DE1433941A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von koernigen oder pulvrigen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von körnigen oder pulverigen Materialien, insbesondere Formsand, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bzw. mit der die Rohmaterialien in einem großen Bereich physikalischer Zustände behandelt werden und womit verschiedene Behandlungsarten durchgeführt werden können, die sich gemäß den Anforderungen oder Umständen ergeben. Der Einfachheit halber wird nachfolgend für die körnigen oder pulverigen Materialien, lauf die sich die Erfindung bezieht, der Ausdruck "Sand" benutzt.

Gießereisand besteht aus Quarzkörnchen oder anderen Mineralien, die mit kleinen Mengen verschiedener anderer Substanzen, beispielsweise Kohlenstaub, Pech, Holzmehl oder Faserstoffen vermischt sind. Das Ganze wird vermittels eines Prozentsatzes

-2-

809809/050/,

PosMncfctento Honnovar 43400 · Com* ««ton* Hannev« 3/107588 · Dresdner Bank Ho nov«r 44181 · Deutscht Bank Ha <.o/»r VfM405

von Ton und ?/asser gebunden. Vor der Verwendung wird der Sand durch Mahlen vorbereitet, es werden geringe Mengen verschiedener Stoffe zugesetzt und der Wassergehalt wird eingestellt, woran sich oft eine Zerkleinerung und ein Sieben anschließt. Der Sand wird dann in den Formen, die. mit dem geschmolzenen Metall gefüllt werden, verdichtet und nachdem, sich das Metall verfestigt hat, werden die Formen zerstört, um das ■ Gußstück herauszunehmen. Der Sand der zerstörten Formen wird im allgemeinen, als "foundry knockout" bezeichnet, ist heiß und oft in stückiger Form. Vor einer Weiterverwendung müssen diese Stücke zerkleinert und gekühlt werden. Es kann auch erforderlich sein, den Sand vor der Zugabe weiteren Wassers zu trocknen, weil dieses Verfahren manchmal notwendig ist, um den genauen Wassergehalt neu einzustellen.

Bs sind bereits Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen worden, um erneute Aufbereitung bereits benützten Gießereisandes durch Fluidisieren und Kühlen aufzubereiten und durch Trocknen» wenn es sich im fluidisierten Zustand befindet. Is ist bekannt, den Sand dadurch zu fluidisieren, indem man Luft oder ein Gas über eine poröse Bodenplatte hindurchleitet, die ein Tuch, eine Membrane oder ein keramischer Körper öder dgl. sein kann, der die luft fein zerteilt. Fluidisierter Sand verhält sich genauso, wie"eine siedende Flüssigkeit und seine Eigenschaften entsprechen einer Flüssigkeit. Daher kann er

809809/0504

1. genauso wie ein Fluidum zum Fließen gebracht werden, ' 2. ist der Wärmeaustausch zwischen dem Sand und einer

Wärmeaustauschfläche sehr groß, 3* ist die Temperatur in einem fluidisierten Bett mehr oder weniger gleichmäßig an allen Stellen und 4« ist nur ein Minimum an Gas und Druck erforderlich, den fluidisierten Zustand zu erreichen, da es lediglich erforderlich ist, das Gewicht des Sandes aufzunehmen, so daß feine Teilchen in großer Menge nicht abtransportiert werden, so daß keine Ausschwemmung des Sandes erfolgen kann«

Obgleich trockener Sand sich leicht fluidisieren läßt, sind Sande, die Feuchtigkeit enthalten, mit oder ohne Bindemittel, beispielsweise Ton, schwieriger zu fluidisieren, so daß die vorliegende Erfindung sich zur Aufgabe gestellt hat, diese Schwierigkeiten zu beseitigen, indem Schwingungen oder eine Bewegung auf den Sand übertragen wird, die zur Zerkleinerung führt. wenn ein Kühlen durchgeführt wird, dann hat diese Einwirkung auf den Sand den zusätzlichen Vorteil, daß die Feuchtigkeit sich nicht an kühleren Flächen niederschlagen oder kondensieren kann, wodurch Sand gebunden werden würde, was wiederum zur Verringerung der Kühloberflache führen würde. Ein Vibrieren öder Rütteln verhindert auch Kanalbildung in dem flullisierten Sand, durch das das Gas entweichen kann, insbesondere dann, wenn Stücke in.

-4-809809/0504

beträchtlicher Menge vorhanden sind.

