DE1558105B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Formstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von Formstoffen unter Verwendung von in Schwingungen versetzbaren Mischschüsseln.

Nach der DT-PS 10 16 412 ist eine nach Art eines Kollerganges arbeitender Hochleistungsmischer, insbesondere für synthetischen Formsand bestehend aus einem Mischbehälter mit während des Mischvorganges beweglicher Wandung und einem oder mehreren umlaufenden Läufern bekannt, der gekennzeichnet ist durch einen einzigen nachgiebigen Mantel und mindestens einen innerhalb des Mischbehälters umlaufenden Läufer, der schiefwinklig zu seiner Achse, vorzugsweise federnd um einen Drehpunkt, angeordnet ist. Dabei ist der vorzugsweise an einem in vertikaler Richtung nachgiebigen Tragring befestigte Mangel mittels Unwuchtantriebes od. dgl. in schwingende Bewegung versetzbar. Der nachgiebige, aus Gummi bestehende Mantel hat den Zweck, daß infolge der dauernden, nicht unerheblichen Bewegung des Mantels jegliches Anbacken von Mischgut sicher vermieden wird, ohne eine Berührung zwischen Mantel und Mischgut herstellen zu müssen.

Die GB-PS 6 49 452 beschreibt einen Disintegrator, insbesondere für Sand, der für Gießereien vorgesehen ist. Er besteht aus einem mit Unwucht versehenen, um eine Achse quer zur Längserstreckung des Behälters rotierenden, mit Stäben bestückten Schleuderrad, das den Sand an die Wand schleudert. Die von Federn getragene Wand ist mit losen angehangenen biegsamen Schürzen versehen, beispielsweise in Gestalt von Gummiplatten od. dgl. Stoffen. Das Schleuderrad wirft die Sandpartikeln gegen die Wand. Diese Kraft und die durch die Unwucht erzeugte Vibration der Wandung führt zu einer Zerteilung der Sandpartikeln und zu einer Verhinderung des Anbackens an der flexiblen Wandung.

Eine Formstoffaufbereitung ist im einfachen Fall das Mischen und somit das G.leichverteilen der Einzelkomponenten, wenn diese sehr leicht verteilbar sind, wie das zum Beispiel bei dünnflüssigen Bindemitteln im Kernsand der Fall ist. Die Aufbereitung plastischer Formsande stellt jedoch an die Aufbereitungsmaschine sehr viel weitergehende Anforderungen, weil gleichzeitig mit dem Mischen zwei weitere Prozesse ablaufen müssen. Es sind dies das Zerteilen von schwerer aufschließbaren Einzelkomponenten, wie z. B. Tone, Bentonite oder Stärkebinder und das Aufkneten der zer-

teilten Komponenten auf die Sandkörner. Erst dann erhält der Formstoff die zur Herstellung hochqualitativer Gußstücke notwendigen Eigenschaften. Eine wirksame Aufbereitungsmaschine muß also in schneller Folge Mischen und Kneten, damit die Sandkörner unter ständigem Lagewechsel mit einem gleichmäßigen Film aus sehr plastischem Bindemittel überzogen werden.

Bisherige Aufbereitungsmaschinen erbringen diese Leistungen nur langsam und mit einem erheblichen Aufwand an Knet- und Mischwerkzeugen. Die Knetwirkung wird durch Kollerräder oder Knetwalzen von hohem Gewicht erzielt. Der Raumbedarf solcher Maschinen ist wegen der großen und sperrigen Bauelemente erheblich. Die Bewegung der beträchtlichen Maschinenmassen erhöht den Energiebedarf und den Verschleiß. Wirkungsgrad und Durchsatzleistung sind insbesondere deshalb gering, weil in heutigen Maschinen nur verhältnismäßig niedrige Füllungsgrade bzw. Füllmengen zulässig sind. Diese betragen bei den meisten betriebsüblichen Mischkollergängen nur etwa 20% des Volumens des Mischbehälters, weil Knetwalzen und Umlenkschaufeln über dem Gut laufen und damit sehr viel Platz beanspruchen. Auch erfordert das Mischen eine vergleichsweise lange Zeit.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Nachteile bisheriger Aufbereitungsmaschinen, die Lockerungs, Misch- und Transportarbeiten durch besondere zugeordnete, in die Maschine eingebaute Werkzeuge ausüben, zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die einfach in ihrem Aufbau, wirkungsvoll in der Anwendung und von hoher Leistung ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird zum Mischen von Formstoffen unter Verwendung von in Schwingungen versetzbaren Mischschüsseln erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Sand durch Vibration der Behälterwand in fließfähigem Zustand versetzt, gemischt und gefördert wird. Nach der Erfindung wird somit zunächst vorgeschlagen, den Formstoff durch die schwingende Behälterwand anzutreiben. Weiterhin wird durch die schwingende Behälterwand der Formstoff in einen lockeren Zustand versetzt.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Behälterwand in kreisförmige bis elliptische Schwingungen einer solchen Amplitude und Frequenz versetzt wird, daß zwischen Mischerfüllung und Behälterwand ein breiter Ringspalt aufrechterhalten wird. Dadurch wird der gesamte aufzubereitende Formstoff als lockerer Massekörper praktisch behälterlos hingestellt, damit die Masse vor irgendwelchen, in ihr bewegten Gegenständen leicht ausweichen kann. Die Masse wird durch die ringsumlaufendenden und örtlich nur sehr kurzzeitig wirkenden Stöße der Wand gestützt, so daß der lockere Sandkörper in der Momentaufnahme nur an einem verhältnismäßig schmalen Streifen der Wand anliegt, im übrigen mit der überwiegenden Umfangsfläche aber frei steht. Dadurch kann der vor der bewegten Behälterwandung befindliche Masseteil leicht in Richtung des breiten Ringspaltes und in diesen hinein verdrängt werden, wird aber im nächsten Augenblick durch den folgenden Stoß der Behälterwandung in neuer Orientierung wieder in den Massekörper eingebaut.

