DE2608775C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Formmassenmischung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

6. Vorric'ftung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hämmer (15) einander überlappend längs der Mittelwelle (14) derart angeordnet sind, daß sie die gesamte Innenfläche des Troges (16) bei der Rotation der genannten Welle überstreichen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hämmer (15) auf einer Schraubenlinie angeordnet sind, die die zu eh,er dünnen Schicht ausgebreitete Masse von dem Einlaß zu dem Auslaß des Troges (16) leitet

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zylindrischen Mittelwelle (14) gleich dem halben Innendurchmesser des zylindrischen Troges (16) bei horizontaler Achse ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Formmassenmischung, die eine körnige und/oder pulverförmige Charge und eine Komponente als System von Bindemittel und Härter enthält

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die kontinuierliche Herstellung einer Mischung, ausgehend von einem insbesondere in der Formerei für die Herstellung von Formen und Kernen verwendeten Sand, einem feuerfesten Material oder einem Schleifmittel, einem Marmorstaub, einem Kies oder einem beliebigen anderen Baustoff, wobei das genannte Material die Form von Körnern von einigen Millimetern oder einigen zehn

so Millimetern Größe hat und von einem mineralischen oder einem organischen Bindemittel zusammengehalten wird.

Es ist bekannt, daß man vor allem im Gießereiweseni auf die Herstellung von Mischungen aus Formmasse angewiesen ist, die aus Körnern oder Stücken einer inerten Charge (Sand) bestehen, die von einem Bindemittel zusammengehalten werden, das dem Sand seine Bildsamkeit verleiht, d. h. die Fähigkeit vermittelt, unter Druckausübung eine Form anzunehmen und zu behalten. Ferner wird ein Härtungsmittel zugefügt, das die Verfestigung des Bindemittels bewirkt.

Diese Mischungen aus Sand, Bindemittel und Härter sind im allgemeinen selbsthärtend, wenn man die Temperatur erhöht; in bestimmten Fällen findet Selbsthärtung bei Raumtemperatur statt, wenn einem sauren Härtungsmittel ein Kunstharz zugefügt wird.

Es sind Anordnungen bekannt (FR-PS 20 33 644), die mit zwei üblichen hintereinandergeschalteten Stetigmischern mit langsam laufender Schnecke ausgerüstet sind. Das Härtungsmittel wird in der Mitte des ersten Stetigmischers eingeführt, damit dort mit der Charge ein Vorgemisch gebildet werden kann, das dann bis an den zweiten Stetigmischer geführt wird, in dessen Innerem eine Einlaßöffnung für das Bindemittel vorgesehen ist. Die fertige, aus Vorgemisch und Bindemittel bestehende Mischung wird im Inneren dieses zweiten Stetigmischers hergestellt. Da es sich bei den verwendeten beiden Mischern um Geräte handelt, in denen sich die gemischten Substanzen nur sehr langsam fortbewegen, kommt es häufig vor, daß am Ende des zweiten Mischers eine Teilpolimerisation des Bindemittels stattgefunden hait, denn die Kontaktzeit zwischen Härter und Bindemittel ist so lang gewesen, daß eine derartige Verfestigung bereits hat einsetzen können. Wenn nicht die gesamte

vermischte Masse die Schnecke des zweiten Stetigmischers ausreichend schnell hat passieren können, bevor sie teilweise erhärtet war, entsteht einerseits ein Formsand minderer Qualität, dessen mechanische Eigenschaften sich um etwa 20% verschlechtert haben, und andererseits besteht vor allem die Gefahr, daß der Mischer Schaden erleidet, wenn er nicht sofort gesäubert wird.

Außerdem sind Kneter üblicher Bauart mit langsam laufender Schnecke bekannt, denen eine Dosierschnecke nachgeschaltet ist, auf die wiederum ein Scheibenkneter mit kegelstumpfförmigem Trog und vertikaler Achse folgt, an der Scheiben angebracht sind, die die zu mischende Masse durchmischen und die zu einer schnelleren Bewegung angetrieben werden als die Schnecke des ersten Kneters. Im ersten Kneter erfolgt eine Teilvermischung des Sandes mit einer der beiden Komponenten des Bindemittel-Härter-Systems, wobei die beiden genannten Substanzen dosiert zugegeben werden. Danach wird dieses Teilgemisch, durch die Zwischenschnecke dosiert, in den die Anlage abschließenden Mischer mit vertikaler Achse zugleich mit der zweiten Komponente des Bindemittel-Harter-Systems, ebenfalls dosiert, eingeführt Die endgültige Mischung entsteht mittels Durchmischens der Masse im Inneren des von dem abschließenden kegelstumpfförmigen Trog gebildeten abgeschlossenen Raumes. Wenn eine homogene Mischung erreicht ist, wird die Entleerungsöffnung dieses letzten Troges geöffnet und das homogene Gemisch sofort an den Verwendungsplatz gefördert.

