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Vorrichtung zum Vernebeln von Katalysator Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Vernebeln von Katalysator, der dem Aushärten von aus Formsand,
härtbarer Kunststoffmasse und Härter bestehenden, Giessereizwecken dienenden Kernen
oder Sandformen dient.
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Diese Art der Herstellung von Sandformen und Kernen wird als Cold-Box-Verfahren
bezeichnet und sieht vor, Kern- oder Formsand mit einer Polyesterharz-Kunststoffmasse
unter Zusatz einer geeigneten Menge Isocyanat als Harter zu mischen und diese Mischung
in eine geeignete Form zur Bildung des herzustellenden Kernes oder der Sandform
einzubringen und nach Schließen der Form das Polyesterharz durch Einleiten eines
vernebelten Katalysators auszuhärten. Der Katalysator nebel durchströmt hierbei
die Poren des auszuhartenden Gegenstandes, so daß dieser über sein gesamtes Volumen
ausgehartet wird.
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Bei den bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art erfolgt
das Vernebeln des Katalysators mittels einer Venturi-Düse, durch die Luft mit hoher
Geschwindigkeit hindurchgeleitet wird, die die aus einem feinen Kanal austretende
Katalysatorflüssigkeit vernebelt und durch den Innenraum der Form hindurchführt.
Mit einer derartigen Vernebelungsvorrichtung läßt sich keine optimale Vernebelung
und auch keine sehr präzise Dosierung des Katalysators erzielen, so daß mit erheblich
größeren Katalysatormengen gearbeitet werden muß, als an sich zur Aushärtung erforderlich
wäre, was unwirtschaftlich ist und auch sonstige Nachteile mit sich bringt. So ist
der Katalysator giftig und seine Unschädlichmachung ist umso leichter, je sparsamer
er eingesetzt wird.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, mit geringeren Mengen an Katalysatorflüssigkeit
arbeiten zu können und
insbesondere auch besonders günstige Tröpfchengrößen
des den Katalysatornebel bildenden Aerosols zu erzielen.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Vernebelungsvorrichtung der eingangs
genannten Art vorgesehen, daß sie zum Vernebeln der Katalysatorflüssigkeit ein Filtersystem
aufweist, durch das die zu vernebelnde Katalysatorflüssigkeit mittels eines Gases
hindurchleitbar ist, und daß das Filtersystem eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung
aufeinanderfolgenden Filterschichten unterschiedlicher Feinheit der Durchgänge aufweist,
wobei die Feinheit von Filterschicht zu Filterschicht in Strömungsrich.-tung zunimmt
und die in Strömungsrichtung letzte Filterschicht so enge Durchgänge aufweist, daß
die aus dieser Filterschic>t austretende Katalysatorflüssigkeit als Nebel vorliegt.
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Die Filterschichten können zweckmaßig unmittelbar aneinander angrenzen.
In den einzelnen Filterschichten wird die Katalysatorflüssigkeit von Filterschicht
zu Filterschicht stärker unterteilt und tritt aus der in Strömungsrichtung letzten
Filterschicht dann als Aerosol aus, dessen maximale Tröpfchengröße durch die Größe
der Durchgänge dieser Filterschicht bestimmt ist. Mittels dieser Vernebelungsvorrichtung
erzeugter Katalysatornebel ermöglicht mit verhältnismäßig geringe, genau dosierbaren
Katalysatormengen zu arbeiten und beeinflußt auch das Ausharten des zu härtenden
Gegenstandes günstig.
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Ferner wird infolge der geringeren Katalysatormengen die Unschädlichmachung
des Katalysators hzw. ggf. seine wiederge winnung nach Verlassen der Form erleichtert
und verbilligt.
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Die erfindungsgemäße Vernebelungsvorrichtung erlaubt auch die Anwendung
höherer Strömungsgeschwindigkeiten des die auszutauschende Masse durchströmenden
Ratalysatornebels und verkürzt so auch den Aushärtungsvorgang.
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Der Katalysator kann in an sich bekannter Weise ein Amin-Katalysator
sein, beispielsweise Triathylamin.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt an einem Beispiel eine eine erfindungsgemäße Vernebelungsvorrichtung
aufweisende Einrichtung zur Herstellung von Kernen im Cold-Box-Verfahren in schematischer
Darstellung, Fig. 2 zeigt einen Langsschnitt durch ein Ausführungsheispiel der Vernehelungsvorrichtung
der Fig. 1.
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Bei dem Cold-Box-Verfahren kann die flüssige, dem Kernsand oder Formsand
heizumischende Kunststoffmasse Polyesterharz und der llrter Isocyanat sein. Als
Katalysator zur Herbeiführung des Hertungsvorganges kann Triathylamin vorgesehen
sein.