Als Schwingungserzeuger dient besonders vorteilhaft eine rotierende Unwucht. Als Schwingungserzeuger können auch Elektromagnete oder sonstige Pulsatoren Anwendung finden.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Behälterwandung in einer Ebene quer zur Mittellängsachse des Behälters in Schwingungen versetzt wird.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird als besonders vorteilhaft vorgeschlagen, daß der Behälterwand eine Amplitude von 10 bis 30 mm erteilt wird.

Nach einem weiterer erfindungsgemäßen Merkmal sind innerhalb der schwingenden Behälterwandung Flügel, oder Schaufeln, als Misch- und Knetwerkzeuge vorhanden, die in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung vorteilhaft mit der Behälterwand fest verbunden und mitschwingend angeordnet sind. Diese Werkzeuge verstärken den dreidimensionalen Ortswechsel in drehenden Massekörper.

Es ist ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag, den schwingenden Mischbehälter vertikal oder in nur wenig davon abweichender Stellung anzuordnen. In dieser Ausführung wird in einem nahezu vollständig gefüllten Aufbereitungsbehälter eine sehr schnelle und intensive Aufbereitung erreicht, weil hier im Gegensatz zu liegenden Vibrationstrommeln ein lockerer Massekörper von zylindrischer Form gebildet wird und mit seinem nun gesamten Umfang unter dem Druck seines eigenen Gewichtes gleichmäßig stark an die weit ausschwingende Wand gedruckt und unter optimaler Ausnutzung ihrer Antriebskraft in kräftiger und schneller Drehung angetrieben wird. Diese Anordnung ist des weiteren besonders vo'rteilhaft, weil die obere Stirnseite des Behälters offen bleiben kann und in den Sandkörper dann senkrecht zu dessen Drehebene Misch- und Knetwerkzeuge eingebracht und der oben offene Behälter zum Ein- und Ausbringen der Masse frei zugänglich ist. Die senkrechte Anordnung bietet besonders vorteilhafte Möglichkeiten zur Ausbildung von Verbundsystemen als Durchlaufmischer. Während in den zylindrischen, horizontal angeordneten Vibrationsmischern bei nicht vollständiger Füllung zufolge der durch vertikale Drehung der Masse erzielten Umschüttung eine Mischwirkung erreicht werden kann, ist der Lagewechsel der Teilchen innerhalb des nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung senkrecht angeordneten Schwingzylinders in horizontaler Ebene drehenden lockeren Massekörpers langsamer, sofern nicht der vertikale Durchlaufmischer angewendet wird. Um dies auszugleichen, wird bei vertikalen Behältern, die nicht als Durchlaufmischer ausgebildet sind, außer der Anordnung von Misch- und Knetwerkzeugen in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung vorgeschlagen, daß eine zusätzliche vertikale Mischbewegung durch besondere Ausbildung der Behälterwand oder durch Anordnung von zusätzlichen Umlenkwerkzeugen erfolgt.

Der durch die schwingende Behälterwandung erreichte Lockerzustand der Masse ist auch für Sandkühlvorrichtungen besonders wirkungsvoll, weil die Kühlluft gute und ständige Durchströmwege findet. Die praktisch schwebende Masse ist auch locker genug, um durch Aufgabe von Druck oder Saugluft direkt in Transportleitungen gedruckt oder gesogen und in diesen an den Ort der Verarbeitung pneumatisch transportiert zu werden. Die Erfindung bietet somit den besonderen Vorteil, daß nunmehr in einem einzigen Verarbeitungsbehälter mehrer Operationen durchgeführt werden können, für die bisher Einzelmaschinen erforderlich waren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann z. B. gleichzeitig als Aufbereitungsmaschine und Kühlanlage für heiße Gießereisande dienen.
Wirkungsgrad und Durchsatzleistung der erfindungs-

gemäßen Vorrichtung sind groß. Sie kann bis oben gefüllt werden. Die Werkzeuge sind raumsparend und stets allseits von Massen umschlossen, so daß der Füllungsgrad kaum beeinträchtigt wird. Die Vorrichtungen sind konstruktiv einfach und daher preisgünstig. Antriebs- und Platzbedarf sowie Verschleiß sind gering.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausbildungsformen, vielmehr sind weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, teilweise in einem vertikalen Schnitt,

