DE19923675C1 - Vorrichtung zur Aufbereitung von Gießereisand - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Gießereisand durch Entnahme bereits verwendeten Sandes aus einem Altsandbunker sowie Kühlen, Voraufbereiten, Zwischenlagern und Endaufbereiten des Altsandes in Stationen einer Aufbereitungsanlage beschrieben. DOLLAR A Das Voraufbereiten und das Endaufbereiten im Chargenbetrieb wird nacheinander in derselben als Kühl-Mischer ausgebildeten Station durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Gießereisand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Interesse eines wirtschaftlichen Betriebs einer Gießerei wird der beim Abgießen von Gußstücken benötigte Formsand nach Verwendung nicht entsorgt, sondern als Altsand in den Form­ stoffkreislauf zurückgeführt. Um eine gleichbleibende Quali­ tät der Gußstücke zu erreichen, ist es wichtig, auch gleich­ bleibende Eigenschaften des Formstoffes für den jeweiligen Einsatzzweck sicherzustellen. Allerdings wird der Formstoff durch jeden Abguß und Umlauf Veränderungen unterworfen. Diese Veränderungen betreffen in erster Linie den Betonitgehalt und Glanzkohlenstoffbildner und sind vom Sand-Eisen-Verhältnis abhängig. Es ist deshalb erforderlich, den nach einem Abguß anfallenden Altsand aufzubereiten, ehe er wieder als Formsand in eine Formanlage eingebracht wird.

Bisher wurden bei der Aufbereitung von Gießereisand mehrere Maßnahmen getroffen. Nach der Entformung wird der anfallende Altsand zunächst in einen ersten Altsandbunker als Puffer verbracht und von dort kontinuierlich entnommen und über ei­ nen Kühler in einen zweiten Altsandbunker transportiert. Nach einer Verweilzeit wird der Altsand in einem Mischer mit Kom­ ponenten versehen, die während des vorangegangenen Abgusses verschlissen sind. Außerdem wird Wasser zugeführt und so das gesamte Gemisch zu Formsand aufbereitet. Bei einer qualitativ einfachen Aufbereitung reichen diese Maßnahmen aus. Bei einer qualitativ hochwertigen Aufbereitung ist ein Vormischer und ein weiterer Altsandbunker vorgesehen, wobei dann der bisher übliche Mischer die Funktion eines Haupt- oder Endmischers erfüllt. Im Vormischer wird der Sand zunächst durch Ergänzung der verschlissenen Komponenten und Wasserzugabe voraufberei­ tet, während er im Endmischer später für den vorgesehenen Einsatzzweck entsprechend mit Bindemittelkomponenten versetzt und durch weitere Wasserzugabe zu Formsand endaufbereitet wird.

Die einzelnen Behandlungsstationen sind durch getrennte Ag­ gregate realisiert, die im Durchlaufbetrieb arbeiten, wobei die dazwischen geschalteten Altsandbunker als Puffer bei dis­ kontinuierlichem Anfall von Altsand und diskontinuierlicher Entnahme von Formsand arbeiten. Gerade bei einer qualitativ hochwertigen Aufarbeitung des Altsandes mit einem Vormischer und einem Endmischer nehmen die zahlreichen Aggregate einen erheblichen Platz in Anspruch. Hinzu kommt, daß sich der auf­ zubereitende Altsand während der Aufbereitung über mehrere Behandlungsstationen verteilt, die jeweils für die richtige Arbeitsweise Mindestmengen an Formstoff benötigen. Es befin­ det sich daher eine erhebliche Menge Altsand in den Behand­ lungsstationen, die jeweils noch nicht in der Formanlage ein­ gesetzt werden kann.

Aus der DE 39 16 700 A1 ist ein Verfahren zum Aufbereiten von Gießereialtsand bekannt. Dort wird in einer als Schwingförde­ rer ausgebildeten Station der Gießereialtsand sowohl gekühlt als auch befeuchtet und vorgemischt. Allerdings geschieht dies in verschiedenen Sektionen des Schwingförderers.