Die bekannte Anordnung arbeitet diskontinuierlich; es läßt sich mit ihr bei jedem einzelnen Arbeitszyklus nur ein Volumen homogener Mischung herstellen, das auf den nutzbaren Innenraum des abschließenden kegelstumpfförmigen Troges begrenzt ist, d. h. zum Beispiel auf 101.

Es sind ferner Anlagen bekannt (»Fascold«-Geräte der Firma BAKER-PERKINS LIMITED oder »Pacemaster«-Gerät der Firma FORDATH LIMITED), die aus zwei üblichen Stetigmischern mit lang??m laufender Schnecke bestehen, die parallel arbeilen und beide als Zulieferer für einen SchneHkneter mit ver:ika!er Achse dienen. In jedem der beiden Stetigmischer mi. langsam laufender Schnecke wird kontinuierlich ein Vorgemisch hergestellt, das im einen Fall aus Sand und Bindemittel und im anderen Fall aus Sand und Härter besteht. Am Ausgang der langsam laufenden Kneter werden die beiden getrennt hergestellten homogenen Mischungen in das Innere des Schnellkneters überführt und dort miteinander in Kontakt gebracht; hier wird die endgültige Mischung hergestellt Die Anlagen der angegebenen Art ermöglichen die Herstellung der fertigen Mischung entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich. Diese Anlagen weisen folgenden Nachteil auf: die beiden hergestellten Vorgemische bilden zwei Massen, die zu umfangreich sind, als daß sie in ausreichend kurzer Zeit im Inneren des abschließenden Schnellkneters mit vertikaler Achse innig miteinander vermischt werden könnten.

Ferner sind Anlagen bekannt (»Quick-set«-Gerät der Firma SAPIC, das »Sand-Turb-Gerät der Firma STRONG-SCOTT, das einen SchneHkneter mit horizontaler Achse aufweist, die Geräte »Celecta-Flo« und »Centri-FIo« der Firma CE-CAST, bei denen Kneter mit horizontaler Achse bzw. vertikaler Achse vorgesehen sind), bei denen am Schluß ein SchneHkneter mit horizontaler oder vertikaler Achse vorgesehen ist, wobei Härter und Bindemittel gegenüber der Eintrittszone der Charge gleichzeitig zugegeben werden können. In diesem Falle wird kein Vorgemisch hergestellt, die endgültige Mischung Sand, Bindemittel und Härter wird vielmehr in einer einzigen Arbeitsstufe über die Gesamtlänge des Schneükneters gebildet.

Diese bekannten Anlagen haben folgenden gemeinsamen Nachteil: da Härter und Bindemittel gleichzeitig eingeleitet werden, reagiert der Härter mit dem Bindemittel, bevor er mit dem Sand innig vermischt ist; in zahlreichen Zonen, in denen der Härter lokal und heftig mit dem Bindemittel reagiert hat, wird ein großer Teil des eingeführten Bindemittels unwirksam gemacht In derartigen Anlagen muß daher mit einem Überschuß an Bindemittel gearbeitet werden. Bei solchen Substanzen handelt is sich aber in den meisten Fällen um kostspielige Kunstharze. Daher besteht größeres Interesse an einer Arbeitsweise, bei der keine größeren Bindemittelmengen benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, zur kontinuierlichen Herstellung einer Mischung, wobei die Mischung im Zeitpunkt ihrer Abgabe keine polymerisierien Anteile enthält, an keine Grenzen hinsichtlich des Mischungsvolumens gebunden ist, vollkommen homogen ist, eine erhebliche Herabsetzung des Bindemittelverbrauchs erlaubt und zu jedem Zeitpunkt nur eine kleine Chargenmenge auf einmal mischt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Bindemittel mit dem Härter nur während der Durchführung der abschließenden Vermischung für einen Zeitraum von einer bis zu drei Sekunden in Kontakt tritt, wenn das Vorgemisch mit der zweiten Komponente des Bindemittel-Härter-Systems im Inneren des Dünnschichtkneters durchgemischt wird. Die fertige Mischung wird dann sofort kontinuierlich bis an ihren Verwendungsplatz geführt. Die Zeitspanne von einer bis zu drei Sekunden ist zu kurz, als daß eine Polymerisation des Bindemittels eintreten könnte.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine kontinuierliche Arbeitsweise: Wenn die jeweiligen Mengen von inerter Charge, Bindemittel und Härter je nach der herzustellenden fertigen Mischung festgesetzt sind, werden die genauen Mengen kontinuierlich zugeführt, weil der Kneter mit einer dünnen Schicht aus diesen drei Bestandteilen arbeitet (beispielsweise Vormischung aus Charge und Härter eii.erseits und Bindemittel andererseits), was auch einschließt, daß der Dünnschichtkneter kontinuierlich arbeitet. Ferner ist das sekundlich von dem letzten Kneter ausgegebene Formmassenvolumen genau bekannt, weil die drei Bestandteile der herzustellenden Mischung in dosierten Mengen in die Vorrichtung eingeführt werden. Infolgedessen ist das Volun.-en einer Mischung aus genau bekannten Anteilen auf ein Volumen, um eine Gießform oder einen Gießkern zu füllen, nicht begrenzt: man braucht die Vorrichtung nur während einer genau bestimmten Zeit arbeiten zu lassen und erhält am Ausgang c?2s letzten Kneters eine kontinuierlich gelieferte homogene Mischung von genau bekanntem Volumen zur Füllung des Holraums einer Form oder eines Kerns, dessen zu füllendes nutzbares Volumen die Bestimmung der Arbeitszeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch eine einfache Rechnung erlaubt.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine sofortige Anpassung nach Maßgabe der herzustellenden