F i g. 2 die Ansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 von oben,

F i g. 3 den Mechanismus der Aufbereitung durch die schwingende Behälterwandung,

F i g. 4 einen vertikalen Schnitt durch einen Mischbehälter,

F i g. 5 bis 8 vertikale Schnitte durch abgewandelte Mischbehälter,

F i g. 9 die Oberansicht des Mischbehälters nach F i g. 8,

Fig. 10 einen vertikalen Schnitt durch einen aus zwei ineinandergesteckten Zylindern bestehenden Mischbehälter,

F i g. 11 den Mischbehälter nach F i g. 10 in der Ansicht von oben,

Fig. 12 einen vertikalen Schnitt durch einen Mischbehälter mit im Inneren angeordneter Schnecke,

F i g. 13 die Oberansicht auf eine schwingende Platte mit lösbar befestigten Mischbehältern,

F i g. 14 einen vertikalen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 13, entsprechen der dortigen Linie XIV-XlV,

F i g. 15 die Oberansicht eines Mischbehälters mit zusätzlich angeordnetem Knet- und Mischwerkzeug,

F i g. 16 einen vertikalen Schnitt durch den Mischbehälter nach Fi g. 15,

Fig. 17 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Anordnung des im Mischbehälter angeordneten Werkzeuges,

Fig. 18 einen vertikalen Schnitt durch eine abgewandelte Vorrichtung,

F i g. 19 einen horizontalen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 18, entsprechend der dortigen Linie XVlII-XVIH,

F i g. 20 die Teilansicht eines Mischbehälters mit Meßeinrichtung im vertikalen Schnitt,

Fig.21 einen vertikalen Schnitt durch einen aus zwei Rohren bestehenden Mischbehälter,

F i g. 22 die Vorrichtung nach F i g. 21 in der Ansicht von oben,

F i g. 23 einen vertikalen Schnitt durch einen wiederum aus zwei Rohren bestehenden Mischbehälter abgewandelter Ausbildung,

F i g. 24 schematisch und in perspektivischer Darstellung einen horizontal ausgerichteten Mischbehälter,

F i g. 25 in vertikalem Schnitt einen zur horizontalen Ebene geneigt angeordneten Mischbehälter.

Nach F i g. 1 besteht die Vorrichtung zum Aufbereiten von Massen, insbesondere Formsand oder Kernsand für Gießereien, aus einem senkrecht angeordneten Mischbehälter 10, der einen ebenen Boden 11 aufweist. Der Mischbehälter ist gelagert auf Schraubenlinienfedern 12, die auf zugeordneten Sockeln 13 od. dgl. ruhen. Am Boden 11 des Mischbehälters ist ein Schwingungserreger in Gestalt eines Elektromotors 14 an einem angeschraubten Gestell 15 angebracht, wobei auf der angetriebenen Achse 16 des Elektromotors 14 ein Unwuchtgewicht 17 vorhanden ist, das, angetrieben durch den Elektromotor 14, den Mischbehälter 10 in eine kreisende Schwingung auf einer Kreislinie B versetzt, die in F i g. 2 dargestellt ist. Die Wandung 19 schwingt, abhängig von der Drehrichtung des Umwuchtmotors, auf einer Kreislinie, so daß sich ein auf der Behälterwand angenommener Punkt A auf der Umlaufbahn B bewegt. Eine im Behälter befindliche Formmasse 20 wird von der ganzen Innenfläche damit in Pfeilrichtung Cgedreht. Schwingungsfrequenzen von etwa 700 bis 1500 pro Minute haben sehr gute Ergebnisse gezeigt.

Angewendet wurden Amplituden bzw. Schwingungsweiten der Behälterwandung von 10 bis 30 mm, wobei sich als besonders vorteilhaft Schwingungsweiten von 15 bis 20 mm erwiesen haben.

Dieser durch den erfindungsgemäßen Vorschlag erzielte Zustand leichter Durchdringbarkeit kann zur Bearbeitung der Masse in hervorragender Weise ausgenutzt werden. Werden z. B. zur Aufbereitung von Formstoffen Werkzeuge durch die Masse gedreht, geschieht dies mit großer Leichtigkeit und Wirksamkeit, weil die in Drehrichtung vor den Werkzeugen befindliche Masse ausweicht und nicht verdichtet werden kann und hinter den Werkzeugen sofort wieder zusammenfließt. Die Mischwerkzeuge können verschiedene Formen haben, auch in größerer Zahl verwendet werden und je nach Menge der zu bearbeitenden Masse auf einer oder mehreren Achsen angebracht sein. Vor allem aber kann der Behälter recht lang und bis zum oberen Rand gefüllt sein.

Die Drehzahl der Formmasse 20 steigt mit der Drehzahl des Unwuchtantriebes und mit abnehmendem Durchmesser des Mischbehälters. Sie beträgt als Beispiel bei etwa 300 mm Durchmesser des Mischbehälters und 900 U/min Motordrehzahl ungefähr 30 U/min. Die Kraft, mit der die Formmasse gedreht wird, soll groß sein.

