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" Verfahren und Vorrichtung zur Auflockerung von Mansen, insbesondere
Form- und Kernsanden für oie#ereien " Zus. z. Patent . . . (Patentanmeldung B 91
549 VIa/31b1) Massen, insbesondere körnige Gie#ereiformstoffe aind in im Ruhezustand
befindlichen Behältern unter Ku#erer Krafteinwirking nur wenig fliegrähig Wird auf
eine lockere Formstoffmenge zum Beispiel ein Druck ausgeübt, so wird der Formstoff
durch den Druck unter der Einwirkfläche verdichtet, das hei#t, das Raumgewicht des
Formstoffes wird grö#or. Die Druckvorrichtung drückt aich etwas in die Masse ein,
kann aber auch bei hohen Druckkräften nicht durch die Masse hindurchgedrückt werden.
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Diese mangelhafte Flie#fähigkeit 1st hauptaächlich durch
eine
gewisse Klebrigkeit der Masse bedingt, die sich unter Krafteinwirking zusammenquetscht
und sich damit zu einen Körper mit zum Teil beträchtlicher Festigkeit, verklebt.
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Nun ist aber während der Bearbeitung dieser Massen die Aufrechterhaltung
eines weitgehenden Lockerzustandes erforderlich, zum Beispiel zur Aufbereitung,
zur Kühlung und einen pneumatischen Formsandtransport von der Aufbereitungsstelle
zu. Platz der Form- oder Kernherstellung.
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Ein entscheidendes Merkmal der Formsandaufbereitung ist das Gleichverteilen
der einzelnen Komponenten, also das Mischen. Ein ständiger Lockerzustand erleichtert
eine achnelle und gute Durchmischung au#erordentlich, weil die Einzelteilehen des
Formstoffes dann leicht einen ununterbrochenen dreidimensional-regellosen Ortswechsel
durchführen können. An üblichen Aufbereitungsmaschinen wird der Lookerzustand des
Mischgutes durch besondere, durch die Masse bewegte Werkzeuge, durch besonders ausgebildete
Misohwerkzeuge selbst, durch verhältnismä#ig geringen Füllungagrad der Maschinen,
durch besondere Sandschleudern oder dergleichen Ma#nahmen angestrabt.
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Sandkühlvorrichtungen arbeiten mit lockeren Formnassen
besonders
wirkungsvoll, weil die Kühlluft hier gute Durchströmmögliohkeiten findet. Zum Zwecke
des pneumatischen Transports wird die fertig aufbereitete Mas. in den sogenannten
" Sender " gefüllt, luftdicht verschlossen, dort durch Pre#luftinjektion aufgelockert
und in die zu den "Empfängern" führenden Transportleitungen geschossen. Nicht ausreichend
gelockerte Formmassen führen sofort zu Verstopfungen. Diese Beispiele zeigen welche
gro#e Rolle der Lockerzustand insbesondere für die. Verarbeitung niedrig bis hochplastischer
Formmassen spielt.
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Heutige Aufbereitungsmaschinen für Gie#ereiformsande haben zunächst
den Nachteil eines geringen Wirkungsgrades, weil der Nutzinhalt im Verhältnis zum
Maschinenvolumsn gering 1st. Der maximale Füllungsgrad als Verhältnis des Nutzvolumens
zum Mischervolumen beträgt zum Beispiel bei den meisten betriebsüblichen Mischkollergängen
nur etwa 20%. Höhere Füllungsgrade verbieten sich in diesen langsam laufenden Aufbereitungsmaschinen,
damit die auf die Masse aufgebrachte Schubkraft die Haftkraft der Masse auf den
Flächen des Mischerbehälters nicht überschreitet, weil sonst ein Schieben beginnt.
Knetwalzen der Mischkollergänge klemnien das Mischgut örtlich zwischen Walze und
Maschinenbehälter ein und wirken dem Schieben entgegen, dies
allerdings
nur bei sehr geringen Fullungsgraden der Maschine. Bine weitere Art ist die Verwendung
schnelllaufender Aufbereitungsmaschinen, in denen das Beharrungsvermdgen des Formstoftes
für den Ortswechsel ausgenutzt wird. Die Mischwerkzeuge reißen durch die Masse,
die als Folge einer sehr schnellen Bewegung der Mischwerkieuge praktisch in der
Schwebe gehalten wird. Die Haftung der nasse um Maschinenbehälter ist hier von höchstens
geringer Bedeutung.
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Bisherige Mischer haben auch einen erheblichen Platzbe -darf für die
Mischwerkzeuge, wie Umlenkschaufeln, Knet-Walzen, sperrige Aufhängungen usw.. Hieraus
ergibt sich ein im Verhiltnis zur Aufbereitungsleistung sehr hoher Raumbedarf der
Maschinen sowie ein hoher Leistungsbedarf zur Bewegung beträchtlioher Mschinenmassen,
wie Knetwalzen, Aufhängungen usw. und zur Überwindung maschinenbedingter Reibungsverluste.
Aufbereitet wird während einer Mischerumdrehung nur der Anteil des Mischgutes, der
von den Mischvorrichtungen erfaßt wird, was erfahrungsgemäß nur einen Bruchteil
dor gesamten Formstoffmenge ausmacht.
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Somit sind zur Erzielung guter Formstoffeigenschaften verhältnismä#ig
viele Mischerbewegungen bzw. lange Aufbereitungszeiten erforderlich. Auch sind die
Ausleerzeiten hoch, weil die Austragsgeschwindigkeit des Mischgutes
aus
den vorzugsweise verwendeten langsamlaufenden Mischkollergängen von der Undrehungssahl
der Mischerwelle oder des Mischtroges abhängt. Damit sind zwangslänfig erhebliche
Leerlaufseiten der Maschine vorhanden.