fertigen Mischung. Die in jedem Augenblick in dem Dünnschichtkneter enthaltene Menge ist klein, weil die hergestellte Mischung im Inneren dieses Kneters als dünne Schicht an der inneren Oberfläche des Troges fortschreitet. Der Kneter arbeitet trägheitslos, und jede Änderung des Anteils einer der Komponenten kommt sofort in einer Änderung der Zusammensetzung der von dem Kneter abgegebenen homogenen Mischung zum Ausdruck. Infolgedessen ist es, nachdem eine Mischung mit genau bestimmten Anteilen von Charge, Bindemittel und Härter von dem Kneter ausgegeben wird, immer möglich, durch bloßes Ändern der Dosierung von mindestens einer der drei erwähnten Komponenten eine andere homogene Mischung zur Füllung einer anderen Form oder eines anderen Kerns herzustellen. Dieser Änderungsvorgang läuft ebenfalls kontinuierlich ab. Es ist beispielsweise möglich, die Füllung einer Form mit einer bindemittelreichen Mischung einzuleiten und dann die ic, Füllung mit einer bindemittelarmen Mischung abzuschließen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine derartige Arbeitsweise, ohne daß der Kneter angehalten werden muß.

Sind die Massen der Vormischung einerseits und der zweiten Komponente des Bindemittel-Härter-Systems andererseits, die innerhalb einer kurzen Zeit im Inneren des Dünnschichtkneters miteinander vermischt werden sollen, klein, ergeben sich keine Schwierigkeiten sie zu mischen, und infolgedessen ist die erhaltene fertige Mischung selbst homogen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Vormischung zwischen der inerten Charge und dem Härter erfolgen. Daher ist die aus Charge und Härter hergestellte Vormischung homogen, d. h. daß in keiner Zone dieser Vormischung eine Härtermenge anzutreffen ist, die so groß ist, daß sie unter Zerstörung der Vormischung mit dem anschließend in dünner Schicht untermischten Bindemittel reagieren könnte.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bestehend aus einem Vormischer und einem nachgeschalteten Dünnschichtkneter mit horizontaler Achse;

Fi g. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung bestehend aus einem üblichen Vormischer und einem nachgeschalteten Dünnschichtkneter mit Kegeistumpftrog und vertikal stehender Achse;

Fig.3 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung, bestehend aus zwei hintereinandergeschaltetcn Dünnschichtknetern;

Fig.4 eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung, besteheiK? aus einem einzigen Dünnschichtkneter mit horizontaler Achse, in dessen Innerem die Herstellung der Vormischung von Sand und Härter in der stromauf gelegenen Hälfte und die abschließende Mischung der Vormischung und des Bindemittels in der stromab gelegenen Hälfte erfolgt.

In der nachfolgenden Beschreibung wird zur Vereinfachung des Wortlauts und zum besseren Verständnis der Erfindung bei den Mischbeispielen der Härter als erste Komponente Bindemittel-Härter-Systems und das Bindemittel als zweite Komponente des Bindemittel-Härter-Systems aufgefaßt. Die Vormischung entsteht demnach in jedem der angegebenen Beispiele durch Kneten des Sandes und des Härters, und die endgültige Mischung wird durch Kneten der Vormischung und des Bindemittels hervorgebracht.

Aus den Figuren ergibt sich, daß der am Ende der Vorrichtung (F i g. Ί bis 3} befindliche oder die Vorrichtung bildende Dünnschichtmischer (F i g. 4) als Mischer bzw. Kneter mit horizontaler Achse mit 11 und als Mischer bzw. Kneter mit vertikaler Achse mit 21 bezeichnet ist.

AO Bei allen vorgeschlagenen Ausführungsformen besitzt der Mischer bzw. Kneter 11 oder 21 eine Einrichtung 12 für die Zuführung des Bindemittels und für seine Zugabe zu der Vormischung, eine Einrichtung 24, 14, 15 zur Zugabe und zum Vermischen des Bindemittels mit der Vormischung sowie einen Auslaß 13 für die sofortige Ausgabe der fertigen Mischung, die nach der innigen und homogenen Vermischung des Bindemittels mit der Vormischung entstanden ist. Die Einrichtung zum Zuführen und zum Vermischen des Bindemittels mit der Vormischung besteht aus einer Mittelwelle 14, die mit sehr hoher Drehzahl umläuft und Hammer 15 trägt, die nahe und längs der Innenseite eines Mischtroges 16, 17 laufen, der als Zylinder mit horizontaler Achse in den F i g. 1 und 4 oder als Kegelstumpf 17 mit vertikaler Achse nach den F i g. 2 und 3 ausgebildet ist.

