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Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Gießerei-
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altsand Die Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1 und zum anderen eine zugehörige Vorrichtung gemaß Oberbegriff des
Anspruchs 4.
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Für die Mehrfachverwendung von Gießereisanden bzw. die für die zu
diesem Zweck erforderliche Reinigung bzw.
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Regenerierung von Gießereialtsanden sind, nachdem dies nicht nur ein
technisch-virtschaftliches Problem darstellt, sondern die immer strenger werdenden
Anforderungen an den Umweltschutz die freie Lagerung bzw.
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Deponierung von nicht mehr zu verwendenden Gießereialtsand verbieten
und damit die Mehrfachverwendung erforderlich machen, sind in der Vergangenheit
bereits verschiedene Systeme sowohl in verfahrenstechnischer als auch vorrichtungstechnischer
Hinsicht entwickelt worden. Eines dieser Systeme ist das unter der Bezeichnung
"Pneumatisches
Regenerierungssystem" bekannt gewordene System.
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Unter der pneumatischen Regenerierung wird eine solche verstanden,
bei der der gebrauchte und für die Wiederverwendung nicht unmittelbar geeignete
Gießereialtsand zunächst mittels vorgespannter Luft hoc;lgeschleudert und in aller
Regel gegen eine sogenannte Prallglocke oder dergleichen als Hindernis geschleudert
wird. Bei dem damit verbundenen Aufprall am Hindernis werden die die einzelnen Quarzkörner
umhüllenden Bindemittelschichten zum Aufplatzen gebracht und entfernt, sodaß das
Quarzkorn für eine neuerliche Bindemittelumhüllung aufnahmefähig ist.
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Bei der pneumatischen Prallreinigung bzw. -regenerierung von Gießereialtsand
läßt sich nicht ausschließen, daß das einzelne Quarzkorn beschädigt wird, zerbricht
und als Staub anfällt.
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Das genannte pneumatische Regenerierungssystem ist beispielsweise
aus der DE-PS 22 33 111 bekannt. Im Rahmen dieser vorbekannten Regenerierung wird
dem zu regenerierenden Gießereialtsand, während dieser dem vorgespannten Luftstrom
aufgegeben ist, Neusand zugemischt wird, der randseitig zugeführt wird, und zwar
über einen den mit dem Gießereialtsand beladenen Luftstrom umgebenden Zuführungstrichter.
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Der Abstand zwischen der Prallglocke und dem Auslaßende des Rohrs
ist dabei sehr gering und mißt entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel
weniger als das infache des Rohrdurchmessers. Die Prallglocke ist also im unmittelbaren
Bereich des Rohrauslaßendes angeordnet.
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Bei diesem vorbekannten System ist eine weitestgehende Ausnutzung
der durch die Sandbeschleunigung mittels des vorgespannten Luftstroms den einzelnen
Sandkörnern verliehenen Energie zur Erzielung der Regenerierung im Wege des Aufpralls
gewthrleistet.
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Der dem vorgespannten Luftstrom aufgegebene Gießereialtsand besteht
aus Einzelkörnern einerseits und Kornagglaneraten andererseits jeweils unterschiedlicher
Größenordnung. Der vorgespannte Luftstrom führt jedoch bei den kleineren Körnern
infolge ihrer geringeren Masse zu einer größeren Fördergeschwindigkeit im Rohr,
die dabei gegebenenfalls die Größenordnung der Geschwindigkeit der vorgespannten
Luft erreichen kann.
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Da jedoch die beim Aufprall auf die Prallglocke stattfindende Umsetzung
von kinetischer Energie in Prallenergie mit zunehmender Geschwindigkeit größer wird,
werden also die übermäßig stark beschleunigten kleinen Sandkörner einer unverhältnismäßig
großen Prallbeanspruchung ausgesetzt mit der Folge, daß diese Sandkörner strukturellen
Schaden leiden, nämlich zu Staub zerfallen und durch Neusand ersetzt werden müssen,
wozu die Neusandzugabe bei dem aus der DE-PS 22 33 711 bekannten System dient.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angesprochene
Verfahren und die zugehörige Vorrichtung so zu gestalten, daß bei der Gießereialtsand-Regenerierung
die einzelnen Quarzkörner, insbesondere die kleinen Quarzkörner, nicht beschädigt
werden, sodaß nach Möglichkeit der gesamte Gießereialtsand wiederverwendbar ist,
also die Zugabe von Neusand nicht erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in verfahrenstechnischer Hinsicht
bzw. vorrichtungstechnischer Hinsicht durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs
1 bzw.