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Daneben haben bisberige Mischer oinen vergleichsweise starken Verschlei@
der Mischwerkzeuge durch allgemein recht aggresslve Formmasson. Weiterhin sind sie
von komplisiertem Aufbau.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die Nachteile bisheriger Aufbereitungsasohinen
bzw. Misoher zu beseitigen und eine Vorriohtung su achaffen, die zugleich auch als
Küleinrichtung, insbesondere Formsandkühler und als Transportvorrichtung @eignot
ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bel einer Vorriohtung zum Aufbereiten, Kühlen
und Transport von Massen, insbesondere Gie@erei-Formsanden, erfindungage@ vorgenchlagen,
da# die Wandung des Verarbeitungabehälters sohnelle, insbesondere kreisende Schwingungen
ausführt und nach einem weiteren orfindungagenäen Merknal innerhalb des schi@ngenden
Behälters weiters Misoheinrichtungen, wie Rührflügel, Schaufeln oder Walzen angeordnet
sind, die sich vorzugsweise ebenfalls bewegen und mit sahlrelchen Luftaustrittsöffnungon
versehen sind.
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Die erfindungsgenä#e Vorrlohtung bietet die Mögliohkeit,
selbst
hochplastische Formstoffe auch in einem nahezu vollständig gefüllten Verarbeitungsbehälter
(Aufbereitungsmaschine, Kühlvorrichtung, pneumatischer Sender usw.) während der
Bearbeitung Beliebig lange ohne besondere Werkzeuge im Lockerzustand zu halten.
Die Erfindung bietet den besonderen Vorteil, nunmehr in einem einzigen Verarbeitungsbehälter
alle Operationen durchzuführen, für die bisher Einzelmasohinen orforderlich waren.
Die erfindungsgemä#e Vorrichtung kazm zum Beispiel gleichzeitig als Aufbereitungsmaschine,
Kühlanlage für die hei#en Gie#ereisande und Sender für den pneumatischen Transport
von Massen dienen.
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Der Wirkungsgrad der erfindungsgemä#en Vorrichtung zur.
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Aufbereitung, Kühlung und Transport von Massen, insbesondere Gie#ereiformstoffen
ist gro#; die Vorrichtungen aind konstruktiv sehr einfach und daher preisgünstig.
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Der Antriebs- und Platzbedarf sowie der Verschlei# sind gering.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand einiger Ausführungsbeispiele
naher erläutert. Sie beschränkt sich nicht aut die dargestellten Ausbildungsformen,
vielmehr sind weites, im Ramen der Erfindung liegende Abwand lungen möglich. Es
zeigen:
Fig. 1 eine orfindungsgemä#e Vorrichtung teilweise in einem
vertikalen Schnitt, Fig. 2 die Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 von oben, Fig.
3 den Mechanismus der Aufbereitung durch die schwingende Behälterwandung, Fig. 4
eine weitere prinzipielle Darstellung des und 3 Prinzips der Aufbereitung, Fig.
6 im vertikalen Schnitt verschiedene Mischbis. 8 behälter, Fig. 9 die Oberansicht
des Mischbehälters nach Fig. 8, Fig. 10 einen vertikalen Schnitt durch einen aus
zwei ineinandergesteckten Zylindern bestehenden MischbehKlter, Fig. 11 den Mischbehälter
nach Fig. 10 in der Ansieht von oben, Fig. 12 einen vertikalen Schnitt durch einen
Mischbehälter mit im Inneren angeordneter Schnecke, Fig. 13 die Oberansicht auf
eine schwingende Platte mit lösbar befestighn Mischbehältern, Fig. 14 einen vertikalen
Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 13, entsprechend der dortigen Linie XIV
- XIV, Fig: 15 die Oberansicht eines Mischbehälters mit zusätzlich angeordnetem
Knet- und Mischwerkzeug,
Fig. 16 einen vertikalen Schnitt durch
den Mischbehälter nach Fig. 15, Fig. 17 einen vertikalen Schnitt durch eane abgewandelte
Anordnung des im Mischbehälter angeordneten Werkzeuges, Fig. 18 einen vertikalen
Schnitt durch eine abgewandelte Vorrichtung, Fig. 19 einen horizontalen Schnitt
durch die Anordnung nach Pis. 18, entsprechend der dortigen Linie XVIII - XVIII,
Fig. 20 die Teilansicht eines Nischbehälters mit Me#einrichtung im vertikalen Schnitt,
Fig. 21 einen vertikalen Schnitt durch einen aus zwei Rohren bestehenden Mischbehälter,
Fig. 22 die Vorrichtung nach Fig. 21 in der Ansicht von oben, Dig. 23 einen vertikalen
Schnitt durch einen wiederum aus zwei Rohren bestehenden Mischbehälter abgewandelter
Ausbildung, Fig. 24 schematisch und in perspektivischer Darstel lung einen horizontal
ausgerichteten Mischbehälter, Fig. 25 in vertikalem Schnitt einen zur horizontalen
Ebene geneigt angeordneten Mischbehälter, Fig- 26 in einem vertikalen Schnitt abgewandelte
und 27 Mischeinrichtungen,
Fig. 28 in einem vertikalen Schnitt
eineMisch-oder Kühleinrichtung, Fig. 29 in teilweise vertikalem Schnitt kombinierte
und 30 Misch- und Transporteinrichtungen.
