gegenuhrzeigersinn
im Kollergang bewegt.
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Die Einrichtung zum Kühlen des Gießereisandes 20 besteht im
wesentlichen aus einer ringförmigen Kammer 22, welche sich über den ganzen Umfang
der Seitenwand 12 des Kollergangs 10 erstreckt. Die Kammer 22 ist mit einer
Eingangsöffnung 22a versehen. Im Bereich dieser Eingangsöffnung 22a ist die Innenwand
23 der Kammer 22 keilförmig ausgebildet, um eine gute Führung 25 der Kühlluft zu
erhalten (F i g. 2). Ein Gebläse 24 ist an die Eingangsöffnung 22a angeschlossen.
Das Gebläse 24 liefert Kühlluft in die Kammer 22 am ganzen Umfang der zylindrischen
Wand 12. Eine Klappe 26 ist in die Mitte der Eingangsöffnung 22a eingesetzt
und kann verschwenkt werden, um den Lufteinlaß in die beiden Kanäle der Kammer 22
zu regeln und zu verteilen. Mit der Klappe 26 kann der Luftdruck im ganzen Umkreis
der Kammer 22 gleichmäßig gehalten werden. Das Gebläse 24 liefert eine kleine
Menge von Kühlluft unter höherem Druck in die Kammer 22. Der Druck der Kühlluft
ist regelbar zwischen 0,07 und 0,21 kg/cm2, vorzugsweise jedoch etwa 0,14 kg/cm2.
Im Boden der Kammer 22 ist eine Mehrzahl von Auslaßöffnungen 28 verteilt auf den
Umfang angeordnet. Jede der Auslaßöffnungen 28 führt durch ein Rohr 30 nach
unten zu einer Düse 32. Die Düsen 32
sind schräg nach unten und nach
einwärts gerichtet und durchdringen die Seitenwand 12 in entsprechenden Bohrungen.
Durch die Düsen 32 wird Luft in den Mischer 10 mit einer Geschwindigkeit
von 100 bis 120 m/sek. eingepreßt.
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Es wurde festgestellt, daß durch das Einpressen einer geringen Menge
von Luft bei einer Geschwindigkeit von etwa 110 m/sek. gegen den in Bewegung befindlichen
Sand Teilchen des Sandes aufgewirbelt i und in einen nach oben gerichteten Luftstrom
mitgerissen, wobei ein größtmöglicher Kontakt zwischen diesen Teilchen und dem Luftstrom
während einer geringen Zeit stattfindet. Durch diesen Vorgang entsteht ein Wärmeaustausch
mit hohem Wirkungsgrad zwischen Sand und Luft. Bei den hohen Geschwindigkeiten der
Kühlluft wird auch ein wesentlicher Teil der im Sand vorhandenen Feuchtigkeit verdampft,
so daß die Sandteilchen eine zusätzliche Kühlung durch Verdampfung der Feuchtigkeit
erfahren. Da der Druck der Kühlluft in der Kammer 22 etwa 0,14 kg/cm2 beträgt und
im Kollergang 10 etwas unterhalb dem atmosphärischen Luftdruck steht, dehnt
sich die Luft, die aus den Düsen 32 strömt, aus. Die Ausdehnung der Kühlluft verursacht
eine Senkung der Lufttemperatur und vergrößert damit die Temperaturdifferenz zwischen
dem Sand und der Luft. Die Ausdehnung der Luft verursacht auch einen höheren Wirkungsgrad
der Kühlung in der ganzen Einrichtung.
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Da der Sand ununterbrochen durch die Läuferräder 16 und die Pflüge
18 gemischt und bewegt wird, entsteht eine wirksame Berührung mit der aus den Düsen
32 mit hoher Geschwindigkeit austretenden Kühlluft. Hieraus entsteht eine gleichmäßige
und wirkungsvolle Kühlung der gesamten Sandmenge. Es wurde ferner festgestellt,
daß eine noch bessere Kühlung erreicht werden kann durch Anordnung der Düsen 32
in der Höhe oder in der Nähe der Oberfläche der eingefüllten Sandmenge. Die aus
den Düsen strömende Luft wird dadurch nicht so stark gebremst und verteilt und behält
ihre hohe Geschwindigkeit im Moment der Berührung mit den Sandteilchen bei. Durch
die Anordnung der Düsen 32 in der Nähe der Oberfläche der Sandmasse wird erreicht,
daß eine größere Menge von Sandteilchen durch den Luftstrom mitgerissen wird und
dadurch die Kühlwirkung verbessert werden kann.