Tongebundene Formsande z. B. haften auf grob bearbeiteter metallischer Behälterminnenwandung 19 aus z. B. Stahl oder Gußeisen, recht gut und der Antrieb ist kräftig. Zur Verhinderung des Ansetzens der Masse an der Wand empfiehlt es sich, einen Abstreifer mitlaufen zu lassen, der in einfacher Weise von dem umlaufenden Mischgut 20 mitgenommen wird. Der Abstreifer kann, wie aus F i g. 2 hervorgeht, aus einem Metallrahmen 18 bestehen, der lose an der Behälterinnenwandung und am Boden anliegt und durch den ständigen Umlauf die Behälterinnenwandung und zugleich auch den Boden sauber hält.

In vielen Fällen, selbst bei stark klebenden Formstoffmischungen, ist jedoch auch eine örtliche Auskleidung an den besonders gefährdeten Stellen ausreichend, wobei diese Auskleidung 21, wie aus F i g. 1 hervorgeht, im Bereich des Behälterbodens angeordnet ist. Sie bewirkt, daß Formstoffe an ihr nur sehr wenig haften und somit Ansätze ausgeschlossen werden. Die Behälterinnenwandung 19 ist aber zum Antrieb der Formmasse vorzugsweise rauh oder leicht uneben ausgebildet. Sofern jedoch die gesamte Innenwandung des Mischbehälters mit einer vorbeschriebenen Auskleidung versehen ist, damit sie auch ohne Abstreifer und bei längstem Mischbetrieb sauber bleibt, dann sind, wie aus F i g. 4 hervorgeht, an der Innenwandung 19 Transportleisten angeordnet, die nach innen vorstehen und somit einen kräftigen Antrieb der Formmasse geben.

Andernfalls würde die Masse auf der Behälterwand rutschen und die antreibende Kraft wäre entsprechend gering.

Die weit ausschwingende Wandung staucht den Formstoff mit hoher Geschwindigkeit nachfolgend ringsumlaufend, wobei der Formstoff aber nur an der Stauchstelle von der Behälterwandung berührt wird, ansonsten aber frei steht, wie aus den F i g. 2 und 3 hervorgeht. Dadurch können die in F i g. 3 schematisch dargestellten Stauchkräfte D in den Formstoff hineinwirken und bei vertikaler Anordnung insbesondere in dem unteren Behälterteil auch ohne besondere Werkzeuge.eine starke Knetung ergeben.

Die in F i g. 1 dargestellte zylinderische Form des Mischbehälters führt zufolge dessen Geometrie zu einer bevorzugten horizontalen Mischbewegung des Gutes, die in F i g. 3 dargestellt ist. Dies kann eine unzureichende vertikale Mischwirkung zur Folge haben. Um horizontale und vertikale Mischbewegungen zu überlagern, damit auf diese Weise eine optimale Mischwirkung erreicht wird, sind verschiedene Lösungen möglich. Eine Lösung besteht nach F i g. 5 darin, daß die Transportleisten 22 an der Innenwandung 19 des Behälters schrägstehend angeordnet sind. Dadurch wird das Mischgut zusätzlich zur Drehbewegung an diesen Leisten je nach Drehrichtung, herauf oder heruntergedrückt und im Zentrum des Behälters entgegengesetzt transportiert. Dadurch entsteht eine sehr intensive Durchmischung.

Um in einem vertikal angeordneten Behälter in der horizontal drehenden Masse auch vertikale Mischbewegungen zu erzeugen, sind verschiedene Lösungen möglich. Eine Lösung besteht nach Fig. 12 darin, daß die Transportleisten 22 an der Innenwandung 19 des Behälters schrägstehend angeordnet sind. Dadurch wird das Mischgut zusätzlich zur Drehbewegung an diesen Leisten, je nach Drehrichtung, herauf- oder heruntergedrückt und im Zentrum des Behälters entgegengesetzt transportiert.

Durch eine kegelförmige Ausbildung des Mischerbodens nach F i g. 6 oder eine kegelförmige Ausbildung des Mischbehälters nach F i g. 7 entstehen im Mischgut die in den entsprechenden Darstellungen durch Pfeile angedeuteten Formstoffbewegungen. Diese Ausbildungsformen der Mischer sind insbesondere für eine sehr intensive Schnellmischung von dünnflüssigen Kernsandmischungen (Öl-Flüssigharz-Wasserglas-Zement usw.) hervorragend geeignet. Bei derartigen Ausbildungsformen wird ein zusätzlicher Mischeffekt dadurch erreicht, daß das Mischgut in verschiedenen Höhenlagen einer kegelförmigen Wand verschieden schnell dreht, so daß auch die verschiedenen Horizontallagen des Mischgutes gegeneinander bewegt werden. Diesem Effekt liegt die Gesetzmäßigkeit zugrunde, daß die Drehbewegung der Masse in kleinerem Behälterdurchmesser schneller wird.

Eine nierenförmige Ausbildung des Querschnittes des Mischbehälters mit eingezogener Mischerwandung nach F i g. 9 ergibt ebenfalls eine intensive Vertikal- und zugleich Horizontaldurchmischung. Vorteilhaft ist auch bei dieser nierenförmigen Ausbildungsform der Querschnitt in Richtung von unten nach oben erweiternd ausgebildet. Die Vertikalbewegung wird bei der nierenförmigen Ausbildung durch den Formstoffstau vor der eingezogenen Behälterwand 19a, durch den Schnelltransport entlang der eingezogenen Wandfläche 196 und durch anschließende Durchwirbelung in der durch die Pfeile angedeuteten sich selbst bildenden Formstoffmulde 23 nach F i g. 8 erreicht.