Ferner ist in der Druckschrift Giesserei 79 (1992), Nr. 15, Seiten 628-634 ein als Fertigsandmischer verwendeter Kühler beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Gießereisand zu schaffen, welche unter Beibehaltung einer gleichbleibenden Formsandqualität die im Umlauf befindliche Menge und gleichzeitig auch den Platzbe­ darf für die einzelnen Stationen der Vorrichtung verringert.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die in diesem Anspruch enthaltenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die bisher üblichen Stationen für das Voraufbereiten, nämlich das Kühlen und Er­ gänzen verbrauchter Komponenten sowie für das Endaufbereiten nötigen Stationen zusammengefaßt, so daß alle diese Behand­ lungsmaßnahmen in einer einzigen Station durchgeführt werden können. Diese wird dazu wechselweise mittels einer Steuerung zwischen den Maßnahmen für die Voraufbereitung und die End­ aufbereitung umgeschaltet.

Durch Chargenbetrieb wird dabei ermöglicht, daß die Phase der Endaufbereitung zeitlich in die Phase der Voraufbereitung ge­ schachtelt werden kann. Durch Zusammenfassung der Behand­ lungsschritte Kühlen und Mischen während der Voraufbereitung entfällt gegenüber dem bisher üblichen Verfahren zudem ein hier sonst nötiger Altsandbunker als Puffer. In dieser Phase sind somit drei bisher separate Stationen, nämlich Kühlen, Zwischenlagern und Vormischen nun in einer einzigen Station zusammengefaßt, wodurch sich auch die für den ordnungsgemäßen Betrieb nötige Menge an Altsand jetzt nur noch auf diese ein­ zige Station beschränken muß und gleiches auch für den Platz­ bedarf gilt.

Durch die Nutzung derselben Station auch für die Endaufberei­ tung entfällt darüber hinaus der Platzbedarf für einen weite­ ren Mischer.

Gemäß einer Weiterbildung werden beim Voraufbereiten des Alt­ sandes die bei einem vorangegangenen Abguß verschlissenen Komponenten als auch optional Wasser zugesetzt und mit dem Altsand vermischt. Dabei wird eine Kühlung des Altsandes vor­ genommen. Nach einem Verweilen des voraufbereiteten Altsandes in einem separaten Maukaltsandbunker wird der gemaukte Alt­ sand durch Wasserzugabe oder weitere Wasserzugabe und optio­ nale Zugabe von Bindemittelkomponenten mit diesen vermischt und als Formsand endaufbereitet.

In der Station der Voraufbereitung wird zusammen mit der Küh­ lung somit durch Ausgleich der verbrauchten Komponenten ein Formstoff einheitlicher Ausgangseigenschaften geschaffen. Diese Eigenschaften können sich dann im Maukbunker vergleich­ mäßigen und stabilisieren. Bei der Endaufbereitung können dann gezielt noch die für den jeweiligen Einsatzzweck erfor­ derlichen Bindemittelzusätze und Wasser zugegeben werden, wo­ bei die jetzt noch zuzusetzenden Komponenten wegen der be­ reits erfolgten Voraufbereitung nur noch in verringerter Men­ ge zugesetzt werden müssen. Die für die Endaufbereitung benö­ tigte Zeit wird dadurch wesentlich verringert.

Vorzugsweise wird das Kühlen des Altsandes in der Weise vor­ genommen, daß der Altsand mit Wasser vermischt und anschlie­ ßend Luft durch das Gemisch geblasen wird, wobei eine Ver­ dunstungskühlung stattfindet.

Durch diese Maßnahme wird eine sehr schnelle und effektive Abfuhr der noch im Formstoff befindlichen Wärmeenergie aus dem Gießvorgang ermöglicht. Der zum Abführen der Energie er­ forderliche Energieeinsatz ist dabei äußerst gering und liegt weit unter dem Äquivalent der abgeführten Wärmeenergie.

Bei einer weiteren Ausführung der Vorrichtung wird der für die Verdunstungskühlung benötigte Wasserbedarf durch Feuchte- und Temperaturmessung im Altsand und in der Luft ermittelt und anhand der ermittelten Werte berechnet und zudosiert. Diese Maßnahme trägt zu einer gezielten Optimierung des Ener­ gieeinsatzes beim Kühlen bei und führt ebenfalls zu einer Mi­ nimierung der zum Abkühlen benötigten Zeit.

Außerdem kann so erreicht werden, daß nach Beendigung des Ab­ kühlvorganges automatisch die für die weitere Bearbeitung ge­ wünschte Restfeuchte im Altsand vorliegt.