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Nach Fig. 1 besteht die Vorrichtung zu. Aufbereiten von Massen, insbesondere
Formsand oder Kernsand für Gie#ereien aus dem Mischbehälter 10, der einen ebanen
Boden 11 aufweist. Der Mischbehälter ist gelagert auf Schraubenlinienfedern 12,
die auf zugeordneten Sookeln 13 oder dergleichen ruben. Am Boden 11 des Misohbehälters
ist ein Schwingungserreger in Gestalt eines Elektromotors 14 an einen angeschraubten
Gestell 15 angebracht, wobei aut 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 Fig. 2 dargestellt ist. Der Mischbehälterlo, der ortsfest an den Federn 12
gelagert ist, da:u auch an Federn aufgehangen sein kann, führt somit keine Rotationsbewegung
un seine Längsachse aus, sondern die Wandung 19 schwingt, abhMngig von der Drehrichtung
des Unwuchtmotors auf einer Kreislinie, so da# ein an der Innenwandung des Misohbehälters
angenommener Punkt A auf der Umlaufbahn B schwingt. Die Umlaufzahl von Punkt A entspricht
der Drohsahl der Unwucht, der Durohmesser
seiner Kreisbewegung
und somit die Geschwindigkeikt des wandernden Punktes A nimmt mit der Stärke dar
Unwucht zu. Die Drehzahlen des Antriebsmotors und somit der Unwucht 17 von etwa
700 bis 1.500 Umdrehungen pro Minute und Schwingungen der Behälterwandung zwischen
10 und 30 mm haben sehr gute Ergebnisse gezeigt.
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Eine im Mischer befindliche Formasse 20 wird von der gesamten Innenfläche
der rotierend schwingenden Mischerwandung 19 in Pfeilrichtung 10 gedreht. sofern
der Unwuchtomoton in Drehrichtung B schwingt. Eine Umkehr der Drehrichtung des Unwuchtmotors
hat auch eine Umkehr der Formstoffbewegung im Mischbehilter eur Folge.
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Der nach der Erfindung erstrebte Lockerzustand der Masse wird, wie
auch die Darstellung in Fig. 4 schematisch zeigt, erreicht, indem der Verarbeitungsgehälter
10 in schnelle Schwingungen, vorzugaweise Rotationsschwingungen versotzt wird. In
einem schnellschwingenden Verarbeitungsbehälter 10 steht die gesamte Masse 20 inflolge
ihrer Trägheit nahezu frei im Raum und wird durch die aus stets wechselnden Richtungen
durch die schwingende Behälterwand 10 auf die Masse 20 ausgeübten kurzzeittgen Stö#e
9n der Schwebe gehalten. Voraussetzung für diesen sehr lockeren Schwebe zustand
der Masse 20 ist das Uberschreiten
einer bestimmten, kritischen
Schwingungszahl des Behälters 10, bei der sich die Masse 20 von der Wandung des
Behälters abzulösen beginnt und unter ihren; Beharrungsvermögen im Lockerzustand
frei stehen bleibt und sich praktisch wie eine mehr oder weniger zähe FlUssigkeit
verhält. Auf die Masse 20 aufgelegte Gegenstände sinken unter khrem Eigengewicht
Leicht durch die Masse hindurch bis auf den Behälterboden Fig. 5 zeigt zur weiteren
Erläuterung in der Ansicht von oben und wiederum schematisch einen rotierend schwingenden
Behälter 10 vom Durchmesser 2 r3. Die Wandung 10 des Behälters steht zum Zeitpunkt
Z 1 mit der Fläche F i, zum Zeitpunkt Z 2 mit der Fläche F 2 und zum Zeitpunkt Z
3 mit der Fläche F 3 der Masse 20 in Berührung, während der weitaus überwiegende
Masseanteil rrei in Raum steht. Diese drei als Beispiel genannten Zeitfolgen stellen
nur willkürliche Momentaufnahmen aus einen kontinuierlich ablaufenden Vorgang der.
Die Masse 20 hat somit einen Durchmesser 2 rl, die maximale Spaltbreite zwischen
Behälterwand 10 und Masse ist 2 r3 - 2 r1, der äu#ere Schwingkreis der Behälterwand
2 r2. Dieses System kann sowohl senkrecht (stehend), als auch schräg oder warrgerecht
(liegend) arbeiten.
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Dieser durch den erfindungsgemä#en Vorschlag erzielte Schwebezustand
kann zur Bearbeitung der Masse in hervorragender Weise ausgenutzt werden. Werden
zum Beispiel zur Mischung von Formstotten Mischwerkzeuge durch die Masse gedreht,
geschieht dies mit großer Leichtigkeit und Wirksamkeit, weil die in Drehrichtung
vor den Mischwerkzeugen auftretenden Masseverdichtungen sofort wieder aufgehoben
werden, da die Masse infolge ihres Schwebezustandes allseitig ausweichen dann. Auch
fließt die Masse hinter den Werkzeugen sofort wieder zusammen und diese können sich
nicht wie in ruhenden Behältern freischaufeln, wodurch sie dann nur noch mit höchstens
geringem Wirkungsgrad die Masse durcharbeiten. Die Mischwerkzeuge können verschiedene
Formen haben, auch in grö#erer Zahl verwendet werden und Je nach Menge der zu bearbeitenden
Masse auf einer oder mehreren Achsen angebracht sein. Vor allem aber kann der Behalter
recht lang und bis zum oberen Rund gefüllt sein.
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Die Drehzahl der Formmasse 20 steigt mit der Drehzahl des Unwuchtantriebes
und mit abnehmendem Durchmesser des Mischbehälters. Sie beträgt als Beispiel bei
ca.
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300 mm Durchmesser des Mischbehälters und 900 U/min Motordrehzahl
ungefähr 30 U/min. Die Kraft, mit der die Formmasse gedreht wird, steigt mit der
Stärke der Unwucht und mit zunehmender Reibung zwischen Behälterinnenwandung und
Formstoff. Die Haftung an der Behälterinnenwandung 19
hat für die
Aufbereitung für plastische Formmassen eine große Bedeutung. Die Hartung zu. Beispiel
tongebundener Formsande ist auf grob bearbeiteter metallischer Behälterinnenwandung
zum Beispiel aus Stahl oder Gu#eisen, sehr hoch. Doch können sich stark klebende
Formmassen an der Behälterinnenwandung ansetzen und den wirksamen Durchmesser des
Behiltera vermindern, beginnend am Boden und am unteren Teil der Behälterwandung.