Nach F i g. 10 besteht der Mischbehälter weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung aus zwei ineinandergesetzten, starr zueinander angeordneten Zylindern 24

¹S und 25. Bei dieser Anordnung arbeitet der Formstoff ^: zwischen beiden Zylinderwandungen 19 und 19c (F i g. 11). Die Formmasse wird von den beiden zylindrischen Wandungen 19 und 19c angetrieben, wodurch in der Masse gegenläufige und verschieden schnelle Drehbewegungen induziert werden und zu guter Mischwirkung führen. Auch kann das innere Mischrohr 25, entsprechend der-Darstellung in Fig. 10, vom Boden 11 des äußeren Mischbehälters abstehen und so einen Ringspalt freilassen. Dann kann das innere Mischerrohr 25 als Formstoffzuführung dienen. In diesem Zuführrohr dreht sich das Mischgut sehr viel schneller als im Raum zwischen beiden Rohren, so daß sich das Gut aus dem Mischrohr 25 durch den Ringspalt in den Raum zwischen beiden Rohren unter gleichzeitiger guter Durchmischung hineinschraubt.

Fig. 12 zeigt, daß in der Mitte des Mischbehälters eine schraubenförmige Wendel 26 nach Art einer Transportschnecke angeordnet ist, die die in Pfeilrichtung angegebene Bewegung der Durchmischung gibt.

Die Transportschnecke kann dabei, wie in F i g. 12 dargestellt, fest mit dem Behälter verbunden sein und somit nicht rotieren. Sie kann jedoch, wie später noch dargelegt wird, ebenfalls angetrieben sein, um damit die Mischwirkung zu erhöhen. Alle in den Fig. 6 bis 12 dargestellten Ausbildungsformen der Behälter können im Sinne der Erfindung für sich alleine, aber auch in Kombination verwendet werden. Sie können als einzelne Behälter an den Schwingungserzeuger angeschlossen sein, wie das in F i g. 1 dargestellt ist, sie können aber auch als Mischerbatterie an einen einzelnen Schwingungserzeuger angeschlossen sein, wie das in den F i g. 13 und 14 dargestellt ist. Dort ist vorhanden eine auf Federn 12 gelagerte tischartige Platte 10', die mit einem Schwingungserreger 17 in Verbindung mit einem Antriebsmotor 14 in eine kreisende Schwingbewegung versetzt ist. An dieser schwingenden Tischplatte 10' sind lösbar angeordnet Mischbehälter 10. Die Befestigung an der Tischplatte erfolgt durch Schnellverschlüsse. Die Mischbehälter sind zugleich mit Aufhängevorrichtungen versehen, um sie als Transportbehälter zu verwenden. Sie werden somit nach erfolgter Aufbereitung mittels Hängebahn, Krahn, Karren od. dgl. direkt der Verbrauchsstation zugeführt, wo sie als Vorratsbehälter dienen. Die leeren Arbeitsstationen auf dem Schwingtisch können sofort mit weiteren, bereits vorher zugestellten Mischbehältern versehen werden, so daß praktisch ohne Leerzeiten aufbereitet werden kann.

Nach den Fig. 15 bis 19 wird vorgeschlagen, zur Verstärkung der Misch- und Knetwirkung in dem Mischbehälter zusätzlich Schaufeln, Flügel und andere Misch werkzeuge anzuordnen. Der Formstoff wird dadurch zwischen diesen und der weitschwingenden Behälterwandung durchgedrückt. Die eingebauten zusätzliehen Werkzeuge können, wie Fig. 16 zeigt, fest mit dem Behälterboden oder in sonstiger Weise starr befestigt sein in der Weise, daß sie keine eigene Drehbewegung ausführen. Sie sind dann an ihren der Behälterinnenwandung zugerichteten Teilen entweder federnd gelagert oder selbst aus Federstahl. Besonders vorteilhaft ist die in Fig. 15 dargestellte S-förmige Ausbildung, weil sie eine in Strömungsrichtung des Formstoffes sich verjüngende Spalte zwischen Werkzeug und

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Behälterinnenwandung ergibt, die in Verbindung mit der federnden Eigenschaft der Mischwerkzeuge zur schwingenden Behälterwandung eine intensive Quetschung und Knetung geben. Diese Werkzeuge sind vorteilhaft in verschiedenen Höhenlagen des Mischbehälters angeordnet, wie F i g. 16 zeigt. F i g. 17 zeigt, daß die Misch- und Knetwerkzeuge ortsfest an einem den Behälter überragenden Balken 28 angeordnet sind.