Bei dem Horizontalkneter ist die Mittelwelle 14 ein koaxial zu dem Trog 16 verlaufender Zylinder, wobei zwischen der Welle 14 und dem Trog ein Spalt verbleibt, der über die gesamte Mischerlänge konstante Weite so hat.

Bei dem Verukalkneter bildet die Mittelwelle 14 einen Kegelstumpf, bei dem Konizität und Achse mit denen des Troges 17 übereinstimmen, so daß der Ringspalt zwischen der Welle und dem Trog ebenfalls über die gesamte Höhe des Kneters 21 die gleiche Weite aufweist

Bei den beiden genannten Beispielen hat die Mittelwelle 14 relativ große Abmessungen im Vergleich zu dem Trog, so daß sie bei ihrer schnellen Rotation Turbulenzen hervorruft, die das zu mischende bzw. zu knetende Materia! gegen die Innenwandseite der Tröge 16 bzw. 17 drückt Bei dem Horizontalkneter hat die Mittelwelle einen Durchmesser, der praktisch gleich dem halben Durchmesser des Troges 16 ist Bei dem Vertikalkneter hat der Kegelstumpf in jedem seiner Horizontalabschnitte einen Durchmesser, der mindestens gleich dem halben Durchmesser des Troges 17 in der gleichen Horizontalebene ist

Die an der Welle 14 angebrachten Hammer 15 sind an der genannten Welle jeweils mit einem senkrecht zu der Welle verlaufenden Stiel befestigt Bei dem Horzizontalkneter durchsetzt der Stiel die Welle 14 radial und trägt an seinem dem Hammer abgewandten Ende ein Gewinde. Eine auf das Gewinde geschraubte Mutter verbindet den Hammer mit der Welle.

Dank des Gewindes läßt sich der Hammer gegenüber der Welle verstellen, und durch mehr oder weniger weites Aufschrauben der Mutter läßt sich der Hammer so anordnen, daß sein äußerer Rand so nahe wie möglich an der Innenseite des Troges 16 entlangläuft

Es verbleiben nur einige Millimeter zwischen dem äußeren Rand des Hammers und der Trogwand, wodurch einerseits die Wirkung des Hammers an der dünnen Schicht verbessert und andererseits das Volumen der in

jedem Zeitpunkt in dem Trog behandelten Masse auf einen Höchstwert beschränkt wird.

Der erfindungsgemäße horizontale bzw. vertikale Kneter 11 bzw. 21 besitzt entweder eine Einrichtung 24 zum Einführen der Vormischung aus Charge und Härter (F i g. 1, 2 und 3) oder eine Einrichtung für die Herstellung der genannten Vormischung durch Vermischen unmittelbar im Inneren des genannten Kneters (F i g. 4).

Der horizontale Dünnschichtkneter 11 in der Anordnung nach F i g. 1 folgt auf einen üblichen Stetigmischer 18 5 mit langsam laufender Schnecke 19. Dieser langsame Mischer 18 weist einen Einlaß 20 für den Sand, eine öffnmg 22 für die Zuführung von Härter und einen Auslaß 23 auf, aus dem die erhaltene Vormischung von dem \

Ende der langsamen Schnecke in den Einlaß 24 des Kneters 11 geleitet wird. Der Einlaß 20 befindet sich im stromauf gelegenen Abschnitt der langsam laufenden Schnecke 19, und die Öffnung 22 befindet sich in der Nähe ,

des Einlasses 20, so daß das Vorvermischen von Sand und Härter über die größtmögliche Länge der Schnecke 19 io :·

hinweg erfolgt und die Vormischung daher dem Kneter 11 homogenisiert zugeführt wird. '"

Die Anordnung nach F i g. 1 arbeitet folgendermaßen: !

Nach dem Einschalten des Motors 25 für den Antrieb der langsam laufenden Schnecke und des Motors 26 für '■,]

den Antrieb der die Hammer 15 tragenden Welle 14 wird der Sand durch den Einlaß 20 und der Härter durch die ?|

öffnung 22 in üblicher Weise eingeleitet, der Härter etwa mit Hilfe einer Dosierpumpe und der Sand etwa durch 15 ι

eine Klappe, die in dem Abgabekegel eines Sandsilos angebracht ist (der Abgabekegel sorgt für einen gleichblei- ■!

benden Abfluß des Sandes). Durch Mischen längs der Schnecke 19 erfolgt das innige und homogene Vorvermischen innerhalb eines Zeitraums, der zwischen 15 und 90 Sekunden variieren kann, je nach der Drehzahl der ; langsam laufenden Schnecke 19 und in Anpassung an die zu vermischenden Substanzen. Die homogene Vormi- ^;1 schung wird dann an den stromauf gelegenen Abschnitt des Horizontalkneters 11 abgegeben und wird darauf 20 [\ innerhalb einer Zeit von etwa 3 Sekunden von diesem stromauf gelegenen Abschnitt 24 zum Auslaß des Kneters ΐί