Weiterhin kann die Menge einer Charge Altsand bestimmt werden und die nach den vorangegangenen Einsätzen verschlissene Men­ ge an Komponenten ermittelt werden und außerdem die für einen neuen Einsatz benötigte Menge an Bindemittelkomponenten er­ mittelt werden. Die Menge an verschlissenen Komponenten sowie die Menge an Bindemittelkomponenten kann dann im Verhältnis zur Menge der Charge Altsand zudosiert werden. Durch die chargenweise Verarbeitung wird eine größere Dosiergenauigkeit erzielt, als dies bei einem kontinuierlichen Prozeß möglich wäre.

Im Falle einer Zugabe von Wasser wird dieses zweckmäßig vor dem Mischen des Altsandes mit den zu ergänzenden Komponenten oder den Bindemittelkomponenten vorgenommen.

Diese Maßnahme führt dazu, daß die beim Mischen sonst auftre­ tende Staubentwicklung stark gebremst wird, wodurch einmal die Umweltemission bzw. die Belastung von Abluftfiltern beim Mischen vermindert wird, zum anderen aber auch die einzuset­ zende Menge an Komponenten und Bindemitteln um den Anteil re­ duziert wird, der sonst in Form von Staub emittiert würde und damit für den Prozeß verloren wäre.

Vorzugsweise wird das Ermitteln der Charge Altsand sowie der Komponenten und Bindemittelkomponenten durch Wiegen vorgenom­ men.

Diese Maßnahme ist gerade im Chargenbetrieb eine Möglichkeit, sehr genaue und reproduzierbare Eigenschaften zu erzielen, die einerseits einen sparsamen Umgang mit verbrauchten Kompo­ nenten oder Bindemittelkomponenten ermöglichen, zum anderen aber auch eine gleichbleibende Gußqualität bei den Gußteilen sicherstellen.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die nach den vorangegangenen Einsätzen verschlissene Menge an Komponenten durch aus voran­ gegangenen Einsätzen ermittelten Modelldaten an Gußstücken oder durch Messung der Verdünnung oder des Verschleißes der Komponenten im Altsand ermittelt wird.

Soweit eine direkte Bestimmung der verschlissenen Menge an Komponenten zeitlich oder von der Analysetechnik her zu auf­ wendig wäre, kann auf zuvor in Testreihen ermittelte Modell­ daten zurückgegriffen werden, die für verschiedene Einsätze in einer Datenbank gespeichert sind. Soweit jedoch eine di­ rekte Messung des Verschleißes der Komponenten im Altsand möglich ist, lassen sich besonders über einen größeren Zeit­ raum oder über eine größere Anzahl Zyklen bei Einsatz des Formstoffes genauere Werte ermitteln, die auch wiederum zu einer sparsamen Verwendung der Komponenten und Bindemittel­ komponenten führen, sowie zu einer reproduzierbaren Qualität des Formsandes.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Kühlmischer ein Mischwerk umfaßt, das kombiniert oder getrennt als Rühr- oder Knetwerk und als Verwirbelungswerk ausgebildet ist.

Durch diese Maßnahme wird es ermöglicht, einmal ein inniges und emissionsarmes Vermischen des Altsandes mit den Komponen­ ten oder Bindemittelkomponenten zu erreichen, wobei die ein­ zelnen Sandkörnchen von den Komponenten oder den Bindemittel­ komponenten umschlossen werden. Hierbei kommt es auf eine ho­ mogene Verteilung der Komponenten oder Bindemittelkomponenten an. Dieser Vorgang wird mit einem langsam laufenden Rühr- o­ der Knetwerk durchgeführt.

Dagegen wird zum Kühlen eine möglichst große Oberfläche des Formstoffes benötigt, damit die durchströmende Luft eine mög­ lichst großflächige Verdunstung des anhaftenden Wassers und damit eine hohe Kühlwirkung erzielen kann. Hier ist eine schnell laufende Arbeitsweise bevorzugt, bei der sich ein möglichst großer Teil des Formstoffes unkompaktiert in der Schwebe befindet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Blockdarstellung von Stationen einer Aufbereitungsanlage von Gießereisand und

Fig. 2 einen Prinzipschnitt durch einen Kühlmi­ scher nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Blockdarstellung von Stationen einer Aufbe­ reitungsanlage von Gießereisand. Diese Stationen umfassen ei­ ne Formanlage 12, einen vorgeschalteten Altsandbunker 14, ei­ nen Kühlmischer 10 und einen Maukaltsandbunker 16. Durch Pfeile ist der Materialfluß angedeutet. Im Interesse der Übersichtlichkeit beschränkt sich die Darstellung nur auf die wesentlichen Aggregate. Diese umfassen jedoch auch Unterag­ gregate, die zeichnerisch nicht dargestellt, aber bei der Er­ läuterung der Funktionsweise der Anlage erwähnt werden.