Fig. 18 zeigt, daß zusätzlich zur schwingenden Behälterwandung 19 die vorhandenen Misch- und Knetwerkzeuge in Gestalt von Flügeln, Schaufeln od. dgl. einen zugeordneten Antrieb in Gestalt eines Elektromotors haben, der über ein Kegelradgetriebe 30 od. dgl. die Misch- und Knetwerkzeuge 27 antreibt in der Weise, daß die Drehrichtung der Misch- und Knetwerkzeuge 27 entgegengesetzt zu der durch die Behälterwandung induzierten Drehrichtung des Formstoffes ist. Dadurch wird selbst in hochplastischen Formstoffen, die erfahrungsgemäß sehr schwierig aufzubereiten sind, ein wirkungsvoller Misch- und Kneteffekt erzielt. Ein derartiger Kompaktmischer würde mit einer'ruhenden Formstoffmischung, als ohne Schwingungsbeaufschlagung, wirkungslos arbeiten, weil sich die Masse durch die Werkzeugdrehung von der Bottichwandung ablösen und insgesamt schieben würde, ohne daß die Mischwerkzeuge das Gut durcharbeiten könnten. Auch wurden sich die Mischwerkzeuge freischaufeln und wirkungslos durch das Mischgut drehen. Besonders ein senkrecht angeordneter Schwingungsbehälter gibt dem lockeren Massekörper einen kräftigen Drehimpuls und somit einen hervorragenden Misch- und Kneteffekt. Hier arbeitet jedes einzelne Werkzeug das Gut wirkungsvoll durch. Die durch die Behälterschwingung induzierte Drehbewegung des Formstoffes wird durch die gegenläufige Bewegung des Werkzeuges 27 abgebremst, kann vollständig zum Stillstand kommen oder sogar in Drehrichtung der Werkzeuge gezwungen werden. Es ist ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß die Drehbewegung der Masse durch die gegenläufige Bewegung der Werkzeuge unterdrückt wird bzw. werden kann und der Antrieb der weit schwingenden Behälterwand dann zum Festhalten der Masse ausgenutzt wird, damit diese nicht von den drehenden Werkzeugen mitgenommen wird, weil andernfalls die Aufbereitung stark abgeschwächt würde. Bei dieser Mischerbauart ist eine besonders starke Drehkraft des Mischgutes anzustreben, denn um so größer können die Kräfte sein, die über die Werkzeuge auf das Gut nutzbringend aufgebracht werden können. Die starke Drehkraft wird in erster Linie durch die nach der Erfindung als besonders vorteilhaft vorgeschlagene senkrechte Anordnung des Mischbehälters erreicht.

Die Anzahl und die Ausbildungsform der Mischwerkzeuge, sowie ihre Drehgeschwindigkeit sind der Drehkraft des Formstoffes anzupassen, um eine möglichst starke Aufbereitung zu erzielen. Die Werkzeuge können z. B. vorteilhaft auch hier aus Federstahl bestehen, um den Behälterschwingungen, übertragen durch die Formstoffmasse, nachgeben zu können und die zwischen Werkzeug und Behälterwandung befindliche Formmasse unter Federdruck durchzukneten.

Fig. 19 zeigt mit Pfeil 31 die Drehbewegung des Formstoffes und mit Pfeil 32 die entgegengesetzte Drehbewegung der zusätzlich vorhandenen, durch den Motor 29 angetriebenen Mischflügel 27.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet schon während der Aufbereitung und ohne Störung dieser auf sehr einfache Weise kontinuierlich die Formstoffeigenschaften zu messen. Damit ist es möglich, noch vor dem Entleeren der Formmassen ihre Eignung für bestimmte gießereitechnische Zwecke festzustellen und gegebe-.nenfalls noch während der Aufbereitung Korrekturen - vorzunehmen z. B. durch Änderung des Bindemitteloder Wassergehaltes.

F i g. 20 zeigt, daß der sich mit großer Geschwindigkeit zwischen dem Formstoff 20 und der Behälterwandung 19 bildende und wieder schließende Luftspalt 33 als Meßstelle ausgenutzt wird. Dieser Luftspalt wirkt wie eine Luftpumpe mit Saugen und Blasen. Da unterformgerechte und damit zu trockene Formsande leicht rieseln und nur sehr schwach zusammenhalten, werden aus der Wand des Massekörpers ständig Sandkörnchen herausgerissen und aus dem Spalt 33 herausgeblasen. Über eine Umlenkvorrichtung 34 kann dieser geringe Formstoffanteil zur besseren Erkennbarkeit gebündelt oder gesammelt und dazu über eine Rinne 35 einer Auffangschale 36 zugeführt werden. Vorhanden ist somit eine Auslaßöffnung, die das Entweichen der Formsandteilchen ermöglicht, während die anderen Bereiche des Luftspaltes 33 zweckmäßig oben abgedeckt sind. Die Menge des herausgeblasenen Sandes und somit die Stärke des Sandstromes ist ein Maß für den formtechnischen Zustand und kann über mechanische, elektrische oder andere Vorrichtungen quantitativ registriert werden. Tongebundenen Formsanden ist so lange Wasser zuzusetzen, bis dieser Sandstrom schwächer wird, bzw. ganz versiegt, jeder Sandstromstärke entspricht ein bestimmter Zustand der Formbarkeit, so daß diese im gewünschten Maße eingestellt werden kann.