Die vorliegende -Ex'findung verwendet die Fluidisations— technik bei gleichzeitiger kontinuierlicher Regelung der Tiefe des Bettes. Vorzugsweise werden Temperatur oder Vibration im Schallfrequerizbereich oder beide zusammen mit der Tiefe des fluidisierten Bettes geregelt. Der Schallfrequenzbereich umfaßt den Audiofrequenzbereich und erstreckt sich über diesen hinaus bis zur höchsten Grundresonanzfrequenz der Stücke oder des Agglomerates, das zerkleinert werden soll. * =

Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß . !der vorliegenden Erfindung umfassen einen druckförmigen Behälter oder dgl. * durch den der Sand kontinuierlich hindurchgeleitet wird, mit Einrichtungen zur Fluidisation des Sandes und zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Tiefe des fluidisierten Bet- : tes. -.- - ^; ■ ■ ■-, -. ... --.■..'■"-. -

Vorzugsweise sind auch Einrichtungen vorgesehen, mit denen der Sand bei Frequenzen im Bereiche der Schallfrequenz bewegt wird, wobei zusätzlich oder alternativ die Temperatur geregelt wird.

Vorzugsweise wird die Tiefe des Bettes durch ein Wehr am Austrittsende des Troges geregelt und eine Anzahl von Trögen kann parallel zueinander angeordnet sein, wobei benachbarte Tröge durch Wärmeübergangskammern getrennt sind, durch die entsprechende Fluidisationsgase bei geregelten Temperaturen zirkulieren.

:■. ' '/;'■ . ■": '" :"'■■■. ■ "-.■;■ -ORfGiMALfNSPECTED- - ■- .'.■■■■ :^: ■'.■■■■.■■■■ : .. ■■■-■.-■

8 09809/0 SO 4

— "5 —

Auch das Kühlen heißen Sandes in einem, fluidisiertes Bett eines Troges kann ebenfalls durch Einspritzen von Wasser in feinen Strahlen durchgeführt werden, wobei die Fluidisation eine innige Mischung von Wasser und Sand herbeiführt. Das Wasser verdampft und wird von dem Staubabzugssystem entfernt. Eine weitere Wassereinspritzung kann in den kalten und teilweise getrockneten Sand in der Nähe des Austragsendes der Vorrichtung erfolgen, so daß der Sand und das Wasser wirkungsvoll vermischt werden, ehe Mahlen erfolgt. Die letztere Wasserzugabe kann in Form eines Breies erfolgen, der Zusätze, wie beispielsweise !Don, Kohlenstaub oder andere Stoffe enthält, die dem Sand in dem Mahlprozeß zugefügt werden sollen und die mit dem Wasser zu einem Brei angerührt werden.

Die Bewegung des Sandes kann dadurch vorgenommen werden, daß jeder Trog auf flexiblen lagern gelagert ist und mit einer Schwingvorrichtung gekuppelt wird, andererseits kann auch ein Tro-g eine Schwingungsquelle enthalten, die direkt auf. den Inhalt des Troges einwirkt, z. B. kann der Trog aufrechtstehende zylindrische Form haben und ein Gerät enthalten, durch das eine Bewegung des Inhalts erfolgt, so daß die Stücke zerbrochen werden.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, in der sich anschließenden Besehreibung beschrieben.

ORSGfNAL fWSPECTED "■··-.. -6-

809809/05QA

H33941

- 6 - .".. Λ. : ■■·■

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsvorrichtung mit teilweise weggebrochenen Teilen,

Fig. 2 eine Darstellung, teilweise im Schnitt und teilweise in der Ansicht auf der Linie A-A der Fig. 1,

Fig* 3 einen Grundriß der Vorrichtung nach Fig. 1, bei der die Hälfte der Haube entfernt ist, ·

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach

Fig. 5 eine Schnittansicht ein@r zweiten Ausfüh-

rungsform,
Fig. 6 eine teilweise geschnittene, teilweise in der Ansicht dargestellte Darstellung der

Vorrichtung nach Fig. 5 auf der Linie B-B, Fig. 7 ein Detail der Vorrichtung nach Fig. 5 im

Schnitt und im- vergrößerten Maßstab,. Fig. 8 einen Grundriß der Fig. 5, bei der die

Hälfte ..der Haube entfernt ist, Fig.;9 eine Schnittansieht einer dritten Ausfüh-·

rungsform auf der Linie Ö-C der Fig» 10> Fig. 10 eins Schnitt ansieht auf den Linien B-I ή

F-F der Fig. 9$ r

Pig. 11 eine Schnittansicht auf der Linie D-D der Fig. 10,

Fig. 12 ein Detail im Schnitt im vergrößerten Maßstab,

Fig. 13 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 14 einen Grundriß der Fig. 13, bei der die eine Hälfte der Haube entfernt ist,

