DE1959023B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Zufüh rung eines Katalysators zum Kern bei der Herstellung von Gießformen nach dem Cold box Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zuführung eines Katalysators zum Kern bei der Herstellung von Gießformen nach dem Cold-box-Verfahren, wobei die Katalysatormenge durch ein Druckmittel beaufschlagt transportiert und vernebelt wird, das den Katalysator gleichzeitig in die auszuhärtende, die Gießform bildende Masse transportiert.

Bei dem Cold-box-Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von Kernen für Gießel eizwecke, wonach einem Sandgemisch zwei Komponenten eines Kunstharzsystems zugesetzt werden, nämlich ein Polyesterharz und ein '^ozyanat, die mit dem Formsandgemisch innig vermischt werden. Aus diesem Sandgemisch werden dann vermittels einer Kernschießmaschine die Kerne hergestellt und durch anschließende Zuführung eines Katalysators ausgehärtet. Der Katalysator, bei dem es sich um Triäthyiumin handelt, ist für die Kernaushärtung, ja für viele Eigenschaften des Kernes, die durch die beabsichtigte Verwendung des Kernes beeinflußt sind, entscheidend.

Bisiang werden zwei Arten der Zuführung da Katalysators zum Kern verwandt. Einmal wird der Katalysator in einem Katalysatorbehälter abgemessen, unter Stickstoffdruck gesetzt und durch diesen flüssig in eine Druckluftleitung gedrückt, die ihn schließlich zum auszuhärtenden Kern transportiert. Die Katalysatormenge, die Druckluftblaszeit und die Katalysatordosierzeit können dabei durch entsprechende Zeituhren eingestellt werden.

Es ist dabei vorgeschlagen worden, einen unter Druck gesetzten Katalysatorvorratsbehälter zu verwenden und mehrere von Zeituhren gesteuerte Magnetventile in einem Leitungssystem für das Trägermittel, das ein Gas, beispielsweise Druckluft oder Stickstoff, sein kann bzw. den Katalysator, wobei das inter Druck stehende Trägermittel die in einer Meßiammer vordosierte Katalysatormenge dem Kernkasten zerstäubt und gasförmig zuführt, worauf nach Ablauf der eingestellten Begasungszeit die Leitung zwischen der Misch- und Meßkammer und dem Kernkasten geschlossen und das Trägermittelrohr belüftet wird, während ein anderer Weg für das Trägermittel zum Gießkern und der Weg für die Vordosierung der Katalysatormenge für den nächsten Aushärtvorgang freigegeben wird.

Der Nachteil bei diesem Verfahren ist der, daß der Katalysator zwar in einer bestimmten Menge abgemessen, aber in schlechter Verteilung dem Kernkasten zugeführt wird, so daß auch die Aushärtung beeinträchtigt ist, da die relativ großen Katalysatortröpfchen den auzuhärtenden Kern schlecht durchdringen können.

Nach dem anderen bekannten Verfahren wird zunächst in einem Raum ein Katalysatornebel erzeugt, der dann in einen größeren Raum gelangt, um von dort mit der Blasluft über die Blasluftleitungen in den auszuhärtenden Kern zu gelangen. Beide Verfahren sind jedoch mit zahlreichen Mangeln behaftet, die sich

²S insbesondere in der Güte der herzustellenden Kerne gan/ allgemein offenbaren.

Aus dem eingangs Gesagten ist es ohne weiteres ersichtlich, daß es für die Qualität der herzustellenden Kerne, die durch ein ausgehärtetes Kunstharz gebunden sind, wichtig ist. daß der Katalysator in einer ausreichenden Menge derart an das Kunstharzbindemittel gebracht wird, daß überall Polymerisation und damit Aushärtung des Kernes über den gesamten Kernquerschnitt möglichst gleichmäßig und schnell stattfinden kann. Andererseits aber soll aus wirtschaftlichen Gründen nur gerade so viel Katalysator zugeführt werden, wie zur Polymerisation notwendig ist, nicht weniger, aber auch nicht mehr, und außerdem soll bei jedem Zuführungsvorgang, also bei jeder

*ⁿ Kernaushärtung, immer die erforderliche Menge zugeführt werden. Ein Überschuß an Katalysator ist auch deswegen zu vermeiden, weil der Katalysator einen äußerst lästigen und die Arbeit beeinträchtigenden Geruch besitzt.

4h Das Verfahren, bei welchem der Katalysator in flüssiger Form unter Stickstoffdruck zugeführt wird, hat den Nachteil, daß die überwiegende Menge des Katalysa ■. '" flüssiger Form in den Kernkasten hineingebJa; ■ 1 und dabei an den Verschlußrändern oder ü·*. Vosaugleitung wieder austritt und verlorengein . diesem Grund ist mit einer reichlichen Katalysatormenge zu arbeiten, um möglichst alle Teile des Bindemittels im Kernsand zu katalysieren.

