DE2414407A1 - Verfahren und vorrichtung zur kernherstellung fuer giessereizwecke im cold-boxverfahren - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Kernherstellung für Giessereizwecke im Cold-Box-Verfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kernherstellung für Gießereizwecke in Cold-Box-Verfahren, bei welchem der Katalysator über eine Dosiereinrichtung in eine Mischkammer eingegeben wird und dann von über ein Regelventil ebenfalls in die Mischkamner eingeführter Druckluft mit dieser vermischt dem Kern zur Begasung zugeleitet wird, wonach in einem nur mit Druckluft durchgeführten Blastakt der Kern durchgespült wird, sowie eine Vorrichtung zur .ausübung dieses Verfahrens.
• Für die Herstellung von Formteilen, d.h. Formaußenteilen und insbesondere Kernen, wird in weitem Umfang das Cold-Box-Verfahren angewendet, bei welchem der Formstoff ein Kunstharzbindemittel nebst einer Härterkomponente enthält. Diese beiden Komponenten härten zwar allein bereits aus, benötigen hierfür jedoch eine sehr lange aushärtezeit (über 24 Std.), die bei Zugabe einer bestimmten Menge eines Katalysators auf nur wenige Sekunden herabgesetzt werden kann.
• Bei den bisher bekannten Cold-Box-Verfahren wird eine Vorrichtung verwendet, in der eine Dosiereinrichtung in Zeit- oder Volumensteuerung die jeweilige Menge Katalysator dem angeschlossenen Behälter entnimmt und in eine Mischkammer eingibt, von wo aus sie mittels eines Treibgases über eine Schlauchleitung in das Kerngehäuse eingeleitet wird und den Rarn begast (Zeitstufe bzw, -takt I = Begasung). Hierauf wird über die gleiche Mischkammer und Schlauchleitung ein Spülgas in das Kerngehäuse elegeführt; das dann den Kern ausbiast (Zeitstufe II : Blasen).
• Diese Vorgänge können mit bekannten Steuergeräten so geregelt werden, daß nach Einstellung der jeweiligen Daten einer Serie (Dosiervolumen und erforderliche Zeiten für die Zeitstufen I und tI) die Ventilbetätigungen etc. automatisch erfolgen Die Taktzeiten selbst können im übrigen noch verkürzt werden, wenn zwischen Mischkammer und Kerngehäuse in die Schlauehlei: tung beheizte Verdampfer eingesetzt sind, die den gas- bzw.
• nebelförmigen Zustand des Begasungsgemischs bis zum Kern aufrechterhalten und eine Verflüssigung des Katalysatoranteils verhindern bzw. aufheben.
• Bei diesen Verfahren spielt es eine wesentliche Rolle, daß dem Kern beim Begasen keinerlei Feuchtigkeit zugeführt wird, da die Binderkomponenten und der Katalysator hygroskopisch sind und durch Feuchtigkeit in ihrer Struktur beeinträchtigt werden. Fin solches hat einerseits eine Veränderung, d.h Verschlechterung der, Kernfestigkeit zur Folge und bewirkt andrerseits einen ausfall von katalysatormengen, die durch Feuchtigkeit unwirksam werden und die durch eine entsprechende Uberdosierung kompensiert werden müssen.
• Wird daher Druckluft für das Verfahren verwendet, dann ist entweder deren vollkommene Trocknung vor Eintritt in die Mischkammer unbedingt erforderlich oder aber es müssen von vornherein beachtliche Übermengen an Katalysator sowie bestimmte Qualitätseinbußen bei den heftigen Kernen in Kauf genommen werden. In den meisten Fällen wird ein praktischer Kompromiß geschlossen: Die Druckluft wird durch wirtschaftlich tragbare Abscheider, Tablettentrockner etc. nur bis zu einem bestimmten Grad getrocknet und die verbleibende Restfeuchtigkeit wird durch Uberdosierung des Katalysators ausgeglichen, wonach die Kernqualität zwar nicht optimal, aber für viele Fälle durchaus noch befriedigend ist. Wo diese aber nicht ausreicht, mussen be Verwendung von Druckluft sehr teuere Kältetrockner eingesetzt werden, die - auch infolge des hohen Unterhaltungsauiwands - das Verfahren sehr kostspielig machen.