In einem solchen Falle empfiehlt es sich, einen Abstreifer' mitlaufen zu lassen,
der in einfacher Weise von dem umlaufenden Mischgut 20 mitgenommen wird. Der Abstreifer
kann, wie aus Fig. 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.
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In vielen Fällen, selbet bei stark klebenden Formstoffrmischungen,
ist jedoch nuch eins Grtliche Auskleidung an den besonders gef@rdeten Stellen ausreichand,
wobei diese Auskleidung 21, wie aus Fig. 1 hervorgeht, im Bereich des Behälterbodens
angeordnet ist. Sie bewirkt, daß Formstoffe an ihr nur sehr wenig hatten 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 vorbeschriebo
Auskleidung
versehen ist, damit sie auch ohne Abstreifer und bei längsten Mischbetrieb sauber
bleibt, dann Sind, wie aus Fig, 12 hervorgeht, an der Tnnenwandung 19 Transportleisten
22 angeordnet, die nach innen vorstehen und somit einen kräftigen Antrieb der Formmasse
geben. Andernfalls wurde die Nasse auf der Behälterwand rutschen und die antreibende
Kraft Wäre @tsprechend gering.
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Die von dem schwingenden Behälter mit starker Kraft erregte bzw. indusierte
Massenbewegung ist ein durch die Erfindung ersielter Vorteil. Ein weiterer wichtiger
Vorteil ist der Lockerzustand, in dem der Formstoff durch die mit hoher Geschwindigkeit
unlaufenden Stö#e durch die Behä lterwandung gehalten wird. Bei nierigen Unwuchtdrehzahlen
bleibt der For@toff vergleichsweise satt an der Behälterwandung lisgen und macht
seine Bowegungen mit. Erst ab einer besti@ten, böheren Drehzahl löst sich der Formatoff
von der Wandung ab und beginnt zu drehen.
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Es entsteht ein aich stets öffnender und schlie#ender Luftspalt swischen
Behälterwandung und Formmasse, wobei der Luftspalt sufolge des Beharrungvermögens
der Formstoffe mit steigender Unwuchtdrehzahl und mit @igender Stärke der Unwucht
breiter wird. Die schnellschwingende 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
au den Fig. 2, 3, 4 und 5 hervorgeht. Dadurch können die in Fig. 3 schematisch dargestellten
Stauchkräfte D in den Formstoff hineinwirken, um den ausgezeichneten.
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Die Bewegung und die Beweglichkeit, d. h. der Lookerzustand der Formmasse
durch Schwingungsbeaufschlagung sind für die Formstoffaufbereitung von grö#ter Bedeutung.
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Insbesondere ddr Lockerzustand der Masse erleichtert den Ortswechsel
der Teilchen au#erordentlich, wodurch sich in der Verbindung mit der induzierten
Drehbewegung durch die Behälterwandung ein au#erordentlich hoher Mischeffekt ergibt.
Der Wirkungagrad nach der erfindungsgemä#en Lösung ist sehr boch, well hier die
gesamte Masse ständig bewegt wird. Darüberhinaus führt die gasemte fortwährende
ständige aliseitige Stauchung des Mischgutes zu einem kräftigen Kneteffekt, der
insbesondere in hochplastischen, tongebundenen Formsanden eine gute und schnelle
Aufbereitung ergibt und während kurzer Aufbereitungszeit zu hohen Formstoffestigkeiten
und guter Bildsamkeit bei vorteilhafter Gasdurchlässigkeit führt.
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Die in Pig. 1 dargestellt zylindrische Form des Mischbehälters führt
zufolge dessen Geometrie zu einer bevorzugten horizontalen Mischbewegung des Gütes,
die in Fig. 3 dargestellt ist. Dies kann eine unzureichende vertikale Mischwirking
zur Folge haben. Um horizontale und vertikale Mischbewegungen zu überlagern, dsiit
auf diese Welse eine optimale Mischwirking erreicht wird, sind verschiedene Lö@ngen
möglich. Eine Lösung besteht nach Fig. 12 darin, da# die Transportleisten 22 an
der Innenwandung 19 des Behälters schrägstehend angeordnet sind. Dadurch wird das
Mischgut zusätzlich zur Drehbewegung an diesen Leisten, je nach Drehriohtung, herauf
oder beruntergedrückt und im Zentrum des Behälters entgegengesetzt transportiert.
Dadurch entsteht eine sehr intensive Durchmischung.
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Durch eine kegelförmige Ausbildung des Mischerbodens nach Fig. 6 oder
eine kegelförmige Ausbildung des Mischbehalters nach Fig. 7 entstehen 1. Mischgut
die in den entsprechenden Darstellungen durch Pfeile angedeuteten Formstoffbewegungen.
Diese Ausbildungsformen der Mischer sind insbesondere für eine sehr intensive Schnellmisehung
von dünnflässigen Kersandmischungen (Öl-Flüssigharz-Wasserglas-Zement usw.) hervorragend
geeignet. Bei derartigen Ausbildungsformen wird ein zusätzlicher Mischeffekt
dadurch
erreicht, da# das Mischgut in verschiedenen Höhenlagen einer kegelförmigen Wand
verschieden schnell dreht, so daß auch die verschiedenen Horizontallagen des Mlschgutes
gege neinander bewegt werden. Diesem Effekt liegt die Gesetzmä#igkeit zugrunde,
dc# die Drehbewegung der Masse in Kleinerem Behälterdurchnesser schnell wird. Deshalb
dreht das Out im kegelförmigen Behälter nach Fig. 7 im unteren Bereich sehr schnell
und im oberen reich sehr viel langsamer.