11 transportiert. Da dieser Kneter die Zentrifugalkraft der Welle 14 und der Hammer 15 ausnützt, die mit sehr ■'■. hoher Drehzahl umlaufen, wird die Vormischung gegen die Umrandung des Troges 16 gedrückt und dort in dünner Schicht ausgebreitet. Eine Schräglage der Hammer gegenüber der Achse der Welle 14 sorgt für den Vorschub der Vormischung längs des Troges. Die Öffnung für die Zuführung von Bindemittel in das Innere des 25 Kneters 11 kann in der Zone vorgesehen sein, die durch die Leitungen 12a und 126 begrenzt ist, d. h. praktisch zwischen der stromauf gelegenen Zone der Welle 14 und der Mitte der Welle. Das von der Zentrifugalkraft gegen die Trogwand gedrückte Bindemittel wird der Vormischung zugefügt, die sich im Inneren des Kneters 11 vorwärts bewegt, und sie wird ihrerseits von den Hämmern 15 zum Auslaß 13 hin getrieben. Da der Kneter 11 mit geringer Schichtdicke arbeitet, reicht die Vermischung der Vormischung mit dem Bindemittel aus, um die aus 30 dem Auslaß 13 austretende endgültige Mischung ebenfalls als homogenes Gemisch abzugeben.

Die Anordnung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der Anordnung nach F i g. 1 durch die Art des nachgeschalteten Kneters. Der bei 20 eintretende Sand und der bei 22 dazu dosierte Härter werden bei ihrem Weg längs der langsam laufenden Schnecke 19 wie bei dem vorigen Beispiel vermischt, dann in Form einer homogenen '

Vormischung bei 23 in den stromauf gelegenen Abschnitt 24 des vertikal stehenden Kegelstumpfkneters 21 35 abgegeben. Dann wird der Vormischung bei 12 das Bindemittel von einer Dosierpumpe dosiert zugeführt, und die fertige homogene Mischung erhält man innerhalb von 1 bis 3 Sekunden Mischzeii während des vertikaler. Absteigens der aus den drei Bestandteilen Sand, Härter und Bindemittel zusammengesetzten Masse. Die fertige Mischung tritt als homogene Masse unter hohem Druck aus dem Auslaß 13 heraus.

Bei der Anordnung nach F i g. 3 ist der Mischer mit langsam laufender Schnecke nach F i g. 2 durch einen ν Dünnschichtkneter 32 nach Art des Mischers 21 ersetzt, der im Endabschnitt der genannten Vorrichtung eingesetzt ist. Bei dieser Vorrichtung werden Sand bzw. Härter durch die Öffnungen 20 bzw. 22 eingeführt und in dünner Schicht in dem Kneter 32 vermischt, so daß eine homogene Vormischung entsteht, die durch den Auslaß 23 in den Einlaß 24 des abschließenden Kneters abgegeben wird. In der Einlaßzone des zweiten Dünnschichtkneters wird das Bindemittel durch die Öffnung 12 eingeführt und der Vormischung zugesetzt, so daß sich im Verlauf 45 von 1 bis 3 Sekunden die fertige homogene Mischung im Inneren des abschließenden Kneters 21 bildet. Die fertige Mischung tritt sofort kontinuierlich aus dem Auslaß 13 heraus.

Zum Unterschied von allen angeordneten Knetern der Vorrichtungen nach den F i g. 1 und 3, in deren Innenraum die homogene Vormischung aus Sand und Härter eingeführt und anschließend mit Bindemittel versetzt wird, kann mit dem Horizontalkneter 11 der Anordnung nach F i g. 4 gleichzeitig sowohl die Vormi- 50 schung als auch die fertige Mischung hergestellt werden. Dies ;r Mischer stellt somit den Hauptteil einer solchen Vorrichtung dar. Bei der Vorrichtung wird der Sand in zeitlich konstanter Menge am Eingang der Welle 14 durch die Beschickungsöffnung 20 aufgegeben. Der Sand kann beispielsweise zuvor aus einem Silo 27 abgezogen und $

über Abgabekegel und Klappe auf das obere Trum eines Förderbandes 28 gegeben sein, das die Charge über die |

Einlaßöffnung 20 bringt. Der Härter wird in das Innere des Kneters 11 durch die Öffnung 22 eingeführt, die 55 \\

unmittelbar hinter dem Einlaß 20 angeordnet ist Das Bindemittel tritt durch die öffnung 12 ein, die sich praktisch $_

auf halbem Wege zwischen der öffnung 22 und dem Auslaß 13 des Kneters 11 befindet. Auf diese Weise wird in S

einem ersten Arbeitsschritt eine Vorvermischung von Sand und Härter herbeigeführt und anschließend, wenn i!