• Aus diesen Grund wurden bereits Verfahrensvarianten benutzt, bei denen anstelle von Druckluft andere Gase wie CG verwendet 2 werden, die mit Sicherheit frei von Feuchtigkeit sind. Diese Varianten erlauben zwar eine genaue Katalysatordosierung ohne Ubermengen und sie ermoglichen eine hohe Kernqualität, haben jedoch ihrerseits wieder den wirtschaftlichen Nachteil der hohen Kosten für das Gas, das im Dauerbetrieb - besonders auch in der Blasstufe - in beachtlich großen Mengen benötigt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Cold-Box-Verfahren so abzuändern, daß es unter Gewährleistung der jeweils erforderlichen Kernqualität mit dem in jedem Finzelfall geringstmöglichen aufwand durchgeführt werden kann.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst1 daß in die Mischkammer neben der Luftzufuhr mindestens eine Gaszufuhr über je ein zugehöriges Regelventil zusätzlich eingeleitet wird und alle Regelventile mittels Steuergeräten bekannter ist so betätigt werden1 daß die einzelnen Zufuhren in jeder Kombination zu-und miteinander in jeder Zeitstufe des Verfahrens wahlweise betrieben werden können. Die zusätzliche Gaszufuhren werden zweckmäßigerweise über eine Puferkammer und die Luftzufuhr über mindestens einen Trockner ihren Regelventilen zugeleitet.
• Eine besondere Verkürzung der Taktzeiten läßt sich dadurch erreichen, daß die die Mischkammer verlassenden Gase und Gemische einen Vorverdampfer durchsetzen, in welchem sie auf eine bestimmte, wählbare Temperatur erhitzt und verdampft werden. Bei der der Ausübung dieses Verfahrens dienenden Vorrichtung ist an die Mischkammer mindestens eine weitere über je ein zusätzliches Regelventil geführte Gasleitung angeschlossen und alle Regelventile sind an Steuergeräte angeschlossen, die sie in jeder Kombination zu- und miteinander in beliebig wählbaren Zeitstufeh wahlweise betätigen.
• Ein Husführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht und wird im folgenden näher beschrieben.
• Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäß erweiterten Vorrichtung und Fig. 2 ein Sammeldiagramm der zeitlichen Verfahrensabläufe verschiedener, erfindungsgemäß wählbarer Programme.
• Die Erfindung legt die Anwendung der bekannten Vorrichtung zugrunde, wie sie im unteren Bereich der Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Der Katalysator Kat wird hierbei aus seinem Behälter über ein Rückschlagventil von der Dosiereinrichtung D entnommen und dann im Begasungstakt über ein anderes Rückschlagventil und bevorzugt über einen Zerstäuber in die Mischkammer M eingegeben. Zugleich wird während des Begasungstakts das in der Luftzufuhr angeordnete Regelventil RV1 geöffnet und ebenfalls über ein Rückschlagventil Druckluft in die Mischkammer M eingeführt, die dann sich als Treibgas mit dem Katalysator Kat mischt und diesen über die Schlauchleitung in den Kern treibt. Die Druckluft wird zweckmäßigerweise in der schon erwähnten, relativ bil]igen Art mittels ..bscheider A unf Tablettentrockner T o.dgl. bis zu einem gewissen Grad getrocknet. In der Schlauchleitung kann vor Eintritt in das Kerngehäuse das Gemisch über einen Hduptverdampfer HV geleitet werden, wo es erhitzt und verdampft wird, so daß die etwaige Verflüssigung der Katalysatoranteile aufgehoben wird.
• Diese Teile der Vorrichtung entsprechen den bisher bekannten ausführungen, wobei auch in der ebenfalls schon bekannten Variante CG2 anstelle der Druckluft - ohne sonstige Systemänderung - verwendet werden kann.
• Die Erfindung sieht hierzu nun eine Erweiterung vor dergestalt, dat mindestens ein weiteres Gaszufuhrsystem angeordnet wird, das ebenfalls in die Mischkammer M mündet, so daß neben ender beibehaltenen Luftzufuhr auch eine Zufuhr von CO2 über ein zugehöriges, zusätzliches Regelventil RV2 möglich ist.
• Diese Zufuhr kann an einer Ct-Hausleitung o.dgl. oder an auswechselbaren Flaschen angeschlossen werden. Zweckmäßig ist es, wenn die Gaszufuhr über Je eine Pufferkammer P erfolgt, wie sie aus den verschiedenen Gebieten schon bekannt ist. Die Einleitung in die Mischkammer M kann über ein Rückschlagventil direkt erfolgen, wie es in der schematischen Zeichnung Fig. 1 dargestellt ist; es steht dem natürlich nichts im Wege, die Finleitung so vorzunehmen, daß z.B. die Luft- und die CG2 Leitungen hinter den Regelventilen RVl,RV2 zusammengeschlossen und danach über einen gemeinschaftlichen Anschluß in die Mischkammer X münden.