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Insoweit ist dieses Verfahren bekannt und wird in der Praxis bereits
durchgeführt.
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Die dargestellte Einrichtung kann zweckmäßig mittels eines nicht näher
dargestellten Programmschaltwerkes durch zeitgesteuertes
Öffnen
und Schliessen der verschiedenen lrentile automatisch gesteuert werden.
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Das in flüssigem Zustand befindliche Triäthylamin wird durch einen
Einfüllstutzen 10 in einen Vorratsbehälter 11 eingefüllt.
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Als Treibgas für das in dem Behalter 11 befindliche vriathylamin kann
in einem eigenen Vorratsbehalter 12 unter Druck stehender Stickstoff verwendet werden,
dessen Druck bei Zuleiten zu dem Behälter 11 mittels eines Druckminderventils 13
auf beispielsweise 1,5 atü reduziert wird. Der Zufluss von Treibgas kann mittels
eines Wegeventils 14 abgesperrt werden.
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Zur Volumendosierung der Katalysatorflüssigkeit wird sie aus dem Vorratsbehälter
11 durch das Treibgas durch ein dem Offnen und Absperren der Treibgaszufuhr dienendes
agnetventil 15, ein Nadelregulierventil 16 und ein Rückschlagventil 17 hindurch
bei abgesperrtem Magnetventil 19 in ein meßrohr rO eingedrückt, das außer dem Zu-
und Ahlaufanschluß für die Katalysatorflüssigkeit auch einen Zuflußanschluß für
Druckluft hat, die durch einen Lufttrockner 21, ein Druckminderventil 22, ein dem
Öffnen und Absperren des Druckluftzuflusses dienendes Magnetventil 23 und ein Rückschlagventil
24 hindurch in das Meßrohr 20 eingeleitet werden kann und außer zur Förderung der
Katalysatorflüssigkeit in eine Vernehelungsvorrichtung 27 auch als Trägergas für
die vernehelte Katalysatorflüssigkeit und als Spülluft dient, wie weiter unten noch
näher erläutert wird.
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Dem Magnetventil 19 ist über die Leitung 25 die s7ernebelunasvorrichtung
27 nachgeschaltet, die den durch die Druckluft zugeführten flüssigen Katalysator
vernebelt, d. h. ihn in ein Aerosol überführt.
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Fig. 2 zeigt eine Vernehelungsvorrichtung 27 in langsgeschnittener
Darstellung. Sie weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehause 40 mit an den einander
entgegengesetzten Stirnseiten angeordneten Zu- und Abflußstutzen 41, 42 auf. In
dem Gehause sind in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Filterschichten
43 bis 46 unterschiedlicher Feinheit übereinander mit einer gelochten Stützplatte
47 angeordnet, und schließen unmittelbar /einander an, so daß sie einen kompakten
Körper bilden. Jede Filterschicht hat Durchgänge, die porenförmig oder dergleichen
sind, wobei in Strömungsrichtung von oben nach unten die Feinheit der Durchgänge
der einzelnen Filterschichten von Filterschicht zu Filterschicht zunimmt. Die Filterschichten
43 und 44 können zweckmäßig aus Metallsieben, ttetallspanen, Drahtgewebe oder dergleichen
mit verhaltnismäßig weiten Durchgangen bestehen, wobei jedoch die Feinheit der Durchgänge
wie heschrieben von Schicht zu Schicht zunimmt. Die Filterschicht 45 besteht aus
grobkörnigem Sintermetall einer Korngröße von vorzugsweise 0,4 bis n,8 Millimetern.
Die letzte Filterschicht 46 kann vorteilhaft aus einem Mikro-Papierfilter oder in
der Wirkung gleichwertigen Geweben, Keramik filtern oder dergleichen bestehen, deren
Durchgänge ungefahr 0,005 bis 0,01 mm lichte Weite haben.
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Die Filterschichten 43 - 45 können mit Vorteil folgende Durchgangsweiten
haben: Filterschicht 43 ca. 0,5-2 mm, Filterschicht 44 ca. 0,3 bis 0,6 mm und Filterschicht
45 ca. 0,2 bis 0,3 mm.
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Das Volumen des Innenraumes des Gehäuses 40 kann in diesemsbevorzugten
AusführungsbeispieI beispielsweise zweckmäßig ein bis zwei Liter hetragen und ist
wesentlich größer, vorzugweise
vielfach größer als das Volumen der
bei einem einzelnen Behandlungsvorgang zu vernebelnden Katalysatorflüssigkeit so
daß die die Katalysatorflüssigkeit zuführende und nachströmende Druckluft gleichzeitig
mit ihr durch die Filterschichten hindurchströmt und sie mit hindurchreißt, wodurch
die Katalysatorflüssigkeit vernebelt wird.