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Eine nierenförmige Ausbildung des Querschnittes des Mischbehälters
mit eingezogener Mischerwandung nach Fig. 9 ergibt ebenfalls eine intensive Vertikal-
und zugleich Horizontaldurchrischung. Vorteilhaft ist auch bei dieser nierenförmigen
ausbildungsform der Querschnitt in Richtung von unten nach oben erweiternd auagebildet.
Die Vertikalbewegung wird bei der nierenförmigen Ausbildung durch den Formatoffstau
vor der eingesogamen Behälterwand 19a für den Schnelltransport entlang der eingezogenen
Wandfläche 19b und anschließender Durchwirbelung in der durch die Pfeile angedeuteten
sich selbst bildenden Formstottmulde 23 nach Fig. 8 erreicht.
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Nach Fig. 10 besteht der Mischbehälter aus zwei ineinandergesetzen,
starr zueinander angeordneten Zylindern 24 und 25. Bei dieser Anordnung arbeiter
der Formstoff zwischen beiden Zylinderwandungen 19, 19c. die Formmasse wird von
der Innenwand 19 des äußeren Zylinders 24 angetrieben, wodurch in der Nasse gegenläufige
und verschieden schnelle Drehbewegungen induziert werden und zu guter Mischwirking
führen. Auch kann das innere Mischerrohr 25, entsprechend der Darstellung in Fig.
10, vom Boden 11 des äußeren Mischbehälters abstehen und so einen Ringspalt freilassen.
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Dann kann das innere Mischerrohr 25 als Formstoffzuführung dienen.
In diesem Zuführrohr dreht sich das Mischgut sehr viel schneiler als im Raum zwischen
beiden Rohren, so daß sich das Gut aus dem Mischrohr 25 durch den Ringspalt in den
Raul zwischen beiden Rohren unter gleichzeitiger guter Durohmischung hineinschraubt.
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Fig. 12 uigt, daß in der Mitte des Mischbehälters eine schraubenförmige
Wendel 26 nach Art einer Transportschnecke angeordnet ist, die die in Preilrichtung
angegebene Bewegung der Durohmischung gibt. Die Transportschnecke kann dabei, wie
in Fig. 12 dargestellt, fest mit dem Behälter verbunden sein und somit nicht rotieren.
Sie kann Jedoch, wie später noch dargelegt wird, abenfalls angetrieben sein,
um
damit die Wirkung der Aufbereitung 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 Behalter an den Schwingungserzeuger
angeschlossen sein, wie das in Pig. 1 dargestellt ist, sie können aber auch als
Mischerbatteris an einen einzelnen Schwingungserzeuger angeschlossen sein, wie das
in den Fig. 13 und 14 dargestellt ist. Dort ist vorhanden eine auf Federn 12 gelagerte
tischartige Platte 10', die mit einem Schwingungserreger 17 in Vrbindung mit einem
Antriebsmotor 14 in eine kreisende Schwingbewegung versetzt ist. An dieser schwingenden
tischplatte 10' sind lösbar angeordnet Mischbehälter 10. Die Befestigung an der
Tißchplatte erfolgt durch Schnellverschlüsse. Die Mischbenälter sind zugleich mit
Aufhängevorriohtungen versohen, um sie als Transportbehälter zu verwenden. Sie werden
somit nach erfolgter Aufbereitung mittels Hängebahn, Krahn, Karren oder dgl. direkt
der Verbrauchsstation zugeführt, wo sie als' Vorratsbehälter dienen. Die leeren
Arbeitsstationen auf dem Schwingtisch können sofort mit weiteren, bereits vorher
zugestellten Mischbehältern vorsehen werden, so daß praktisch ohne Leerzeiten aufbereitet
werden kann.
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Nach den Fig. 1' bis 19 wird vorgeschlagen, zur Verstärkung der Misch-
und Knetwirking in dem Mischbehälter zusätzlich Schaufeln, Flügel. Walzen und anderen
Mischwerkzeuge antuordnen. Der Formstoff wird dadurch auch zwischen diesen und der
Behälterwandung durchgedrickt. Die eingebauten zusätzlichen Mischwerkzeuge kennen,
wie Fig. 16 saigt, fest @it dem Behälterboden oder in sonstiger Weiße starr befestigt
sein in der Weise, das sie keine eigene Drehbewegung ausführen. Sie sind dann an
ihren der Behälterinnenwandung sugerichteten Teilen antweder federnd gelagert oder
selbst aus Federstahl. Besonders vorteilhaft ist die in Fig. 15 dargestellte S-förmige
ausbildung, weil sie in Strömungsrichtung des Formstoffes sich verjüngende Spalte
zwischen Werkzeug und Behälterinnenwandung gibt, die in Verbindung mit der federnden
Eigenschaft der Mischwerkzeuge zur schwingenden Behälterwandung eine intensive Aufbereitung
geben. Diese Werkseuge sind vorteilhaft in verschiedenen Flöhenlagen des Mischbehälters
angeordnet, wie Fig. 16 zeigt. Fig. 17 zeigt, da# die Misch- und Knetwerkzeuge ortsfest
angeordnet an einem den Behälter überragenden Balken 28 befestigt sind.
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Fig. 18 zeigt, da# zusätzlich zur schwingenden Behälterwandung 19
die vorhandenen Misch- und Knetwerkzeuge in Gestalt von Flügeln, Schaufeln, Walzen
oder dergl. einen
zugeordneten Antrieb in Gestalt eines Elektromotors
haben, der über ein Kegelradgetriebe 30 oder dergl. die Misch-und Knetwerkzeuge
27 antreibt in der Weise, daß dre Drehriohtung der Misch- und Knetwertzeuge 27 entgegengesetzt
zu der durch die Behälterwandung induzierten Drehrichtung des Formstoffes ist. Dadurch
wird selbst in hochplastischen Formstoffen, die erfahrungagenä# sehr schwierig aufzubereiten
aind, ein wirkungsvoller Misch- und Kneteffekt erzielt. Ein derartiger Kompaktmischer
würde mit einer ruhenden Formstoffmischung, also ohne Schwingungsbeaufschlagung,
wirkingsloe arbeiten, weil sich die Masse durch die Werkzeugdrehung von der Bottichwandung
ablösen und insgesamt schieben würde, ohne da# die Mischwerkzeuge, das Gut durcharbeiten
künnten. Auch würden sich die Miachwerkseuge freischaufeln und wirkungslos durch
das Mischgut drehen, Erst durch die erfindungsgemä#e Lüsung, die einen kräftigen
Drehimpuls durch die Schwingbehälter in ständiger Lockrhaltung des Mischgutes gibt,
wird ein hervorragender Misch- und Kneteffekt erzielt. Hier arbeitet jedes einzelne
Mischwerkzeug das Gut wirkungsvoll durch.