• Von besonderem Vorteil ist es, wenn hinter die Mischkammer M noch vor Eintritt in die zum Kern führende Schlauchleitung ein Vorverdampfer VV angeordnet ist, der das Gemisch erhitzt wie der Hauptverdampfer HV, wodurch die Taktzeiten noch weiter verkürzt werden können. Die Leitung zwischen Mischkammer M und Vorderdampfer VV muß dabei in jedem Fall isoliert sein -noch zweckmäßiger ist es, wenn der gesamte Vorverdampfer VV einschl. seiner Verbindungsleitung zur Mischkammer M gegen alle anderen Bauteile der Vorrichtung durch eine Isolierung Is abgeschirmt ist.
• Die Steuerung der erfindungsgemäß erweiterten Vorrichtung wird nach der Erfindung durch ein oder mehrere zusätzliche Steuergeräte ergänzt, welche den wechselweisen, ggfs. auch gleichzeitigen Betrieb der Regelventile RV1 und RV2 in wählbauen Einstellungen ernöglicht. Es sind dann u.a. Verfahrensvarianten Foglich, wie sie als bevorzugte Programme in Fig. 2 diagrammatisch zusammengestellt sind: (a) nur mit Luft als Treib- und als Spülgas betrieben; Offnung des RV1 vom Beginn der Begasung bis zum Ende der Blasstufe; RV2 für die OG2-Zufuhr bleibt ständig geschlossen; (b) das Begasen erfolgt über RV2 mittels 002 als Treibgas; nach Ende des Begasungstakts umschalten von RV2 auf RV1 und Durchführen der Blasstufe mit Luft als Spülgas; (c) RV1 für Luftzufuhr ständig geschlossen; Verwendung von Co sowohl als Trelb- wie auch als Spülgas über während 2 beider Zeitstufen Begasen und Blasen ständig offenem RV2: Wenn die Vorrichtung mit einem Vorverdampfer VV ausgerüstet ist, können die Arbeitstakte bei CO -Begasung weiter verkürzt werden. Die Katalysatoreingabe in die Mischkammer M kann schon in der jeweiligen Arbeitspause vor Beginn des Begasungstakts, ggfs. diesen auch überschneidend erfolgen. Dies ergibt die Programmvarianten: (b') in der Pause (beide Regelventile RV1 und RV2 sind geschlossen) Beginn der Katalysatoreingabe, dann Begasung mit CO2 über offenes RV2, daran anschließend Wechsel von RV2 auf RV1 und Blasstufe mittels Druckluft; (c') Katalysatoreingabe beginnend in der Pause wie bei b', dann jedoch beide Zeitstufen Begasen und Blasen ständig mit offenem RV2 und nur mit Cc gefahren; Luftzufuhr RV1 2 ständig abgeschaltet.
• Für besondere Fälle, aus chemischen Gründen und dgl. kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne ochwierigkeit auch ein Mischen von CQ2 mit Druckluft oder die hinwendung zusätzlicher Gase vorsehen. Die konstruktives elek-trisch-elektronische oder pneumatische Ausbildung der für die Programmsteuerung anzuwendenden Schaltelemente bedarf hier keiner Erörterung, da geeignete Bauteile bereits im Handel sind.
• Die Erfindung bietet den Vorteil, daß dem Benutzer die Möglichkei-t gegeben wird, die unter den wechselnden Bedingungen der örtlichen Gegebenheiten und der gießereitechnischen Forderungen für jeden Einzelfall jeweils wirtschaftlichsten Verfahrensvarianten zu wählen. Bei geringeren Anforderungen an die Kernqualität, für die der durch Tablettentrockner T o.dgl. erzielbareTrockenheitsgrad der Luft ausreicht. kann die billigste Variante nach Programm (a) mit reinem Druckluftbetrieb gewählt werden. Bei höheren Ansprüchen ist die Variante nach Programm (b) zweckmäßig. bei welcher die Begasung mit absolut trockenem CO2 - ggfs. auch eines anderen Gases - erfolgt, während für das Blasen Druckluft verwendet wird, so daß die Kosten für den höheren Gasverbrauch eingespart werden können. Für höchste Ansprüche käme dann erst das programm (c) mit reinem OC2-Betrieb in Frage.
• Die Anordnung des Vorverdampfers VV ermöglicht die ,anwendung der Programme (b) oder (c') mit besonders kurzen Taktzeiten.
• In vielen Fällen kann es auch von Vorteil sein, wenn die Gase (Luft. ce .ura,)Vor Eintritt in ihr zugehöriges Regelventil RV1, RV} erwärmt oder erhitzt werden. Hierzu sieht die Erfindung vor. die Zufuhrleitungen wahlweise über je einen oder einen gemeinschaftlichen Durchlauferhitzer DE zu führen. der dann ggfs. wie der Vorverdampfer VV isoliert sein kann. Diese und weitere Kombinationsprogramme liegen in freier Wahl des Benutzers und ermöglichen die Umgehung der sehr teueren Kältetrocknung sowie die Vermeidung der teuereren Gase dortw wo sie keinen zusätzlichen Nutzen bieten.