Das andere Verfahren verwendet zwar den Kataly-

sator in Nebelform, jedoch tritt beim Übergang von einem Raum, in dem der Nebel gebildet wurde, in den anderen Raum, aus dem er zu dem Kern transportiert wird, eine Vergrößerung der Nebeltröpfchen aul, wodurch eine weitere Verschlechterung der Vertei-

«« lung des Katalysatornebels im Kern eintritt und eine Kondensierung von Katalysator anden Leitungsinnenwänden, so daß die dem Kern zugeführte effektive Katalysatormenge stark variiert.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Auf-

5.i gäbe gestellt, ein Verfahren zur Zuführung des Katalysators bei der Herstellung von Formkernen nach dem Cold-box-Verfahren zu schaffen, bei welchem die obengenannten Nachteile nicht eintreten, darüber

hinaus eine extrem kurze Kemaushärtezeit durch eine schnelle und gute Verteilung des Katalysators im Kern erreicht wird, ein geringer Verbrauch an Katalysator sowie eine kostensparende, sicher arbeitende und wenig Wartung erfordernde Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Erreicht wird das erfindungsgemäß dadurch, daß der Katalysatornebel vor seinem Eintritt in den Kern durch Erwärmung in den gasartigen Zustand überführt wird.

Durch dieses Verfahren wird der Katalysator in einen Aggregatzustand gebracht, in welchem er in alle Poren des Kernes eindringen kann, so daß eine noch schnellere und vollkommenere Verteilung des Katalysators innerhalb des auszuhärtenden Kernes stattfindet.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung verwandt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in einer Leitung eines Druckmittels, welches Druckluft sein kann, vor der Einmündung in den Kernkasten eine Heizstrecke enthalten ist.

In der Druckmittelleitung, in der die Nebelvorrichtung enthalten ist, und in der Umgehungsleitung sind im wesentlichen dieselben Armaturen enthalten, und zwar jeweils ein automatisch fernschaltbares Ventil, ein Druckminderer und ein Rückschlagventil. Zwischen dem Druckminderer und dem Rückschlagventil liegt in der Hauptdruckleitung die Nebelvorrichtung. Diese ist über eine Rohrleitung mit dem Vorratsbehälter für den Katalysator verbunden. An die zum Kernkasten führende Druckluftleitung schließt sich hinter der Einmündung der Umgehungsleitung in Strömungsrichtung gesehen eine Heizstrecke an, in der der Katalysatornebel in den gasartigen Zustand verwandelt wird. Die Heizstrecke ist thermostatisch gesteuert, wobei der Thermostat so eingeregelt ist, daß eine hrwärmung des Gases auf eine Temperatur im Bereiche von 30 bis 50° C erfolgt.

Die Erfindung wird nun an Hand einer Figur der Zeichnung, die als Ausführungsbeispiel ein schematisches Fließbild einer Vorrichtung zur Zuführung des Katalysators zum Kern einer Formschießmaschine gemäß der Erfindung zeigt, näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Vorrichtung vorzugsweise in einem Gehäuse 1 untergebracht und besteht im wesentlichen aus dem Vorratsbehälter 5 für den Katalysator, der über eine Falleitung 5' mit dem Nebler oder der Nebelvorrichtung 6 verbunden ist. Die Nebelvorrichtung 6 ist in einer Druckmittelleitung 6'enthalten. Das Druckmittel kann irgendein geeignetes Gas sein, vorzugweise ist es Druckluft. Das Druckmittel wird der Druckmittelleitung 6' von einem geeigneten Druckmittelvorrat über die Anschlußleitung 10 zugeführt und durchströmt dabei zunächst ein elektrisch ferngeschaltetes Absperrventil 3 und einen Druckminderer 4, durchströmt die Nebelvorrichtung 6, ohne dabei durch den Katalysator zu strömen, schließlich ein Rückschlagventil 7, um über die Leitung 9 in den Kern zu gelangen. Vorzugsweise ist im Anschluß an das Rückschlagventil 7 in der Blasleitung 9 eine Heizstrecke 8 enthalten, durch die der Katalysatornebel in einen gasartigen Zustand überführt wird, in dem er auf eine Temperatur zwischen 30 und 50° C erwärmt wird. Die Heizstrecke ist für diesen Zweck thermostatisch gesteuert.