Fig. 15 einen Schnitt auf der linie G-G der Fig. 14 und einige Abänderungen und

Fig. 16 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 13 einer weiteren Abänderung.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Vorrichtung, die zum Kühlen von Sand, beispielsweise Gießereisand, der aus einer benutzten, zerbrochenen Form stammt, geeignet ist und umfaßt einen Behälter 1 mit einem Wassermantel 2 auf gegenüberliegenden Seiten des Behälters, der zwischen den Verteilerleitungen 3 und 4 verläuft. Kaltes Wasser wird der Verteilerleitung 3 über eine Rohrleitung

5 zugeführt und tritt aus dem Verteiler 4 über die Auslaßleitung

6 aus.

Der Behälter 1 ist in Längsrichtung durch hohle, wasserdichte Trennwände 7 geteilt, die ebenfalls zwischen den Verteilerleitungen 3 und 4 verlaufen und als parallele Strömungswege für das Wasser von der Einlaßleitung 5 zum Auslaß 6 dienen.

-8-809809/0504

Die Trennwände 7 "begrenzen eine Anzahl Tröge 8, die von zwei Trennwänden 7 oder einer Trennwand und dem Wassermantel 2 an den Seiten begrenzt werden,, sowie durch den Verteiler 4 am , einen Ende. Am anderen Ende wird jeder Trog durch ein Wehr, j welches der Höhe nach vermittels einer "bekannten Einrichtung, wie sie bei 9a dargestellt ist, einstellbar ist, begrenzt. Zwischen dem Wehr 9 und dem Sinläßverteiler 3 ist eine Sandentleerungskammer 10 angeordnet mit einer Auslaßöffnung 11, während j an dem anderen Verteiler 4 der Einlaß vermittels einer Rutsche 12 verläuft. Der Boden einer jeden Trennwand 7 unterhalb der Sinlaßrutsche 12 ist etwas weggeschnitten, so daß sich ein Durchgang für den Sand in Querrichtung ergibt.

Der Boden eines jeden Troges 8 wird von einer gasflüssigen Schicht oder Platte gebildet, die zwischen dem Sand in den -. Trögen und einer Luftkammer 15 liegt, in welche Luft oder ein Gas kontinuierlich über die Leitungen 16 mit einem entsprechenden Druck zur Fluidisation des Sandes eingeleitet wird. Die Platte 14 kann aus einem gesinterten Metall, aus Keramik, Filz, ,Asbestgewebe, feinem Maschendraht oder irgendeinem anderen Material oder einer Kombination solcher Materialien bestehen, die in der Lage sind, die Luft oder das Gas über die Fläche der !Platte 14 gleichmäßig zu verteilen. Das Gas wird mit einem geeignete» Druck und in ausreichender Menge von einem Gebläse (nicht gezeigt) oder einer anderen Quelle komprimierten Gases

80 9809/Q50 4

zur unteren Seite der Platte 14 geleitet. Falls die Vorrichtung groß ist, dann können zwei Gaseinlaßleitungen 16 angeordnet sein·

Am oberen Ende ist der Behälter 1 durch eine Haube 17 verschlossen, die einen, Staubsammelraum 18 begrenzt und an eine Saugleitung 19 angeschlossen ist, die wiederum mit einem' Saugzuggebläse (nicht gezeigt) in Verbindung, steht, durch das.die während der Fluidisation entstehenden Teilchen abgeführt werden. Um die Menge der abgesaugten feinen Teilchen zu verringern, ist der Staubsammelraum 18 verhältnismäßig groß gemacht, so daß er wie eine Expansionskammer wirkt, in der die Gasgeschwindigkeiten verringert werden.

Eine Kühlwasserleitung tritt in den Raum 18 in der Nähe der Einlaßtutsche 12 "ein und endet in einem Sprühkopf oder, einer Düse 41» so daß eine zusätzliche Kühlung des behandelten heißen Sandes durch Aufsprühen kalten Wassers während der Fluidisation stattfinden kann. Die Zuführgeschwindigkeit des kalten Wassers über den Sprühkopf 41 ist einstellbar, ,um der Temperatur und der Durchsatzgeschwindigkeit des Sandes angepaßt zu werden. Der größte Teil des Kühlwassers verdampft, 'wenn er mit dem 'heißen Sand in Berührung kommt und geht als Dampf über die Saugleitung 19 weg.