Claims (9)

P a t- e n t a n s p- r ü c h e

1./ Verfahren zur Kernherstellung für Gießereizwecke im Cold-Box-Ve-r-fahren,-bei welchem der Katalysator über eine Dosiereinrichtung in. eine Mischkammer eingegeben wird und dann von über ein Regelventil (RV1) ebenfalls in die Mischkammer ein-.geführter Druckluft mit dieser vermischt dem Kern zur Begasung zugeleitet wird,-wonach in einem nur mit Druckluft durchgeführten Blastakt der Kern durchgespült wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Mischkammer (M) neben der Druckluftzufuhr mindestens eine Gaszufuhr (CO2) über je ein zugehöriges Regelventil (RV2) zusätzlich eingeleitet wird und ale Retelventile (RV1, RV2) mittels Steuergeräten bekannter-Art so- betä-tigt werden. daß die einzelnen Zufuhren in jeder -Kombination zu- -und miteinander in jeder Zeitstufe des Ver.

fah-r-ens wahlweise betrieben werden können.

2./ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr (CO2) über eine Pufferkammer (P) und die Luftzufuhr über mindestens einen Trockner (T) ihrem Regelventil (RV1, RV2) zugeleitet wird.

3./ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Zufuhren (Luft, Cc2) ) vor Eintritt in die Mischkammer (M) erhitzt wird.

4./ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mischkammer (U1) verlassenden Gase und Gemische (Luft, 002 Kat) einen Vorverdampfer (VV) durchsetzen, in welchem sie auf eine wählbare Temperatur erhitzt und verdampft werden.

5./ Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der iinsprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß an die Mischkammer (M) neben der. Luftleitung mindestens eine zusätzliche Gasleitung (C02) über je ein zusätzliches Regelventil (RV2) angeschlossen ist und alle Regelventile (RVl1RV2) an Steuergeräte angeschlossen sind, die sie in jeder Kombination zu-und miteinander in beliebig wählbaren Zeitstufen wahlweise betätigen.

6./ Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Gasleitungen (CO2) vor Eintritt in die ihnen zugeordneten Regelventile (RV2) über Je eine Pufferkammer (P) geführt sind.

7./ Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Leitungen (Luft, CO2) über einen der Mischkammer (M) vorgesetzten Durchlauferhitzer (DE) geführt ist.

8./ Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet. daß der Durchlauferhitzer (DE) gegen die übrigen Teile der Vorrichtung isloliert ist.

9./ Vorrichtung-nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischkammer (M) über eine isolierte Leitung ein die aus ihr austretenden Gase und Gemische (Luft, CO2, Kat) auf eine wählbare Temperatur erhitzender Vorverdampfer (VV) nachgeschaltet ist.

10-./ Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der~vorterdampfet (VV) durch eine Isolierung (Is) gegen alle übrigen Bauteile der Vorrichtung abgeschirmt ist.

L e e r s e i t e