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Anspruchs 4 angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß es nicht unbedingt
erforderlich ist, die gesamte in den Quarzkörnern enthaltene Bewegungsenergie im
Wege des Aufpralls freizusetzen und so die Quarzkörner von der umhüllenden Bindemittelschicht
zu befreien.Eine derartige Energieumsetzung und Regenerierung ist zwar nach wie
vor im Hinblick auf größere Quarzkörner und Quarzkornagglomerate vorgesehen, nicht
jedoch im Hinblick auf kleine Quarzkörner, die hierbei Schaden leiden würden. Die
erfindungsgemäße Ausbildung schafft jetzt die Möglichkeit, daß der den Gießereialtsand
in Richtung auf die Prallglocke beschleunigende und fördernde vorgespannte Luftstrom
in dem Expansionsraum entspannt werden kann, indem die Luft seitlich aus dem an
sich sehr stark gebündelten Strom aus Sand und Luft entweicht. Bei diesem Entweichen
werden die kleineren
Sandkörner teilweise aus dem gebündelten Strom
mit nach außen herausgerissen. Auf jeden Fall findet keine weitergehende Beschleunigung
des Gießereialtsandes mehr statt, da das Beschleunigungsmittel, nämlich der vorgespannte
Luftstrom, nicht mehr vorhanden ist.
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Der Gießereialtsand ist also im Bereich des Expansionsraums bzw. vor
der Prallglocke nicht mehr von einem Luftstrom getragen. Vielmehr durchfliegen die
einzelnen Quarzkörner bzw. QuarzkornaggIatrate den Expansionsraum aufgrund der ihnen
innewohnenden Bewegungsenergie, die ihnen zuvor im Rohr mittels der gespannten Luft
mitgeteilt worden ist. Ebenso, wie den kleineren Quarzkörnern bei den vorbekannten
Systemen eine höhere Fördergeschwindigkeit mitgeteilt worden ist, wird diesen kleineren
Quarzkörnern im Bereich des Expansionsraums von dem dort seitwärts expandierenden
Luftstrom eine stärkere seitwärts gerichtete Geschwindigkeitskomponente erteilt
als den größeren Sandkörnern. Demzufolge haben die kleineren Sandkörner das Bestreben,
den an sich gebündelten Sandkornstrahl seitlich zu verlassen, wobei ein nicht unerheblicher
Teil dieser kleinen Sandkörner überhaupt nicht mehr die Prallglocke erreicht, sich
aber bei der zum eigentlichen Hauptstrom quergerichteten Bewegung an größeren Sandkörnern
scheuern und dabei ihre Bindemittelschicht bereits in einem nicht unerheblichen
Umfang verlieren. Dagegen erreichen die größeren Quarzkörner aufgrund ihrer größeren
Massenträgheit nach wie vor die Prallglocke, wenn allerdings mit vielleicht verminderter
Geschwindigkeit.
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Nach dem Aufprall an der Prallglocke wird die Bewegungsrichtung der
Quarzkörner im wesentlichen um 1800 umgelenkt; wobei diese dann frei nach unten
fallenden Sandkörner in der Form eines Sandschleiers auf den nach außen expandierenden
und die kleineren Sandkörner enthaltenden Luftstrom auftreffen. Hierbei kommt es
dann zu einer weiteren reibenden Reinigungswirkung zwischen den noch aufsteigenden
kleinen Quarzkörnern und den bereits nach unten herunterfallenden und zumindestens
teilweise gereinigten größeren Quarzkörnern. Der nach unten herunterfallende Sandschleier
bereits mindestens teilweise gereinigter größerer Quarzkörner und die mit dem expandierenden
Luftstrom noch seitwärts nach oben aufsteigenden kleineren Quarzkörner bilden gemeinsam
etwas, das als wirbelnde Sandwolke bezeichnet werden kann, in deren Zentrum ein
stark gebündelter, nach oben aufsteigender, laminarer Strom größerer Quarzkörner
liegt.
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Zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der
zugehörigen Vorrichtung sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.