Bin getrennter Sprühkopf 42, durch den der Feuchtigkeitsgehalt oder die zuzusetzenden Stoffe regelbar zugeführt werden, ist unmittelbar vor dem lehr 9 angeordnet und wird über eine

- ' -10-809809/0504

1Λ33941

-ίο - ■-■'■■■

Leitung 43 gespeist, über die Wasser oder ein Brei zugeführt wird, durch das "bzw. durch den der Sand hergerichtet werden kann, d. h. auf seinen Feuchtigkeitsgehalt oder seine Zusatzstoffe, wie Kohlenstaub, eingestellt werden kann, unmittelbar ehe er die Vorrichtung verläßt.

Die Anordnung der oben beschriebenen beiden Sprüheinrieh- ; tungen erleichtern die richtige Behandlung des heißen Sandes !oder eines anderen körnigen Materials und.aeine Austragung in einer Form oder einem Zustand, der sich nur noch wenige weitere Behandlungen anzuschließen brauchen, ehe der Sand oder das Material benutzt werden. Jeder der beiden Sprühköpfe 41 und 42 kann zu irgendeiner Zeit in Tätigkeit sein* Έ® können- auch beide,

:falls gewünscht, abgestellt werden und. die Menge des Wassers,

die dem Sand zugesetzt wird durch jeden Sprühkopf, läßt sich in bekannter Weise (nicht gezeigt) regeln.

Der Behälter 1 ist auf Federn 20 gelagert und besitzt Schwingungen erzeugende Motoren 21 * die an dem Behälter befestigt sind, so daß der Sand in den Trögen 8 in Bewegung gebracht j werden kann. Auf diese Weise werden die Stücke oder die Agglomerationen zerstört und'.die Fluidisation begünstigt.

Xm Gebrauch wird Wasser entsprechender Temperatur durch den Mantel 2 und die Trennwände 7 zirkuliert und Sand in die Tröge 8 über die Rutsche .12 eingeleitet, wobei gleichzeitig . Luft über die Leitung 16 in die Kammer 15 geschickt wird. In

80i809/0504

dem Maße, wie der Sand fluidisiert wird, verteilt er sich gleichmäßig über die !Droge und "benimmt sich wie eine siedende Flüssigkeit, ehe ein Wärmeaustausch zwischen dem Sand und dem Wasser stattfindet. Wenn die Temperatur, mit der der Sand zugeführt wird, ausreichend hoch ist, wird eine zusätzliche Kühlung durch direktes Besprühen über den Düsenkopf 41 mit kaltem Wasser erfolgen. Falls der Sand, der über das Wehr 9 abgeleitet wird, zu trocknen ist oder andere Zusätze erfordert, läßt sich sein Wasser- und sonstiger Gehalt erhöhen, indem das zusätzliche Wasser oder ein Brei aus Wasser und anderen Stoffen über den Sprühkopf 42 zugeführt wird.

Nachdem eine ausreichende Menge Sand eingeleitet worden ist, steigt der Pegel des fluidisierten Bettes in einem Trog bis zur oberen Kante des Wehres 9 an und Sand mit der richtigen Temperatur fließt über das Wehr zum Auslaß 11. Damit irgendwelche Stücke in dem Sand zerbrochen werden oder um die vollständige Fluidisation des Bettes ganz allgemein zu unterstützen, werden die Schwingungen erzeugenden Motoren 21 eingeschaltet, so daß der Behälter 1 schwingt und damit das Bett in Bewegung gerät, wodurch irgendwelche vorhandenen Stücke zerbrochen werden. Die Hone des Wehres 9 wird so eingestellt, daß sie den Arbeitsbedingungen der Torrichtung entspricht, d. h. die mittlere Ver- , weilzeit der Sandteilchen in den Trögen 8 wird durch die Höhe der Wehre 9 in Abhängigkeit von der Eingangstemperatur und dem ''

-12-

809809/05.04'.

- 12 «- . ■ -.■:

Feuchtigkeitsgehalt des Sandes geregelt; die Oberflächendes
Mantels 2, der Verteiler 3 und 4 und der Trennwände 7, die dem
fluidisierten Sand .ausgesetzt sind und durch, die Eingangs temp'e-

> ratur des Wassers und seiner Strömungsgeschwindigkeit.