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Die durch die Behälterschwingung indusierte Drehbewegung des Formstoffes
wird durch die gegenläufige Bawegung des Mischwerkseuges 27 abgebremst, kann vollständig
zum Stillstand kommen oder sogar in Drehrichtung der Mischwerkzeuge
gezwungen
werden. Bei dieser Mischerbauart ist eine besonders starke Drehkraft des Mischgutes
anzustreben, wie das durch Einbau der vorbeschriebenen, an der Mischwrwand angebrachten
Transportleisten 22 möglich ist. Weiterhin soll die Unwucht möglichst hoch sein,
denn umso grö#er können die Kräfte sein, die über die Mischwerkzeuge auf das Gut
nutzbringend aufgebracht werden können.
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Die Anzahl und die Ausbildungsform der Mischwerkzeuge, sowie ihre
Drehgeschwindigkeit sind der drehkraft des Frrmstoffes anzupassen, um eine möglichst
gro#e Mischwirking zu erzielen. Die Mischwerkseuge können z.B. vorteilhaft such,
hier aus Federstahl bestehen, um den Behälterschwingungen, übertragen durch die
Formstoffmasse, nachgeben zur können und die zwischen Werkzeug und Behälterwandung
befindliche Formmasse unter Federtruck durchzukneten.
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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.
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Die erfindungsgemä#e Lösung gestattet schon während der Aufbereltung
und ohne Störung dieser aur sehr einfache Wise kontinuierlich die Formstoffeigenschaften
zu messen.
basis ist es möglich, noch vor dem Entleeren der Porsmaßsen
ihre Eignung rur bestimmte gießerei technische Zwecke festzustellen und gegebenenfalls
noch während der Aufbereitung Korrekturen vorzunehmen z.B. durch Anderung des Bindemittel-oder
Wassergehaltes.
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Fig.20 zeigt, da# der sich mit gro#er Geschwindigkeit zwisohen dem
Formstoff 20 und der Behälterwandung 19 bildende und wieder schliesende Luftspalt
33 als Me#stelle ausgenutzt wird. Dieser Luftspalt wirkt wie eine Luftpumpe mit
Saugen und Blasen. Da unter-formgerechte zu trockene Form-Sande leicht rieseln und
nur sehr schwach zusammenhalten, werden aus der Wand eines solchen Formballens ständig
Sandkörnchen herauagerissen und aus dem Spalt 33 herausgeblasen.
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Über eine Unlenkverrichtung 34 kann dieser geringe Formstoffantei
zur besseren Erkennberkeit gebündelt oder gesammelt und dasu über eine Rinne 35
einer Auffangschale 36 zugeführt werden. Vorhanden ist somit eine Ausla#öffnung,
die das Entweichen der Formsandteilchen ermöglicht, während die anderen Bereiche
des Luftspaltes 33 zweckmäßig oben abgedeckt sind. Die Mange des herausgeblasenen
Sandes und somit die Stärke des Sandstromes ist ein Ma# für den formtechnischen
Zustand und kann über mechanische, elektrische oder andere Vorrichtungen' quantitativ
registriert werden.
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Tongebundenen Formsanden ist solange Wasser zuzusetzen, bis
dieser
Sandstrom schwächer wird, bzw. ganz versiegt. Jeder Sandstromstärke entspricht ein
bestimmter Zustand der Formbarkeit, so daß dieser im gewunschten Maße eingestellt
werden kann.
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Eins weitere Möglichkeit, um die Stärke der Bindefähigkeit einer Masse
als Ma# für die spätere Festigkeit den Formstoffes in der Sandform zu messen, ergibt
sich dadurch, das die in den Fig. 15 bis 18 beschrieben zusätzlich v,orhandenen
Misch- und Knetwerkzeuge mit einer Me#einrichtung zur Messung des auf sie durch
die Formstoffbewegung aus geübten Drehmosentes versehen werden. Das Drehmoment nämlich
steigt mit zunsbmender Starke der Bindefähigkeit der Masse, was z.B. mit zunehmendem
Aufschlu# des Bindetones im Veriaufe der Aufbereitung oder durch ateigende Bindemittelgehalte
erreicht werden kann. Weiterhin ist @ mögsich, in den Mischbehälter kleine separate
Fühler elntubauen, die ständig in die Formmasse eintauchen und die den vom bewegten
Formstoff auf sie ausgeübten Druck als MaQ für dis Bindefähigheit über in der Zeichnung
nicht näher beschriebene Ubortrsgungs- und Meßvorrichtungen messen oder vorteilhafterweise
schreiben. Die Me#impulse können zur Automatisierung der aufbereitung als Steuerimpulse,
z.B. für die Bindemittelzugabe oder Wasserzugabe, dienen.