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Der Ausgang der Vernebelungsvorrichtung 27 ist an einen Begasungskopf
29 angeschlossen, der mittels einer hydraulischen oder pneumatischen Zylinder-Kolben-Einheit
30 luftdicht an eine mehrteilige Form 31 anschließbar ist, deren Innenraum der Gestalt
des herzustellenden Kernes oder der herzustellenden Sandform entspricht und der
mit dem auszuhärtenden Gemisch gefüllt wird. Die mit der Vernebelungsvorrichtung
27 kommunizierenden Kanäle des Begasungskopfes 29 kommunizieren bei angedrücktem
Begasungskopf auch mit dem Innenraum der Form 31, um den vernebelten und von der
Druckluft mitgeführten Katalysator in diesen Innenraum einzuleiten.
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An der von dem Begasungskopf 29 abgewendeten Seite der Forn 31 ist
ein Rücklaufanschluß 32 luftdicht angeschlossen, der Durchgangskanäle aufweist,
die mit dem Innenraum der Form ebenfalls kommunizieren, so daß der Katalysatornebel
die in der Form befindliche, zu härtende Masse kontinuierlich durchströmen kann
und über den Rücklaufanschluß 32 iiber eine angeschlossene Leitung entsprechend
kontinuierlich einem Ionenalustauscher 33 zugeleitet werden kann, der die in AerosolEorm
vorliegende Katalysatorflüssigkeit aus dem sie mitführenden Trägergas durch chemische
Bindung des Aerosols befreit, worauf das'Trägergas, hier Luft, nach oben aus dem
Ionenaustauscher in die Außenatmosphäre ausströmt.
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Der Verfahrensablauf der dargestellten Einrichtung ist wie folgt:
Zuerst wird bei geschlossenen Magnetventilen 19 und 23 das Magnetventil 15 mittels
einer selbsttätigen Zeitschaltvorrichtung für eine eingestellte Zeit geöffnet, wodurch
Katalysatorflüssigkeit in genau dosierter Menge durch das Nadeldrosselventil 16
hindurch in das Meßrohr 2O einströmt. Im allgemeinen genügen für einen Härtevorgang
je nach dem Volumen der auszuhärtenden Masse 1 - 20 ccm Katalysatorflüssigkeit.
Sollte aus irgendwelchen Gründen eine unzulassig große Menge an Triäthylamin in
das Meßrohr einströmen, so wird eine Uberdosierung und ein Einfließen des Triäthylamin
in die Leitung 34 durch das Rückschlagventil 24 verhindert.
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Nach Ablauf der eingestellten Dosierungszeit wird mittels des Programmschaltwerkes
das Ventil 15 geschlossen und die Magnetventile 23 und 19 gleichzeitig geöffnet.
Die über den Lufttrockner 21 und das Druckminderventil 22 zuströmende Druckluft
drückt die Katalysatorflüssigkeit über die Leitung 25 in die Vernebelungsvorrichtung
27, wo sie vernebelt wird und so in die die Vernebelungsvorrichtung gleichzeitig
durchströmende Druckluft in Form von feinen Tröpfchen gelangt, so daß sich ein Aerosol
bildet, dessen Trägergas die Druckluft ist. Anschließend wird dieses aerosolhaltige
Gas über die Leitung 35 und den Begasungskopf 29 in die Form 31 und nach Durchströmen
der in der Form befindlichen, auszubärtenden Masse über den Rücklaufanschluß 32
und die Leitung 36 in den Ionenaustauscher eingeleitet und hier von dem Katalysator
befreit. Durch das Hindurch leiten des Katalysatornebels durch die in der Form 31
befindliche
Masse wird diese in wenigen Sekunden ausgehärtet, wobei anschließend noch eine bestimmte
Zeit weiter Druckluft, die keinen Katalysator mehr enthält, als Spülluft durch die
in der Form befindliche Masse hindurchgeleitet wird.
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Der Verbrauch an Druckluft betragt im allgemeinen einige Liter.
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Der Behandlungsvorgang wird durch Schliessen der Magnetventile 19
und 23 beendet. Nach Schließen dieser Magnetventile wird die Form 31 unter vorangehender
Abnahme des Begasungskopfes 29 und des Rücklaufanschlußes 32 geöffnet und der ausgehärtete
Gegenstand herausgenommen.