Die in den Fig. 5 bis 8 gezeigte abgeänderte Ausführungs-

! form weist keine poröse Platte H auf und Fluidisation wird vermittels Luftleitungen 22 in Kanälen 23 am Boden eines jeden Tr ο -

; ges 8 durchgeführt. Jede Rohrleitung 22 besitzt zwei Reihen von Düsenöffnungen 24, die über die Länge des Rohres und auf· der unteren gekrümmten Fläche (siehe Fig. 7) angeordnet sind. Die RqJi-

- - ' ' - ■"■■■■"-■ ' - : ^r re verlaufen zwischen gemeinsamen Luftverteilerleitungen 25 und 26, von denen die eine in der Austrittskammer 10 und die andere auf dem Boden der Sandeinlaßrutsehe 12 liegt. Wie dargestellt,
j enthält jeder Trog 8 zwei Rohre 22 in entsprechenden Kanälen 23 auf seinem Boden, aber die Anzahl der Rohre, oder die Anzahl der Rohre pro Kanal kann willkürlich, verändert werden. In ähnlicher .Weise kann auch die Anzahl der Düsenöffnungsreihen 24 pro Rohr
verändert werden, sowohl der Anzahl als auch der Größe und der
Verteilung nach, und zwar derart, daß man den größten Effekt
und eine gleichmäßige Fluidisation erhält. Gleichzeitig sollte
die Größe und die Ausbildung der Düsenöffnungen so getroffen
sein, daß der Eintritt von. Staub in die Rohre 22 auf einem Minimum gehalten wird. .

809309/0 50

Die Anordnung der Pluidisationsrohre 22 innerhalb eines jeden Trogs 8 gestattet eine kontinuierliche Verbindung auf dem Boden der Tröge zwischen dem Mantel 2 und den Trennwänden 7, und die Wassereinlaß- und-auslaßverteiler 3, 4 können, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, bis zum oberen Ende des Behälters hochgezogen werden. Die Konstruktion dieser Ausführungsform ist ansonsten ähnlich der in Pig. 1 bis 4 und ihre Wirkungsweise und Arbeitsweise ist im wesentlichen mit der in Pig. 1 bis 4 identisch. Der Vorteil dieser abgeänderten Ausgestaltungsform ist der, daß alle Schwierigkeiten beseitigt sind, die aus der Wirkung des heißen Sandes oder des heißen Pluidisationsgases auf die Platte ausgeübt werden können. Beide der oben beschriebenen Vorrichtungen dienen in erster Linie zur Kühlung heißen Sandes, obgleich sie auch zum Trocknen oder teilweisen Trocknen von Sand verwandt werden können, wobei die letztere Arbeitsweise entweder die Anordnung von elektrischen Heizelementen verlangen würde oder die Zirkulation überhitzten Dampfes oder eines anderen heißen Pluidums durch den Mantel 2 und die Trennwände 7. Andererseits oder zusätzlich zur Zirkulation eines heißen Pluidums durch den Mantel 2 und die Trennwände 7 kann auch heißes Gas verwandt werden, um den nassen Sand zu fluidisieren und damit zu trocknen.

Bei einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung zum Trocknen von Sand, die in Pig. 9 bis 12 dargestellt ist, werden

' .. ■ -14-

809809/0504

-U-

die Anordnung von Trögen 8, Luftrohrleitungen 2.2» Mantel 2 und Trennwände 7 verwandt, die im Grunde genommen denen der Fig. 2 bis 8 ähnlich sind. In der vorliegenden Ausführungsform liegt der Hauptunterschied außer in dem Wegfall der Kanäle 23 auf dem Boden eines jeden Troges 8 darin, daß der Mantel 2 und die Trennwände 7 so ausgeführt sind, daß sie elektrische Heizelemente enthalten oder Gase hoher Temperatur führen, -beispielsweise die Verbrennungsgase eines^ Brennstoffes.

In der Hähe des Bodens der Sandeinlaßrutsche 12 ist der Behälter 1 mit einer Verlängerung 27 versehen, die eine Verbrennungskammer 28 umfaßt, welche eine übliche feuerfeste Auskleidung 29 enthält. Ein Brenner 30 leitet ein brennbares Gemisch in die Verbrennungskammer 28, und die Verbrennungsprodukte strömen durch den Mantel 2 und die Trennwände 7 und treten am Grund

eines gemeinsamen Schornsteines 31 wieder aus. Die die Fluidisationsluft zuführenden Rohre 25 und 26 führen durch den Gasraum am unteren Ende des Schornsteines 31 hindurch bzw. durch das Auslaßende der Verbrennungskammer 28, so daß die Fluidlsationsluft zur Beschleunigung des Trocknungsvorganges vorgewärmt wird. Der Behälter 1 kann schwingend aufgehängt sein, so daß Stücke zerbrochen werden.