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Während die bisher beschriebenen Mischerausbildungen Chargenmischer
fUr einen diskontinuierlichen Betrieb zeigen zeigen die nachfolgenden Zeichnungen
die erfindungsgemä#e Lösung angewendet fr Durchlaufmischer. Die kontinuierliche
Formstoffaufbereitung ist für die Praxis besonders vorteilhaft, weil sie eine jederzeitige
Formstoffentnahme in teliebigen engen ermöglicht, sofern die' Anlage entsprechend
ausreiohend gro# beaessen ist. Die erfindungsgemk#e Lösung benötigt jedoch vergleichsweise
kleine Mischr', da ihr ganses Volumen ausgemutzt wird und die Aufbereitung bisherigen
bekannten Mischern gegenüber ver gleichsweise sehr schnell erfolgt. Zugleich sind
die erfindungsgemä#en Durchlaufmischer an stets wechselnde Betriebsanforderungen
anpassungfähig, anspruchslos, sowie in der Anschaffung und im Unterhalt sehr preiswert.
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In der sinfaehaten Form besteht ein Durohlaufmischer erfindungsg@er
Ausbildung aus einem schwingenden Mischerrohr. Fig.1l zeigt einen Doppelmischer
mit durch Parallelschaltung doppelter leistung. Die Mischerrohre 37 und 38 sind
starr miteinander und mit des in Fig. 21 nicht besonders dargestellten Schwingungserzeuger
verbunden, der zufolge des langen Misohystems vorteilhaft als Langgestreokte Unwuchtwelle
39 Uber ein filexibles Verbindungsstück mit einsm Elektromotor 14 verbunden ist,
wie dau
in Fig 23 dargestellt ist. Umuohtwellen sind nämlich gesignet,
auch lange Mischerrohre in allen Höhen gleichstark sum Schwingen zu bringen. Die
Doppelrohre nach Fig.21 sind in gleicher Weise, wie in Fig.23 dargestellt, an Federn
12 aufgehangen. Einen unteren Abschluß bilden Verschluskegel 41, wobei zum Verschlus
auch Abzugsbänder, Austragsteller oder dgl. Vorrichtungen angewendet werden können,
die zur Regulierung der Ausflu#gaschwindigkeit baw. Ausflu#menge verstellbar sind.
Der aufzubereitende Formstoff wird tiber ein oberes Bltrderbano X2 zugeführt und
über eine Umlenkklappe 43 wahlweise in das Mischerrohr 37 oder Mischerrohr 38 oder
in beide zugleich eingefüllt. In den Mischerrohren läuft der Formstoff unter ständiger
Aufbereitung schraubenlinienförimig, wie dargestellt ist, nach unten und tritt über
die regelbare Austragsvorrichtung 41 aus. Die Aufbereitungszeit ist durch die Durchsatzzeit
und durch die austragsgesohwindigkeiteinstellbar. Der Wegtransport erfolgt über
ein Förderband 44.
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Fig.22 zeigt die Anordnung der Unwuchtwelle in der Symmetrieebene
beider Mischerrchre. Sie kann aber such an anderer Stelle angeordnet sein. Fig.23
zeigt einen Durchlaufmischer, der nach dem Prinzip der kommunizlerenden.
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Röhren arbeitet. Zwei Misocherrohre 37 und 38 sind ebenfalls starr,
miteinander verbunden, haben Jedoch festo Baden 45
und 46 und an
ihrem unteren Ende eine verbindende Öffnung 47, so daß sie hintereinandergeschaltet
sind. Da Rohr 38 ist höher als das Rohr 37. Das aufzubereitende Gut läuft in daß
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 Uber den Überlauf
48 äustritt. Dieses Prinzip der kommunizie4renden Gefä#e ist durch die erfindungsgenä#e
Lockerhaltung selbst hochplastischer Formstoffe durch Schwingungsbeaufschlagung
anwendbar, da sich das Mischgut wie eine zähe Flüssigkeit verhält. Als besonders
vorteilhaft erweisen sich die bei diesem System durch das Formstoffgewicht gegebanen
Zonen unterschiedlichen Druckes innerhalb des Mischgutes. Im unteren Teil der Verbundgefä#e
herrschen höhere Drücke als in den oberen Bereichen, so daß die Knetwirkung in den
unteren Bereichen zuni@t. Die Formmasse durchllutt auf ihrem Weg durch den Mischer
zuerst eine Mischstrecke geringeren Druckes, dann Wegstrecken mit höheren Drücken
und letztlich eine Lockerungsstrecke, so da# das auf den Knetstrecken stärker verdichtets
Material wieder vorteilhaft durchlüftet wird. Besonders vorteilhaft ist am Austragsende
eine Reibvorrichtung vorhanden, die vorhandene Knollen oder Xntchen als Folge der
Aufbereitung und somit Bindung des Formstoffes verteilt. Diese Reibvorrichtung
zur
Zerkleinerung besteht nach Fig.23 aus eine. durchlochton Austrag 48 in Verbindung
mit einer darüber angeordneten Walze oder Platte 49. Durch die Schwingung der Rohre
ergibt sich dann zugleich ein Schwingsieb 49, du Knollen oder Knötchen verteilt.
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Fi?.24 zeigt ein horizontal liegendes Aufbereitungsrohr 50, das ueber
die Ünwuchtwelle 39 in Schwingungen versetzt wird.
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Die Ünwuchtwelle ist angetrieben durch einen Elektromotor 40. Die
Vorrichtung lagert auf Federn 12. Der Einlauftrichtee ist mit 52 bezeichnet. Der
Auslauf 53 ist im oberen Bereich und cm entgegengesetzten Ende des Rohres angeordnet.
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Da sich die aufberetere Formmasse zufolge der erfindungsgemä#en Aufbereitungsmethode
wie eine zähe Flüssigkeit verhält, ist die dargestellte Ausbildung möglich.
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Fig.25 zeigt ein sohräg angeordnete Mischrohr 51 mit dem Einlauftrichter
52 und dem Austragsende 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 25 vorhanden, die
über eine Welle 35 durch den Elektromotor 14 angetrieben rlnd und sich an der Innenwandung
des Mischerrohres 51 abstützen, so da# deren besondere Lagerung nicht notwendig
ist.