Eine weitere Möglichkeit, um die Stärke der Bindefähigkeit einer Masse als Maß für die spätere Festigkeit des Formstoffes in der Sandform zu messen, ergibt sich dadurch, daß die in den Fig. 15 bis 18 beschriebenen zusätzlich vorhandenen Misch- und Knetwerkzeuge mit einer Meßeinrichtung zur Messung des auf sie durch die Formstoffbewegung ausgeübten Drehmomentes versehen werden. Das Drehmoment nämlich steigt mit zunehmender Stärke der Bindefähigkeit der Masse, was z. B. mit zunehmendem Aufschluß des Bindetones im Verlaufe der Aufbereitung oder durch steigende Bindemittelgehalte erreicht werden kann. Weiterhin ist es möglich, in den Mischbehälter kleine separate Fühler einzubauen, die ständig in die Formmasse eintauchen und die den vom bewegten Formstoff auf sie ausgeübten Druck als Maß für die Bindefähigkeit über in der Zeichnung nicht näher beschriebene Übertragung- und Meßvorrichtungen messen oder vorteilhafterweise schreiben. Die Meßimpulse können zur Automatisierung der Aufbereitung als Steuerimpulse, z. B. für die Bindemittelzugabe oder Wasserzugabe, dienen.

Während die bisher beschriebenen Mischerausbildungen Chargenmischer für einen diskontinuierlichen Betrieb zeigen, zeigen die nachfolgenden Zeichnungen die erfindungsgemäße Lösung, angewendet für Durchlaufmischer. Die kontinuierliche Formstoffaufbereitung ist für die Praxis besonders vorteilhaft, weil sie eine jederzeitige Formstoffentnahme in beliebigen Mengen ermöglicht, sofern die Anlage entsprechend ausreichend groß bemessen ist. Die erfindungsgemäße Lösung benötigt jedoch vergleichsweise kleine Mischer, da ihr ganzes Volumen ausgenutzt wird und die Aufbereitung bisherigen bekannten Mischern gegenüber vergleichsweise sehr schnell erfolgt. Zugleich sind die erfindungsgemäßen Durchlaufmischer an stets wechseln-

de Betriebsanforderungen anpassungsfähig, anspruchslos, sowie in der Anschaffung und im Unterhalt sehr preiswert.

In der einfachsten Form besteht ein Durchlaufmischer erfindungsgemäßer Ausbildung aus einem schwingenden Mischerrohr. F.ig. 21 zeigt einen Doppelmischer mit durch Parallelschaltung doppelter Leistung. Die Mischerrohre 37 und 38 sind starr miteinander und mit dem in F i g. 21 nicht besonders dargestellten Schwingungserzeuger verbunden, der zufolge des langen Mischsystems vorteilhaft als langgestreckte Unwuchtwelle 39 über ein flexibles Verbindungsstück mit einem Elektromotor 14 verbunden ist, wie das in F i g. 23 dargestellt ist.

Die Doppelrohre nach Fig. 21 sind in gleicher Weise, wie in Fig.23 dargestellt, an Federn 12 aufgehangen. Einen unteren Abschluß bilden Verschlußkegel 41, wobei zum Verschluß auch Abzugsbänder, Austragsteiler od. dgl. Vorrichtungen angewendet werden können, die zur Regulierung der Ausflußgeschwindigkeit bzw. Ausflußmenge verstellbar sind. Der aufzubereitende Formstoff wird über ein oberes Förderband 42 zugeführt und über eine Umlenkrolle 43 wahlweise in das Mischerrohr 37 oder Mischerrohr 38 oder in beide zugleich eingefüllt. In den Mischerrohren läuft der Formstoff unter ständiger Aufbereitung schraubenlinienförmig, wie dargestellt ist, nach unten und tritt über die regelbare Austragsvorrichtung 41 aus. Die Aufbereitungszeit ist durch die Durchsatzzeit und durch die Austragsgeschwindigkeit einstellbar. Der Wegtransport erfolgt über ein Förderband 44.

F i g. 22 zeigt die Anordnung der Unwuchtwelle in der Symmetrieebene beider Mischerrohre. Sie kann aber auch an anderer Stelle angeordnet sein. F i g. 23 zeigt einen Durchlaufmischer, er nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren arbeitet. Zwei Mischerrohre 37 und 38 sind ebenfalls starr miteinander verbunden, haben jedoch feste Böden 45 und 46 und an ihrem unteren Ende eine verbindende Öffnung 47, so daß sie hintereinandergeschaltet sind. Das Rohr 38 ist höher als das Rohr 37. Das aufzubereitende Gut läuft in das Rohr 38 ein, durch dieses spiralförmig nach unten hindurch und gelangt durch die Öffnung 47 in das Rohr 37, in dem es spiralförmig hochwandert und über den Überlauf 48 austritt. Als besonders vorteilhaft erweisen sich die bei diesem System durch das Formstoffgewicht gegebenen Zonen unterschiedichen Druckes innerhalb des Mischgutes. Im unteren Teil der Verbundgefäße herrschen höhere Drücke als in den oberen Bereichen, so daß die Knetwirkung in den unteren Bereichen zunimmt. Die Formmasse durchläuft auf ihrem Weg durch den Mischer zuerst eine Mischstrecke geringeren

Druckes, dann Knetstrecken mit höheren Drücken und letztlich eine Lockerungsstrecke, so daß das auf den Knetstrecken stärker verdichtete Material wieder vorteilhaft durchlüftet wird. Besonders vorteilhaft ist am Austragsende eine Reibvorrichtung vorhanden, die gegebenenfalls vorhandene Knollen oder Knötchen zerteilt. Diese Reibvorrichtung zur Zerkleinerung besteht nach F i g. 23 aus einem durchlochten Austrag 48 in Verbindung mit einer darüber angeordneten Walze oder Platte 49. Durch die Schwingung der Rohre ergibt sich dann zugleich ein Schwingsieb 49, das Knollen oder Knötchen zerteilt und den Formstoff lockert.