Der Betrieb dieser Ausführungsform der Erfindung dürfte aus der vorangegangenen Beschreibung klar hervorgehen. Es soll aber darauf hingewiesen werden, daß in der Praxis nasser, zu

-15-

80 98 0 9/0 5 04

trocknender Sand in die Tröge 8 bis zur Höhe der Wehre 9 gefüllt wird, dann fluidisiert und auf eine Temperatur in der Nähe von 100° C erwärmt wird. Die Temperatur wird durch ein Thermoelement 'gesteuert, ζ. B. kann ein Thermoelement an einer Stelle unterhalb des Wehres 9 in jeden Trog hineinragen, das den Brennstoffzufluß zum Brenner 50 steuert öder den Zustrom sekundärer Verbrennungsluft zur Verbrennungskammer 28.

In dem Maße, wie der fluidisierte Sand trocknet und über die Wehre 9 hinwegströmt, wird frischer, nasser Sand mit einer gesteuerten Geschwindigkeit über die Eutsche 12 zugeführt. Die V/ehre 9 sind so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit durch die Tröge auf dem Werte verbleibt, der gerade ausreicht, die erforderliche Trockenheit ohne unzulässige Steigerung der Temperatur des Sandes zu ergeben. Die erforderliche mittlere Verweilzeit der Teilchen in der Vorrichtung läßt sich experimentell feststellen, indem die Höhe der Wehre 9 verändert wird. Solange diese unabhängig voneinander einstellbar sind, kann irgendeine Ungleichmäßigkeit in dem Wärmeübergang auf den fluidisierten Sand kompensiert werden, so daß die Ausgänge aller Tröge auf gleicher Temperatur und Trockenheit liegen. Der warme, trockene Sand, der aus der Kammer 10 über die Öffnung 11 austritt, kann dann durch eine Kühlvorrichtung hindurchfließen, wie sie z. B. in den I*ig. 1 bis 4 oder 5 bis 8 beschrieben ist.. Andererseits kann der Sand gekühlt und aufbereitet werden oder

-16-809809/050/,

einen "bestimmten Feuchtigkeitsgehalt erhalten, wozu Düsenköpfe jener Art, die in Fig. 1 "bis 4 mit 41 und 42 "bezeichnet sind, verwandt werden können, die in der Haube 17 angeordnet sind»

In der in Fig« 13 bis 15 gezeigten Vorrichtung, die im wesentlichen als Sandkühler wirkt,, sind Einrichtungen vorgesehen, um Stücke aus Sand zu zerbrechen_β Für diesen Zweck ist ^: der Behälter V_ zylindrisch und von einem"Mantel 2 umgeben, obgleich der Mantel auch durch eine Kühlschlange_$ die in das fluidisiert© Bett eintauchty ersetzt sein kann. Der Sand wird über die Rutsche 12 dem Boden des Behälters· zugeführt und ;strömt über das Wehr 9,das der Einfachheit halber nicht ein-.stellbar dargestellt XSt₉ auf der gegenüberliegenden Seite wieder ab. Am Boden des Behälters ist eine Luftkammer 15 angeordnet j die gegen den Hauptraum 8 des Behälters durch eine gasdurchlässige Platte H abgetrennt ist«,

Innerhalb des Sandraumes 8 ist ein Rührer 32 mit mehreren Armen 33 angeordnet, die beispielsweise in vier Reihen übereinander liegen und von denen acht radial von der Achse . •wegführen. Die Arme sind an der vertikalen Welle 34 befestigt, die axial zum Zylinder nach unten in den Raum 8 hineinführt und ein' kurzes Stück oberhalb der Platte 14 endet«, Die Welle ist in einem oberen Lager 35 gelagert,! das ah einem Träger 36 ί befestigt ist, der über den Behälter. 1 hinweggreift und der auch den Antriebsmotor 37 trägt. Der Motor ist mit der Welle

; ■■,-;■ -17-

80 98 0 9/0 50^

über eine Rutschkupplung verbunden. Die Anzahl der radialen Arme kann sich den Umständen anpassen und verändert werden.

Die Arme 33 haben irgendeine Querschnittsform und können beispielsweise so geformt sein, daß der Aufwärtsstrom des fluidisierten Sandes unterstützt wird. Die Arme reichen bis dicht an die innere Wand des Mantels 2 heran," so daß eine größtmögliche Wirkung in der Zerkl'einerung der Stücke erhalten wird. Falls gewünscht, kann auch durch die Arme 33 eine Kühlflüssigkeit zirkulieren.