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Das hierbei vorgesehene Auffangen des herunterfallenden Stroms, der
vorstehend auch als Sandschleier bezeichnet worden ist, und das Wiederzuführen am
äußeren Umfang dienen zum einen dazu, nicht vollständig gereinigte Quarzkörner abermals
einer Reinigungs-bzw.
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Regenerierungsprozedur zu unterziehen. Bei der Wiederzuführung
kommt
es im Randbereich des an sich sehr stark gebündelten Quarzsandstroms zu einer merklichen
Reibung zwischen erneut zugeführten Körnern und aufsteigenden Körnern, was insgesamt
als Sandturbulenz bezeichnet werden kann. Diese Sandturbulenz wirkt naturgemäß bremsend
auf den aufsteigenden Quarzsandstrom, wirkt noch verstärkt durch die in diesem Bereich
erstmalig auftretende Tendenz des ursprünglich vorgespannten Luftstroms zum seitlichen
Entweichen und führt in diesem Bereich bereits zu einem ersten nicht unerheblichen
Reinigungseffekt infolge der gegenseitigen Reibung in der Turbulenzzone.
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Der Durchmesser des Auffangtrichters für den herunterfallenden Sandschleier
zwecks der neuerlichen Zuführung kann ohne weiteres in Versuchen bestimmt werden,
wobei sich die Durchmessergröße danach richtet, wo seit die bereit3 gereinigten
und kleinen Quarzsandkörner von der seitwärts austretenden Luft mitgerissen werden,
bis sie herunterfallen. Mit anderen Worten ausgedrückt, sollte der Durchmesser des
Auffangtrichters so groß bemessen sein, daß er auf jeden Fall noch alle nicht vollständig
gereinigten Quarzkörner auffängt, während die bereits gereinigten Quarzkörner bei
ihrem Herabfallen nicht mehr aufgefangen werden.
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Für das Auffangen und Wiederzuführen der gröberen Quarzsandfraktion
bedarf es nicht unbedingt eines Trichters in gegeständlicher Ausbildung, beispielsweise
als Fortsetzung des Rohrs. Vielmehr kann dieser
Auffangtrichter
auch auf ganz natürliche Weise gebildet werden, und zwar derart, daß das Rohr, in
welchem der noch vorgespannte Luftstrom den Gießereialtsand mitreißt und beschleunigt,
in einem Sandbett endet. Der dann also aus dem in dem Sandbett liegenden Auslaßende
des Rohrs austretende Sandstrahl trifft dabei auf die Sandmasse des an sich das
Auslaßende verschließencien Sandbetts auf, wodurch der Sand des Sandbetts hochgerissen
wird, und zwar etwa zu einem geysirartigen Zustand, wobei immer wieder Teile der
Sandmassen des Sandbetts trichterförmig in den aufsteigenden Sandstrahl hineinrutschen.
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Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand einer möglichen
Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter ins einzelne gehend
erläutert; in der einzigen Figur ist ein schematischer Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung dargestellt.
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Die Vorrichtung besteht zum einen aus einem vertikal angeordneten
Rohr 1 mit einem Durchmesser d. Diesem Rohr 1 ist in nicht dargestellter Weise eine
Einrichtung zur Lieferung eines vorgespannten Luftstroms vorgeschaltet. An das Auslaßende
la des Rohrs 1 schließt ein Trichter 2 an, und zwar in Anordnung entsprechend einer
Expansionsdüse. In etwa dem 5-fachen des Durchmessers d ist oberhalb der öffnung
des Trichters 2 eine Prallglocke 3 angeordnet, auf die der aus dem Rohr 1 austretende
Sandkornstrom gerichtet ist.
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Die Bewegungsrichtung der Quarzkörner sowohl im Inneren des Rohrs
1 als auch im Trichter 2 als auch im Expansionsraum 4, der zwischen dem Trichter
2 und der Prallglocke 3 gegeben ist, sowie im unmittelbaren Bereich der Prallglocke
und auch zurück zum Trichter 2 ist durch diverse Pfeile angedeutet. Dabei ist gleichzeitig
die Art der Expansion des ursprünglich vorgespannten Luftstroms im Bereich des Expansionsraumes
4 und auch schon des Trichters 2 dargestellt. Die dort angedeuteten nach außen gerichteten
Pfeile versinnbildlichen gleichzeitig die Bewegungsrichtung des vollständig regenerierten
Sandes.