diese Vormischung homogen geworden ist, was in der stromauf gelegenen Hälfte der Längserstreckung der Si

horizontal liegenden zylindrischen Welle 14 eintritt wird das Bindemittel hinzugefügt, um in der stromab 60 Ji

gelegenen Hälfte des Kneters 11 die endgültige homogene Mischung herzustellen, die aus der Vormischung und ä

dem Bindemittel besteht Wegen der übereinstimmenden Abstände zwischen der Härterzuführungsöffnung 22 S

und der Bindemittelzuführungsöffnung 12 einerseits und dieser Öffnung 12 und dem Auslaß 13 andererseits §=

stimmt die Zeit Für die Bildung der Vormischung aus Charge und Härter mit der von dem Augenblick, in dem bei Ji

12 das Bindemittel in die Vormischung gegeben wird, bis zu dem Augenblick, in dem die fertige Mischung bei 13 85 U heraustritt gerechneten Zeit für die Bildung der endgültigen Mischung praktisch überein. ■$

Anhand der nachstehenden Tabelle lassen sich die Mengen des erforderlichen Harzes vergleichen, die ge- ζ%

braucht werden, um in Abhängigkeit von einer bestimmten Durchmischung die Herstellung einer Mischung zu ''=

ermöglichen, die bestimmte vorgegebene Eigenschaften aufweist. Die zur Zeit festgesetzte Eigenschaft ist die für ein gegebenes Bindemittel konstant anzusetzende Biegefestigkeit von 45 kg/cm². Das Harz ist ein Furanharz bzw. ein Phenolharz.
Vor allem wird der überwiegende Einfluß der Bildung einer Vormischung festgestellt, weil tatsächlich die Ergebnisse nach den Beispielen IV und V besser als das Ergebnis aus dem Beispiel III sind. Dann wird der Einfluß der Mischzeit deutlich, wenn das Bindemittel und die Vormischung einander gegenübergestellt werden, d. h. die Zeit, während welcher der Härter mit dem Bindemittel reagieren kann: die Lösung nach Beispiel V ist hier deutlich besser als die Lösung nach Beispiel IV.

Aus Erfahrung ist bekannt, daß eine nicht aktive Mischung von Sand und Bindemittel, die in eine Form gegeben ist, die gleiche mechanische Eigenschaft einer Biegefestigkeit von 45 kg/cm² aufweist, wenn sie später durch Einführen eines sauren Härtemittels in Gas- oder Aerosolform gehärtet wird, sofern der Prozentanteil des Bindemittels 0,60 beträgt. Natürlich ist der genannte Wert von 0,60% der Mindestwert an Bindemittel, das man dem Sand zufügen muß, weil in einem solchen Fall die Kontaktzeit zwischen Bindemittel und Härter null ist. Man sieht infolgedessen, daß die erfindungsgemäße Anordnung diesen optimalen Wert zu erreichen erlaubt, weil die Bildung einer Vormischung (langsam oder in dünner Schicht) von Sand und Härter mit nachfolgender abschließender Vermischung (in dünner Schicht) der Vormischung mit dem Bindemittel nur 0,05% mehr Bindemittel erfordert als der theoretische Wert angibt. Die Wirtschaftlichkeit des auf diese Weise hervorgebrachten Erzeugnisses ist bemerkenswert.

Die Anordnung nach Fig.4, die die bei weitem iniercssaniesie isi, weil sie den geringsten Raumbedarf hai,

το läßt sich leicht anhand der nachstehend genannten Beispiele verwirklichen:

1) In einem horizontalen Trog 16 von 230 mm Durchmesser wird eine Mittelwelle 14 von 112 mm Außendurchmesser gesetzt, die mit 32 Hämmern je Meter, in 4 Reihen zu je 8 Stück, ausgestattet ist. Die Hammer können regellos verteilt angebracht werden, aber vorzugsweise sind sie gegeneinander versetzt, so daß 4 Schraubenlinien entstehen, die die zu vermischenden Substanzen von dem Einlaß zu dem Auslaß des Mischers 11 leiten. Jeder der 32 Hammer ist um 45° gegen die Achse der Welle geneigt. Seine auf die genannte Achse projizierte Länge beträgt 4 cm; daraus ergibt sich, daß die Hammer die ganze Länge des Troges überdecken, was zur Folge hat, daß die gesamte Innenseite des Troges überstrichen wird, so daß die zu einer dünnen Schicht ausgebreitete Masse sich in kontinuierlicher Bewegung in Richtung auf den Auslaß 13 befindet. Auf diese Weise wird ein mehr oder weniger langes Verharren eines Teiles der Mischung verhindert, was sonst zum Aushärten der Mischung im Inneren des Mischers und zur Zerstörung der Hämmer 15 führen könnte. Jeder Hammerstiel ist an der Welle 14 so angebracht, daß ein Spiel von 5 mm zwischen dem äußeren Hammerrand und der Innenseite des Troges 16 verbleibt. Die Umfangsgeschwindigkeit soll mindestens 10 m/s betragen, vorzugsweise liegt sie zwischen 12 und 15 m/s; zwischen diesen Werten arbeitet die Anordnung am besten. Die Gesamtlänge des Mischers kann zwischen 1,2 und 3 m variieren. Bei einem Mischer von 2 m Länge befindet sich die Leitung 22 in 0,65 m Abstand von dem Ausgang des Fülltrichters 20, während die Bindemittelzuführungsöffnung 12 von der öffnung 22 bzw. dem Auslaß 13 0,8 bzw. 0,55 m Abstand hat. Wegen der sehr schnellen Rotation der Mittelwelle 14 und der Hammer 15 werden die in den Trog eingeführte Bindemittel- und Härterkomponente gegen die Innenwand des Troges in Form eines Nebels geschleudert, der in dem Trog stromab, aber auch stromauf zieht. Im übrigen werden die Bindemittelkomponente und die Härterkomponente eingesprüht mit Rücksicht auf die kurze Mischungszeit in dem Mischer und wegen der sofortigen Ausbildung der dünnen Schicht. Die von der Welle 14 hervorgerufenen turbulenten Strömungen nehmen im Inneren des Troges 16 einen erheblichen Raum ein und tragen ebenfalls üur Zerstäubung der Produkte bei, die sofort gegen die Trogwand gedrückt werden.