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Die besonders einfache und robuste Bauart der Schwingungsmischer ermöglicht
weitere, besondere Anwendungsmüglichkeiten. So können die Mischbehülter beispielsweise
beheizt sein, um feste Kunstharze zu verflüssigen und Quarzsande damit einzubinden.
Auch kann durch die im Schwingungszustand lockere Formstoffmischung ein Luftstrom
während der Aufbereitung durchgeblasen werden, so da# der Schwingmischer für hei#e
Betriebssande gleichzeitig als Sandidihler arbeitet. Dazu sind in Fig.23 in den
Böden 45 und 46 dE Mischrohr 37 und 38 Lufteinla#löcher 56 dargestellt.
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Das Einbringen staubförmigr Komponenten, wie z.B. gemahlener Bentonit,
Kohlenstaub, Zement oder dergl. kann Sohwierigkeiten bereiten, weil sie aus dem
Luftspalt zwisohenh Mischerwand und Füllung zu einem Teil wieder ausgeblasen werden
könnten. Es empfiehlt sich daher, Stäube über besondere Zuteilungsrohre einzuführen,
die beispiolsweise in Fig.23 mit dem Bezugazeichen 57 versehen sind und möglichst
weit in das Innere des Formstoffes ragen. Auch können die Stäube vorher in Wasser
suspendiert und somit als Schlioker zugesetzt werden.
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Fig. 26 zeigt als Beispiel einen Chargenmischer in Kompaktbauart mit
drei Mischerwellen 55, auf denen jeweils mehrere Mischwerkzeuge 27 in unterschiedlicher
Höhe angebracht sind. Die Mischerwellen 55 sind hohl ausgebildet und haben Luftausla#öffnungen
56, die auch in den ebenfalls hohlen Mischwerkzeugen 27 angeordnet sind. Die luft
tritt aus an dem Ringspalt, der zwischen der in Fig. 1 dargestellten Phase und der
schwingenden Behälterwandung 19 befindet.
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Ein weiteres Beispiel einer Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der Axialmischer nach Fig. 27, in dem die Misch@rkzeuge 27 wie Kolben in einem
Zylinder axial hier und herbewegt werden. Das fortwährende Hindurchzwängen des Gutes
wisohen Behälterwand 19 und Mischwerkzeugen 27 sowie durch aussparungen 57 in den
Mischwerkzeugen selbst ergibt ein sehr bohe Aufbereitungswirking. 1. supfiehlt sich,
die' Werkzeuge gegen die Schubwelle über elastische Zwischenstücke 58 abzupuffern.
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Die erfindungsgemä#e Vorrichtung ist besonders vorteilhaft als kontinuierlich
arbeitender Mischkühler nach Fig. 28 zu verwenden. Ein langes, schwingendes Rohr
31 wird vondar elnen Seite mit dem zu kühlenden Gut beschickt.
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Des Out wandert unter ständiger Durchmischung und Umwälzung zum anderen
Ende, wo es das Rohr gekühlt verlä#t. Die Mischerwelle 55 ist sur Kühlluftzuführung
hohl ausgebildet und hat zahireiche Luftausla#öffnungen 56, Die Abluft entweicht
auch hier durch den spalt zwischen Masse 20 und Behälterwand ,19 oder direkt durch
die Behälterwand, die gasdurchlässig ausgebildet ist und dazu zahlreiche Bohrungen
58 aufweist. Kondensationsvorgänge an der Behälterwand 19 aus der feuchtigkeitsbaltigen,
warmen Abluft können zun Beispiel durch Warmhalten der Behälterwand vermieden werden.
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Zin erheblicher Zeit- und Kostenfaktor in Gießereien ist das Entleeren
der Formstoffe aus den Chargenmischer und der Transport zur Abformstelle bzw. den
Form- und Kernherstellungsmaschinen. Die erfindungsgemä#e Vorrichtung gestattet
es nunsehr, Entleer- und Transportzeiten entscheidend zu verkürzen und mehrere konvehtionalle
Vorrichtungen einzusparen. Zu diesen Zweck wird vorgeschlagen, den Mischer bzw.
Mischkühler direkt als Sender zu verwenden, weil sich die erfindungsgemä#e Vorrichtung
zufolge des Lockerzustandes des Formstoffes dazu besonders eignet.
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In Fig. 29 zeigt das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtung. A ist
der Sender, der aus einem luftdicht versehlessanen
schwingendan
Mischer 10 besteht. Die Masse- und Druckluftsuführung erfolgt über die Leitung 59.
Nach der aufbersitung wird der schwingende Behälter mit Druckluft beaufschlagt und
die Masse wird Uber Transportleitungen 60, pneumatischen Weichen u. a. bekannte
Elemente in den Empfänger B geschossen. Dann kann der näohste Aufbereitungszyklus
sofort beginnen.
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Die drehbare Mischerwelle 55 sowie Rohrzu- bzw. Abluftl@itungen sind
durch elastische Kupplungen abgepuffert.
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Das gleiche Prinsip kann jedoch in einfacherer Weise nach Fig. 30
mit Saugluft arbeiten, weil hier offene Mischer verwendet werden können, so daß
die Diohtungsprobleme entfallen. Die Nasse kann direkt durch die hohle Mischerwelle
55 pneumatisch abgesaugt werden, was dann eine luftdichte, drehbare Rohr oder Schlauchevebindung
62 erfordert. Mit 63 ist der Antriebsmotor für die Mischerwelle beseichnet, der
diese über Riemensoheiben in Verbindung mit einem Keilrienen antreibt.
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Es ist auch im Sinne der Erfindung, beschriebene Einzelausbildungen
miteinander zu kombinieren, um auf diese Weise die Vorteile verschidener Abwandlungen
von Schwingungsmischern in einer Vorrichtung zu nutzen.
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Ansprüche -