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Um eine höhere Relativgeschwindigkeit zwischen den sich bewegenden
Sandteilchen und der aus den Düsen mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Luft
zu erhalten, können die Düsen 32 im Behälter des Kollergangs 10 unter einem
Winkel angeordnet werden, so daß die Düsen annähernd in der Richtung der Tangente
zum Umfang der zylindrischen Seitenwand 12 gerichtet sind und zwar entgegengesetzt
zur Bewegungsrichtung des Sandes, wie aus F i g. 2 ersichtlich. In einer anderen
Ausführungsform, welche aus F i g. 4 ersichtlich ist, sind die Düsen 32 radial nach
einwärts im Kollergang 10 angeordnet. Durch diese Anordnung kann verhindert werden,
daß sich die Düsen mit Sand füllen, wenn die Kühlluft ausbleibt, während der Kollergang
weiter in Bewegung bleibt.
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In der Ausführungsform von F i g. 3 sind die Düsen 32 schräg abwärts
gerichtet. In der Ausführungsform von F i g. 5 sind die Düsen 32 horizontal angeordnet.
In beiden Ausführungsformen sind die Düsen an der Oberfläche oder ganz in der Nähe
der Oberfläche der eingefüllten Sandmenge angeordnet, damit die hohe Luftgeschwindigkeit
im Moment der Berührung zwischen Luft und Sand nicht verlorengeht. Die vom Luftstrom
der aus den Düsen 32 ausströmenden Kühlluft erfaßten Sandteilchen werden von der
Kühlluft vollständig umgeben, wodurch ein Maximum an Oberflächenkontakt für den
Wärmeaustausch wirksam wird. Die hohe Geschwindigkeit der Kühlluft gewährleistet
auch, daß die erwärmte und mit Feuchtigkeit gesättigte Luft, sofort nach erfolgtem
Wärmeaustausch wegbefördert und durch frische Luft ersetzt wird.
Eine
Haube 34 ist auf die zylindrische Seitenwand 12 des Kollergangs 10 aufgesetzt. An
die Haube 34 ist ein Gebläse 36 zum Absaugen der erwärmten Luft angeschlossen. Die
erwärmte Luft tritt aus dem Kollergang 10 durch die öffnung 34 a und den Kanal 38
in das Gebläse 36 und aus diesem entweder in die freie Luft oder in einen Staubabscheider.
Der Querschnitt der Öffnung 34 a und des Kanals 38 ist so groß bemessen; daß die
austretende Luft nur eine geringe Strömungsgeschwindigkeit annimmt. Eine geringe
Strömungsgeschwindigkeit ist erwünscht, damit die aus dem Kollergang 10 aufgewirbelten
Sandteilchen durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit der Luft aus den Düsen 32 nicht
durch das Absaugegebläse aus dem Kollergang entfernt werden, sondern sich bei der
geringen Strömungsgeschwindigkeit unter der Wirkung der Schwerkraft wieder zurück
in die Sandmasse 20 auf den Boden des Kollergangs bewegen können. Der Kanal
38 ist so ausgebildet, daß die austretende Luft einen scharfen Winkel durchströmen
muß, was die Ausscheidung der Sandteilchen, die die Öffnung 34a passiert haben,
unterstützt. Da nur eine verhältnismäßig geringe Menge von Luft durch die Düsen
32 in den Kollergang 19 eingeblasen wird, unterscheidet sich die neue Vorrichtung
zur Kühlung des Gießereisandes wesentlich von früheren Apparaturen, welche eine
große Menge von Kühlluft benötigen. Durch die Verwendung einer kleinen Menge von
Kühlluft ist es möglich, die Luftgeschwindigkeit nach dem Austritt aus den Düsen
sehr stark zu vermindern Dieser Geschwindigkeitsabfall bewirkt, daß der größte Teil
der von der Kühlluft mitgerissenen Sandteilchen sich durch Schwerkraft wieder aus
dem Luftstrom ausscheidet. Nur durch Verwendung einer kleinen Luftmenge der Kühlluft
ist es möglich, die Austrittsgeschwindigkeit sicher unterhalb der Luftgeschwindigkeit
zu halten, bei welcher Sandteilchen mitgeführt werden. Nur ein sehr geringer Anteil
von feinsten Staubteilchen wird von der austretenden Luft ausgetragen. Der Verlust
durch diesen Austrag von feinsten Teilchen ist so gering, daß ein besonderer Staubabscheider
überflüssig ist. Wird- trotzdem gewünscht, die austretende Kühlluft zu reinigen,
so genügt ein Staubabscheider von geringer Leistung und geringer Größe, weil derselbe
nur eine sehr kleine Menge von Staub pro Zeiteinheit ausscheiden muß.
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Aus der obenstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Vorrichtung
zur Kühlung von körniger Masse gemäß vorliegender Erfindung eine einfache und wirtschaftliche
Lösung darstellt. Die Hauptvorteile sind darin zu erblicken, daß das körnige Material
unmittelbar im Kollergang gekühlt wird, eine geringe Menge von Kühlluft benötigt
und infolgedessen auch mit geringer Leistung arbeitet. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß durch die erfindungsgemäße Einrichtung ein Staubabscheider überflüssig
ist. Durch die Verwendung von hoher Luftgeschwindigkeit am Ort des Eintritts der
Luft in den Kollergang entsteht auch ein guter Wirkungsgrad der Kühlung.