F i g. 24 zeigt ein horizontal liegendes Aufbereitungsrohr 51, das über die Unwuchtwelle 39 in Schwingungen versetzt wird. Die Unwuchtwelle ist angetrieben durch einen Elektromotor 40. Die Vorrichtung lagert auf Federn 12. Der Einlauftrichter ist mit 52 bezeichnet. Der Auslauf 53 ist im oberen Bereich und am entgegengesetzten Ende des Rohres angeordnet.

F i g. 25 zeigt ein schräg angeordnetes Mischrohr 51 mit dem Einlauftrichter 52 und dem Austragende 54. Das Mischrohr 51 mit dem Einlauftrichter 52 ist wiederum in Schwingungen versetzt. Die Formstoffbewegung ist in Pfeilrichtung angegeben. Zusätzlich sind Misch- und Knetwerkzeuge in Gestalt von Flügeln 27 vorhanden, die über eine Welle 55 durch den Elektromotor 14 angetrieben sind und sich an der Innenwandung des Mischerrohre,s 51 abstützen, so daß deren besondere Lagerung nicht notwendig ist.

Die besonders einfache und robuste Bauart der Schwingungsmischer ermöglicht weitere, besondere Anwendungsmöglichkeiten. So können die Mischbehälter beispielsweise beheizt sein, um feste Kunstharze zu verflüssigen und Quarzsande damit einzubinden. Auch kann durch den durch Schwingungsbeaufschlagung lokkeren Massekörper ein Luftstrom während der Aufbereitung durchgeblasen werden, so daß der Schwingmischer für heiße Betriebssande gleichzeitig als Sandkühler arbeitet. Dazu sind in Fig.23 in den Böden 45 und 46 der Mischrohre 37 und 38 Lufteinlaßlöcher 56 dargestellt.

Das Einbringen staubförmiger Komponenten, wie z. B. gemahlener Bentonite, Kohlenstaub, Zement od. dgl. kann Schwierigkeiten bereiten, weil sie aus dem Luftspalt zwischen Mischerwand und Füllung zu einem Teil wieder ausgeblasen werden können. Es empfiehlt sich daher. Stäube über besondere Zuteilungsrohre einzuführen, die beispielsweise in Fig.23 mit dem Bezugszeichen 57 versehen sind und möglichst weit in das Innere des Formstoffes ragen. Auch können die Stäube vorher in Wasser suspendiert und somit als Schlicker zugesetzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Mischen von Formstoffen unter Verwendung von in Schwingungen versetzbaren Mischschüsseln, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand durch Vibration der Behälterwand in fließfähigen Zustand versetzt, gemischt und gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwand in kreisförmige bis elliptische Schwingungen einer solchen Amplitude und Frequenz versetzt wird, daß zwischen Mischerfüllung und Behälterwand ein Ringspalt aufrechterhalten wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwand in einer Ebene quer zur Mittellängsachse des Behälters in Schwingungen versetzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterwandung eine Amplitude von 10 bis 30 mm erteilt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der schwingenden Behälterwandung Flügel oder Schaufeln als Misch- und Knetwerkzeuge vorhanden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel oder Schaufeln mit der Behälterwand fest verbunden und mitschwingend angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Behälter befindlichen Werkzeuge bis nahe zur Behälterwand reichen und mit dieser einen keilförmigen Spalt bilden, dessen Querschnitt in Drehrichtung des Massekörpers gesehen abnimmt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Mischbehälters Öffnungen für die Zugabe von Druckluft vorhanden sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Behälter vertikal gerichtet ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter im Querschnitt rund, oval oder nierenförmig ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Behälters kegelförmig mit nach oben gerichteter Kegelspitze als regelbare Auslaßöffnung ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen sich in Richtung von unten nach oben verbreitenden Querschnitt aufweist, insbesondere kegel- oder halbkugelförmig ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus zwei axial ineinandergesetzten, miteinander verbundenen Rohren besteht.

14. Vorrichtung nach dem Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Mischrohr zum Boden des Mischbehälters einen Abstand aufweist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an einem schwingenden Tisch mehrere Mischbehälter lösbar befestigt sind.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6 zur

gleichzeitigen Messung der Gebrauchseigenschaften während der Aufbereitung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zur quantitativen Bestimmung der aus dem Spalt zwischen Wandung des Behälters und Massekörpers ausgeblasenen Teile vorhanden ist.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem schwingenden Behälter angeordneten Werkzeuge mit einer Vorrichtung zur Aufzeichnung des ausgeübten Drehmoments oder Druckes versehen sind.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter aus einem beidseitig offenen Rohr besteht, wobei das Austragsende mit einem austrittsquerschnittsveränderlichen Verschluß versehen ist.