Bin Sprühkopf 41 für Wasser ist in der Hähe des oberen Endes des Behälters 1 oberhalb der Mündung des Einlasses 12 angeordnet, so daß eine zusätzliche Kühlung durch die Berührung des fluidisierten Sandes mit dem eingespritzten Wasser erfolgt, wie das bereits mit Bezug auf Fig. 1 bis 4 beschrieben worden ist. in ähnlicher Weise kann auch eine Aufbereitung des Sandes hinsichtlich Feuchtigkeit und Zusatzstoffen über einen Sprühkopf 42 erfolgen, der oberhalb des Wehres 9 befestigt.ist. Beide Sprühköpfe 41 und 42 werden durch entsprechende Rohrleitungen 40 und 41 gespeist, in denen Ventile (nicht gezeigt) enthalten sind, durch die die Menge des Wassers oder, der Zusatzstoffe, die dem Sand oder einem anderen körnigen Material beigemischt werden sollen, geregelt werden.

Im Betrieb wird dei* heiße Sand, der Stücke und Agglomerationen enthalten kann, dem Behälter 1 über die Rutsche 12

-18-80 9809/05 0A

zugeführt und das zur Fluidisation erforderliche Gas wird in die Kammer 15 mit entsprechender Geschwindigkeit und Druck eingepumpt. Ein Kühlmittel zirkuliert durch den Mantel 2 und der Motor 37 wird in Gang gesetzt. Die Fluidisation der kleinen Körnchen beginnt und Stücke werden von den untersten Armen 33 · erfaßt und auf der Platte 14 zerrieben.

Bei' der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 15 wirken die rotierenden 'Arme 33 mit festen radialen Armen 44 zusammen, die auf der Innenwand des Mantels 2 befestigt sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 16 gezeigt ist, sind die radialen Arme 33 hohl und bilden verlängerte, im wesentlichen rechteckige Rohrschleifen 33a, durch die das Wärmeaustauschmittel strömt. Das Mittel wird über eine rohrförmige Blindwelle 34 zum unteren Ende 45 einer Anzahl zusammenhängender Schleifen 33a geliefert, die eine Anzahl Arme in einer Reihe bilden. Am untern Ende 45 steht jedes Rohr mit der rohrförmigen ,Welle 34 in Verbindung, so daß Wasser, welches der hohlen ,felle 34 über eine übliche Stopfbuchse 46 zugeführt wird, nacheinander durch die Arme 33 hindurchströmt und in eine koaxiale Muffe 47 ausfließt, die die Welle mit Abstand umgibt* Das obere Ende der Muffe endet in einer ringförmigen Lippe 48, über die das-Wasser in einen Trog 49' hineinfließt·», der das obere Ende der Muffe umgibt. Eine Becherförmig®, mi$ ihrer Öffnung nach unten weisende Ablenkvorrichtung 50 let'auf der Welle 34 otoer-

«19« 809809/0504

halb der Muffe 37 befestigt, die das Wasser, welches über die lippe 48 strömt, iji den Sammeltrog 49 leitet.

Jede Rohrschleife 33a ist an ihrem inneren Ende mit der Welle 34 durch Schweißen befestigt oder durch Klammern (nicht gezeigt), wodurch diese Ausführung in ihrer Festigkeit erhöht wird. Die Welle 34 wird über ein Getriebe mit Kegelrädern 51 in Umdrehungen Ersetzt.

Bei allen beschriebenen Ausführungsbe!spielen der Erfindung wird der zu behandelnde Sand in einem Trog oder einem Behälter fluidisiert, dessen Auslaß durch ein einstellbares Wehr geregelt wird, so daß sichergestellt ist, daß die Tiefe des fluidisierten Sandbettes auf einem Optimum gehalten wird, damit der gewünschte Wärmeübergang erfolgen kann.

TJm den höchsten iluidisationsgrad aufrechtzuerhalten, muß eine maximale Zerkleinerung der Stücke gewährleistet sein. Zufolge der Tendenz, insbesondere feuchten Sandes zu agglomerieren oder wegon der Wahrscheinlichkeit eines hohen Anteils von Stücken in bereits verwandtem Sand, müssen mechanische Zerkleinerungseinrichtungen, falls erforderlich, eingesetzt werden, die so ausgestaltet sein sollten, daß sie eine möglichst schnelle Zerkleinerung der Stücke bewirken. In den verschiedenen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 12 der beiliegenden Zeichnungen ist die Erzeugung der Schwingungen der Tröge durch einen Motor mit einer Unwucht beschrieben worden, aber es kann auch jede

-20-803809/0504

' Art von Schallschwingungserzeüger verwandt werden, der in der Lage ist, Schallschwingungen zu erzeugen, die im Bereiche der Grundresonanzfrequenzen der zu zerkleinernden Stücke liegen. Die Stücke, die im Gießereisand auftreten können, entstehen im allgemeinen durch die Bindewirkung des Tons, der in Anteilen ¹ von etwa 5 bis 15 ?° vorhanden ist. Die größten Frequenzbereiche, die in der Praxis möglicherweise verwandt werden, liegen zwischen 10 bis 20 000 Htz. Wenn ein Stück auf seine mechanische Resonanzfrequenz gebracht wird_f läßt es sich sehr wirkungsvoll und schnell zerkleinern. Es können auch zusätzliche Luft- oder Gas-Istrahlen in die Sandmasse an besonderen Stellen gerichtet werden, die die Zerkleinerung der Sandstücke unterstützen.