Altsand, der von einer Auspackstelle einer Formanlage 12 kommt, gelangt über einen Poligonsieb zum Zwecke einer Knol­ lenabsonderung in einen vorgeschalteten Altsandbunker 14. Von dort wird er über eine Altsandwaage verwogen und kommt in ei­ nen Kühlmischer 10. In einer ersten Bearbeitungsphase wird eine Auffrischung des Altsandes durchgeführt, um die durch den Abguß verschlissenen Anteile zu ersetzen, und zusätzlich eine Kühlung vorgenommen. Dazu werden anhand von Modelldaten Komponenten ergänzt, um die verschlissenen Anteile als Men­ genvorgabe an eine Bindemittelwaage zu geben. Der Altsand kann somit chargenbezogen aufgefrischt werden. Außerdem wird über eine geeignete Eigenfeuchtemessung der Wasserbedarf un­ ter Berücksichtigung der nachfolgenden Kühlung ermittelt und die Mischung entsprechend aufgenetzt. Nach Abschluß des Mischvorganges beginnt die Kühlung.

Die Kühlung wird nach dem Prinzip der Verdunstungskühlung vorgenommen. Die Luftführung erfolgt über ein Gebläse und ei­ ne Absaugung. Durch Messung der vorhandenen Eigenfeuchte im Altsand sowie der Lufttemperaturen im Luftein- und -auslauf und der Luftfeuchte im Einlauf wird gezielt der Wasserbedarf für die Aufnetzung des Altsandes sowie für die Verdunstung proportional zum Aufnahmevermögen der Luft bestimmt. Durch die serielle Abfolge von Dosieren, Wasser Einbringen und Luft Einschalten zur Kühlung werden viele Staubanteile im Altsand gebunden und nicht mehr durch die Luft ausgetragen.

Nach Abschluß der Kühlung wird der Altsand vom Kühlmischer 10 in den Maukaltsandbunker 14 weitergeleitet. Nach einer Ver­ weilzeit wird dann eine zweite Bearbeitung im selben Kühlmi­ scher zum Zwecke der Endaufbereitung für die Formanlage vor­ genommen.

Beim Abruf von Formsand wird in einer zweiten Arbeitsphase der gemaukte Altsand über die gleiche Sandwaage in den Kühl­ mischer 10 dosiert. Dort wird weiteres Wasser zugegeben, um den Formsand auf den erforderlichen Feuchtewert zu bringen. Bedarfsweise können noch weitere Komponenten über die Binde­ mittelwaage zugegeben werden. Nach Ablauf einer minimal not­ wendigen Mischzeit wird dann ohne Kühlprozeß der Formsand zur Formanlage 12 geleitet. In der zweiten Phase wird keine Küh­ lung vorgenommen. Sobald der Kühlmischer 10 entleert ist, kann wieder die erste Phase mit der Voraufbereitung ablaufen. Durch den Chargenbetrieb ist der Kühlmischer 10 in der Lage, wechselweise als Station für die Voraufbereitung und für die Endaufbereitung zum Einsatz zu kommen.

Die erforderliche Steuerung sorgt dafür, die beiden Sandströ­ me getrennt zu halten. Je nach Füllstand in den einzelnen Altsandbunkern 14, 16 werden die Mengen aus den Bunkern gezo­ gen und entsprechend der Vorgaben verarbeitet.