Der in der oben angegebenen Weise ausgebildete Kneter liefert einen Ausstoß, den man zwischen 0,5 und 5 kg/s variieren kann. Dieser Ausstoß hängt von der Menge der in 20,22 und 12 eingeführten Komponenten ab.

Der Ausstoß kann übrigens praktisch augenblicklich geändert werden, weil dieser so ausgebildete Kneter praktisch keine Verzögerungszeit besitzt.

2) Bei einem Trog von 310 mm Innendurchmesser ist eine Mittelwelle von 154 mm Außendurchmesser vorgesehen, die wie bei dem vorhergehenden Beispiel, mit 32 Hämmern je Meter in 4 Reihen je 8 Stück zur Bildung von 4 Schraubenlinien ausgestattet ist Alle Hämmer stehen unter 45° schräg zu der Wellenachse; die auf diese Weise gebildeten 4 Schraubenlinien führen die vermischte Masse gleichmäßig von dem Einlaß zu dem Auslaß des Kneters. Die auf die Wellenachse projizierte Länge beträgt ebenfalls 4 cm, d. h. für 32 Hammer 1,28 m, was bedeutet, daß die Hämmer tatsächlich die gesamte Länge des Troges überstreichen.

Im übrigen stimmen die Hammer aus dem Beispiel 2) genau mit denen aus Beispiel 1) überein, mit der einzigen Abweichung, daß die nutzbare Länge des Hammerstiels auf einen größeren Wert eingestellt ist, damit der äußerste Rand jedes Hammers bis zu 5 mm an die Innenwand des horizontalen Troges heranreichen kann.

Die Umfangsgeschwindigkeit dieses Hammers beträgt ebenfalls mindestens 10 m/s und liegt vorzugsweise zwischen 12 und !5 m/s.

Die Gesamtlänge des Kneters kann zwischen 1,5 und 3 m variieren. Bei einem Mischer von 2 m Gesamtlänge befinden sich die öffnungen 12 und 22 und der Zuführtrichter 20 an den gleichen Stellen, die für das vorhergehende Beispiel gelten.

Unter den angegebenen Umständen hat der Mischer einen Ausstoß, den man zwischen 1,5 und 15 kg/s verändern kann. Natürlich läßt sich auch hier der Ausstoß kontinuierlich ohne Wartezeit verstellen, weil es ausreicht, daß der Benutzer die Menge von mindestens einem der drei Bestandteile herabsetzt oder heraufsetzt, damit der Ausstoß von fertiger Mischung sich ändert

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen und nicht auf die Anwendungsweisen beschränkt die vorstehend beschrieben worden sind, und im Nahmen der Erfindung sind die verschiedensten Varianten möglich. Das gilt insbesondere auch für die Anordnung nach Fig.3 mit zwei hintereinandergeschalteten Mischern: natürlich kann jeder Vertikalmischer bzw. können beide Vertikalmischer durch einen bzw. durch zwei Dünn-

schichtmischer mit horizontaler Achse ersetzt werden, die mit den schematisch dargestellten Mischern 11 übereinstimmen.

In der gesamten vorstehenden Beschreibung ist vorzugsweise eine fertige Mischung in Betracht gezogen worden, die dadurch hergestellt wurde, daß als e^rste Komponente des Bindemittel-Härter-Systems der Härter mit dem Sand vermischt wurde, während die zweite Komponente, d. h. das Bindemittel, im allerletzten Augenblick zugeführt und dann in dünner Schicht mit der Vormischung zu einer homogenen fertigen Mischung verarbeitet wurde.