WR/Si _--;;" . - Ansprüche ^

009 80 9/0 50

Claims (1)

1. Ansprüche

   1. Verfahren zur Aufbereitung von Sand oder anderer körniger Materialien durch Erwärmen oder Kühlen, wobei das Material einem ITuidisationsprozeß unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material kontinuierlich in einer regelbaren Schicht fluidisiert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtstärke des fluidisierten Materials durch die Höhe der AuslaufÖffnung geregelt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem zu behandelnden Material enthaltenen Stücke während des Fluidisationsprozesses mechanisch asrkleinert werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ^ Zerkleinerung durch Schallschwingungen erfolgt.

   b>. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Zerkleinerung durch mechanisches Rühren erfolgt, ί

   6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchgang des zu fluidisierenden Materials Zusätze, wie Wasser, Kohlenstaub, Pech, Holzmehl oder Faserstoffe, erfolgen.

   809809/050/,

   7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch

   1 bis 6, in der ein Behälter .vorgesehen ist, in dem das körnige Material fluidisiert und einer Erwärmung oder Kühlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu behandelnde Material in den Behälter an einem Ende einströmt und ihn am anderen Ende verläßt, wobei die Höhe des im Behälter befindlichen Materials einstellbar ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter ein Rührwerk angeordnet ist,

   9. Vorrichtung nach Anspruch'7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter Schallsehwingungen von einem mit dem Behälter verbundenen Generator übertragen werden. .

   10. Vorrichtung nach den Ansprüchen Ί bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter langgestreckte, trogähnliche· Gestalt hat und an einem Ende eine Einlaß- und am anderen Ende eine Auslaßöffnung besitzt und die Dicke der zu behandelnden Materialschicht durch ein einstellbares Wehr (9) erfolgt, wobei "eine oder mehrere Wände (2, 7) des Behälters als Wärmeaustauscher ausgebildet sind.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 1O₁ dadurch gekennzeichnet, daß durch die hohlen Wände des Troges (8) ein Wärmeaustauschmittel zirkuliert«

   ■ ■-'■-.- -A3· 80980 9/OBOA

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
   der Behälter (1) mit einer Verbrennungskammer (28) am Einlaßende versehen ist und mit einem Schornstein am gegenüberliegenden Ende, wobei der Verbrennungsraum (28) über eine oder mehrere hohle Wände des Troges mit dem Schornstein in Verbindung steht.

   13· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) ein vertikaler behälter ist und mit gegenüberliegenden Zu- und Ablauföffnungen (12, 11) versehen ist,
   von denen letztere eine der Höhe nach einstellbare untere Kante (9) "besitzt und der Behälter (1) ein Rührwerk mit ein oder mehreren Reihen radialer Rührarme enthält, das koaxial im Zylinder gelagert ist.

   14· Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
   die Rührarme mit inneren leitungen versehen sind, durch die
   ein Wärmeaustauschmittel .zirkuliert.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Behälters (1) mit einer porösen, gasdurchlässigen Platte (14) abgeschlossen ist und das zum Fluidisieren
   dienende Gas einer unter der Platte liegenden Kammer (15) zugeführt wird.

   16» Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 14» dadurch gekennzeichnet,. daß in jedem Irog (β) ein mitDüsenöffnungen versehenes Rohr,

   -A4-809809/0504

   (22) in der Nähe des Bodens des Troges verläuft, über das das zum Fluidisieren "benutzte Gas eingeleitet wird.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 7 "bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Behälter eine Haube (17) befestigt ist mit einer daran angeschlössenen Saugrohrleitung, sowie ein oder mehreren Sprühköpfen unterhalb, der Haube und oberhalb der freien Oberfläche des fluidisierten Sandes. : · ·

   18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet·, daß Oberhalb des fluidisierten Sandes ein weiterer Sprühkopf angeordnet ist, über den Wasser oder wäßrige Suspensionen von Zusatzstoffen dem Sand zugeführt werden.

   80 9 809/Ö504