Fig. 2 zeigt einen Prinzipschnitt durch einen Kühlmischer 10 nach der Erfindung. Der Kühlmischer 10 umfaßt einen Behälter, der einen Zulauf 18 und einen Ablauf 20 für Altsand, bezie­ hungsweise aufbereiteten oder voraufbereiteten Altsand, um­ faßt. Weiterhin können dem Mischbehälter Wasser aus einem Re­ servoir 22, sowie Bindemittel, insbesondere Bentonit aus ei­ nem Reservoir 24 und Kohlenstoff aus einem Reservoir 26 zuge­ führt werden. Ferner ist ein Lüftungsaggregat 28 vorhanden, das Luft zum Zwecke der Verdunstungskühlung durch den Misch­ behälter drückt. Diese Luft gelangt über einen Abzug 30 mit Wasserdampf angereichert ins Freie.

Um den Mischvorgang als auch den Kühlvorgang optimieren zu können, befindet sich innerhalb des Mischbehälters sowohl ein langsam laufendes Rührwerk 32 als auch ein schnell laufendes Verwirbelungswerk 34. Diese Aggregate werden zweckmäßig nach­ einander in Betrieb gesetzt, und zwar zunächst das Rührwerk 32 und anschließend das Verwirbelungswerk 34. Es ist auch möglich, daß nur das Verwirbelungswerk 34 an- und abgeschal­ tet wird, während das Rührwerk 32 sowohl während der Misch­ phase als auch während der Kühlphase in Betrieb ist. Es ist auch möglich, daß beide Aggregate kombiniert sind und bei­ spielsweise durch eine Änderung der Drehzahl oder eine Ände­ rung der Winkelanstellung der Rührarme umgeschaltet werden können.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Aufbereitung von Gießereisand bestehend aus einem Altsandbunker für bereits verwendeten Sand sowie Stationen einer Aufbereitungsanlage zum Kühlen, Voraufberei­ ten, Zwischenlagern und Endaufbereiten des Altsandes, dadurch gekennzeichnet, daß zum Voraufbereiten und Endaufbereiten ei­ ne Station als Kühlmischer (10) ausgebildet ist, dem eine Steuerung zugeordnet ist, welche chargenweise die Beladung des Kühlmischers (10) mit Altsand, die Behandlung im Kühlmi­ scher (10), die Entladung in einen Maukbunker (16) sowie kol­ lisionsfrei dazu die Beladung aus dem Maukbunker (16), die Behandlung im Kühlmischer (10) und die Entladung in eine For­ manlage (12) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ferner beim Voraufbereiten des Altsandes die bei einem vorangegangenen Abguß den Zusatz von verschlissenen Komponenten als auch optional von Wasser und die Mischung mit dem Altsand steuert und außerdem eine Kühlung des Altsandes, ein Verweilen des voraufbereiteten Altsandes in einem separa­ ten Maukaltsandbunker (16), eine Wasserzugabe oder weitere Wasserzugabe und optionale Zugabe von Bindemittelkomponenten zum gemaukten Altsand und eine Vermischung zum endaufbereite­ ten Formsand steuert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuerung das Kühlen des Altsandes durch Vermi­ schen mit Wasser und Durchblasen von Luft durch das Gemisch steuert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung den für die Verdunstungs­ kühlung benötigten Wasserbedarf durch Feuchte- und Tempera­ turmessung im Altsand und in der Luft ermittelt und anhand der ermittelten Werte berechnet und zudosiert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung die Menge einer Charge Alt­ sand bestimmt und die nach den vorangegangenen Einsätze ver­ schlissene Menge an Komponenten ermittelt und außerdem die für einen neuen Einsatz benötigte Menge an Bindemittelkompo­ nenten ermittelt und die Menge an verschlissenen Komponenten sowie die Menge an Bindemittelkomponenten im Verhältnis zur Menge der Charge Altsand zudosiert.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung im Falle einer Zugabe von Wasser dieses vor Mischen des Altsandes mit den zu ergänzen­ den Komponenten oder dem Bindemittelkomponenten zuführt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung die Ermittlung der Charge Altsand sowie der Komponenten und Bindemittelkomponenten durch Wiegen vornimmt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung die nach den vorangegange­ nen Einsätzen verschlissene Menge an Komponenten durch aus vorangegangenen Einsätzen ermittelten Modelldaten an Gußstü­ cken oder durch Messung der Verdünnung oder des Verschleißes der Komponenten im Altsand ermittelt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß der Kühlmischer (10) ein Mischwerk umfaßt, das kombiniert oder getrennt als Rühr- oder Knetwerk (32) und als Verwirbelungswerk (34) ausgebildet ist.