Natürlich bleibt die Wirkung der zweistufigen Mischung insgesamt erhallen, wenn man die Reihenfolge der Zuführung von Bindemittel und Härter umkehrt, wenn auch die Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Bindemittels wegen der Zerstäubung des Härters über die Vormischung aus Charge und Bindemittel weniger auffällig ist; eine solche Zerstäubung kann nämlich zu einem Teilabbau des Bindemittels führen.

Diese zweite Verfahrensweise gemäß der Erfindung wird daher speziell den besonderen Fällen vorbehalten bleiben, in denen die chemische Eigenart der Charge eine Reaktion mit dem Härter im Bereich der Vormischung erwarten lassen kann: etwa bei Keramik, Chromit, Olivrn, Tonerdechargen im allgemeinen in Verbindung beispielsweise mit einem sauren Härter. In diesem Fall wird vorteilhafterweise eine Anordnung verwendet, die nur mit Dünnschichtknetern ausgestattet ist und keine Mischer mit langsam laufender Schnecke für die Herste! lung der Vormischung aus Bindemittel und Charge vorsieht: Anordnungen für derartige Anwendungsfälle bestehen daher aus zwei Mischern 11 mit horizontaler Achse oder zwei Mischern 21 mit vertikaler Achse oder

aucn	Art der Anordnung	Mischdauer	60 bis 90 s 60 bis 90 s	Harzgehalt
			15 bis 20 s 5 bis 15 s	Biegefestigkeit von 45 kg/cm2
	Chargenkneter	a) Vormischung: b) abschließende Mischung:	entfällt 3 bis ?0 s	1,15%
I	Anordnung mit zwei langsamlau fenden, parallel geschalteten Kne tern, denen ein Schnellkneter nachgeschaltet ist	a) zwei Vormischungen von jeweils b) abschließende Schnell mischung der beiden Vormischungen:	15 bis 20 s 15 bis 20 s	1,15%
Il	Anordnung mit einem Schneükne- ter bei gleichzeitiger Zugabe von Sand, Härter und Bindemittel	a) Vormischung: b) Mischung aller Bestandteile:	2 bis 20 s 1 bis 3 s	1,00%
IM	Anordnung mit zwei hintereinan der geschalteten langsamlaufen den Knetern	a) Vormischung: b) abschließende Mischung:		0,85%
IV	Stetigmischanordnung nach der Erfindung: Vormischung (langsamlaufend	a) Vormischung: b) abschließende Mischung:	0,65%
V

oder in dünner Schicht), dann abschließende Mischung in dünner Schicht von Vormischung und zweiter Komponente des Bindemittel-Harz-Systems

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

60

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Formmassenmischung, bei welchem ein körniges und oder pulverförmiges Material mit einer Komponente eines aus Bindemittel und Härter bestehenden Systems vorgemischt und dieser Vormischung dann die andere Komponente des Systems zugesetzt wird und die erhaltene Mischung sofort verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Vormischung und die andere Komponente kontinuierlich einem Dünnschichtkneter zugeführt und aus diesem nach einer Mischzeit von lediglich 1 bis 3 s für die sofortige Weiterverarbeitung ausgetragen werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Vormischer, der eine ίο Einrichtung zur Zuführung eines körnigen und/oder pulverförmigen Materials und eine Einrichtung zur Zuführung einer Komponente eines aus Bindemittel und Härter bestehenden Systems sowie eine Einrichtung zum sofortigen Abführen der gebildeten Formmassenmischung zugeordnet sind, gekennzeichnet durch einen vom Vormischer (18) kontinuierlich beschickten Dünnschichtkneter (11,21), dem eine Einrichtung (12) zur Zuführung der anderen Komponente des Systems Bindemittel-Härter zugeordnet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtkneter (11) ein Stück mit dem als Dünnschichtkneter ausgebildeten Vormischer (18) bildet und daß die Einrichtung (12) zur Zuführung der anderen Komponente des Systems Bindemittel-Härter in der Mitte zwischen der Einrichtung (22) zur Zuführung der einen Komponente des Systems Bindemittel-Härter und der Einrichtung (13) zum sofortigen Abführen der gebildeten Formmassenmischung angeordnet ist

4. Vom'Jitung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtkneter aufweist:

einen äußeren Trog (16) eine Mittelwelle (14) von der Innenform des Troges und mit gegenüber dem Innenraum des Troges solchen Abmessungen derart, daß nur ein Ringspalt verbleibt, wobei an der mit hoher Drehzahl rotierenden Welle (14) Hammer (15) angebracht sind, die sich an der Innenfläche des Troges (16) entlang erstrecken, wobei die Hammer (15) die zu mischende Masse nur mit ihrem äußeren Rande berühren, um die Ausbreitung in dünner Schicht zu begünstigen und das Volumen der in dem Trog (16) behandelten Masse so weit wie möglich zu reduzieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog (16) des Dünnschichtkneters entweder zylindrisch mit horizontaler Achse oder kegelstumpfförmig (17) mit vertikaler Achse ausgebildet