In Strömungsrichtung vor dem Absperrventil 3 zweigt von der Anschlußleitung 10 eine Umgehungsleitung 11 ab, in der ebenfalls ein elektrisch ferngesteuertes Absperrventil 2, ein Druckminderer Aa und ein Rückschlagventil T angeordnet sind. Die Umgehungsleitung 11 mündet in die Druckluftleitung 6' in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Rück-

schlagventil 7 bei 12 wieder ein. Der Übersichtlichkeit wegen sind in dem schematischen Fließbild der Figur elektrische Leitungen, Sicherungen und Schalter, die zur Betätigung der Ventile usw. erforderlich sind, nicht dargestellt, da sie an sich bekannt sind und

¹^ auch keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellen.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gestaltet sich folgendermaßen:

¹S Angenommen, der Vorratsbehälter S ist mit einer bestimmten Menge Katalysator gefüllt, dann wird die Nebelvorrichtung 6 über die Leitung 5' mit einer bestimmten Katalysatormenge, die dem Volumen der Nebelvorrichtung etwa entspricht, gefüllt. Daraufhin

^2t wird über die Druckluftleitung 10 durch Öffnen des Absperrventils 3 über den Druckminderer der Nebelvorrichtung 6 Druckluft zugeführt, die den Katalysator direkt in einen Katalysatornebel verwandelt, ihn durch das Rückschlagventil 7 gegebenenfalls durch

²ί die Heizstrecke 8 ⁱⁿ. die Blasleitung 9 drückt und von dort in den auszuhärtenden Kern. Wenn die durch zeitliche Schaltung des Absperrventils 3 dosierte Katalysatormenge vernebelt ist, wird die Druckluftzufuhr durch das Absperrventil 3 abgesperrt, so daß eine weitere Katalysatornebelzuführung zum Kern nicht mehr stattfinden kann. Daraufhin wird das Absperrventil 2 in der Umgehungsleitung 11 geöffnet, so daß nun reine Druckluft über diese Umgehungsleitung und über das Rückschlagventil 7' in die Blasleitung 9 an der Anschlußstelle 12 eintritt und gegebenenfalls durch die Heizstrecke 8 in den Kern strömt. Auf diese Weise wird die gegebenenfalls vorhandene überschüssige Katalysatornebelmenge aus dem Kern verdrängt und in eine geeignete Absaug- und Absorberanlage gespült.

Auf Grund des Verfahrens der Zuführung des Katalysators zum Aushärten des Kernes ist die Ausgestaltung der Vorrichtung besonders vereinfach!. So liegen beispielsweise keinerlei Absperrorgane in den katalysatornebelführenden Rohrleitungen, wodurch herkömmliche, für Druckluft geeignete und empfohlene Armaturen verwendbar sind. Da außerdem der Katalysatornebel bei der verfahrensgemäßen Erzeugung nicht verschiedene Volumen zu durchströmen hat, kann keine Kondensatbildung eintreten. Außerdem ist die Zuteilung der erforderlichen Katalysatormenge auf Grund des Verfahrens und der Vorrichtung so genau zu bewerkstelligen, daß nur eine geringe überdosierte Katalysatormenge beseitigt zu werden braucht, was wiederum die nachzuschaltenden Absaug- oder Absorptionseinrichtungen vereinfacht. Durch die Verwendung der Heizstrecke und die Überführung des Katalysatornebels in einen gasartigen Zustand wird der Katalysator besonders reak-

6u tionsfähig, wodurch die Begasungszeit verringert wird. Vergleichsversuche des erfindungsgemäßen Verfahrens mit hergebrachten Verfahren ergaben bei der Herstellung von Ansaugkrümmerkernen für Verbrennungskraftmaschinen folgende Mittelwerte:

1. Reduzierung der Begasungszeiten von 95 Sekunden auf 25 Sekunden.

2. Reduzierung des Katalysatorverbrauchs (Triäthylamin) um 32 %.

Bei der Herstellung von Pumpenkernen:

1. Reduzierung der Begasungszeit von 16 Sekunden auf 5 Sekunden.

2. Reduzierung des Katalysatorverbrauchs um 24,6 %.

Bei der Nebelvorrichtung handelt es sich um eine an sich bekannte Nebelvorrichtung mit einer verstellbaren Düse zur Dosierung, wie sie beispielsweise zur Vei nebelung von Schmieröl in Druckluftleitungen für clruckluflbetriebcnc Werkzeuge verwandt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zuführung eines Katalysators zum Kern bei der Herstellung von Gießformen nach dem Cold-box-Verfahren, wobei die Katalysatormenge durch ein Druckmittel beaufschlagt transportiert und vernebelt wird, das den Katalysator gleichzeitig in die auszuhärtende, die Gießform bildende Masse transportiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatornebel vor seinem Eintritt in den Kern durch Erwärmung in den gasartigen Zustand überführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckmittelleitung (6') vor der Einmündung in den Kernkasten eine Heizstrecke (8) enthalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitung (6') in Strömungsrichtung vor der Heizstrecke (8) eine Nebelvorrichtung (6) mit verstellbarer Düse enthält und alle Steuerarmaturen (2, 3, 4 und 4a) in Strömungsrichtung vor den Katalysator führenden Leitungen liegen.