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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten von aus Sand unter
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Beigabe von mit mittels eines Katalysators aushärtbaren Bindemitteln
hergestellten Kernen und/oder Formen, die zum GiBen von Formkörpern aus Metall Verwendung
finden.
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Die Erfindung geht dabei aus von einem auf den Erfinder zurückgehenden
Verfahren, bei dem eine vorbestimmte Menge eines flüssigen Katalysators mit Hilfe
von Druckluft unter Vermischung des Katalysators mit dieser Druckluft in den Kern
bzw. in die Form eingeführt und dann der Kern bzw.
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die Form mit katalysatorfreier Druckluft durchgespült wird.
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Um zu vermeiden, daß ein bei der Vermischung von Katalysator und Druckluft
entstehender Nebel unmittelbar in den Kern bzw. die Form gelangt, wo sich gegebenenfalls
Katalysatortröpfchen absetzen und damit der Katalysator seine Wirkung nicht voll
bis in die letzten Bereiche des Kernes bzw. der Form entfalten kann, ist von seiten
des Erfinders dieser Nebel bereits nach dem Verlassen des Vermischungsbereiches
mit Hilfe einer Heizvorrichtung aufgeheizt worden, so daß der Katalysator vergaste
und damit ein Druckluft-Katalysatorgas-Gemisch in den Kern bzw. die Form gelangte,
was den Durchgang des Katalysators durch das Kern- bzw. Formmaterial beschleunigte
und damit auch die Aushärtung von Kern bzw. Form.
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Ein solches Vorgehen ist jedoch vergleichsweise energieaufwendig,
weil der Nebel praktisch von der Temperatur der Druckluft, die größenordnungsmäßig
zwischen 0 und 200C liegt, auf die Vergasungstemperatur aufgeheizt werden muß, und
zwar bei jedem Durchgang des Nebels zum Kern bzw. zur Form.
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Die Ausgangstemperatur liegt normalerweise bei den unteren Werten
des angegebenen Temperaturbereiches, weil die Druckluft zur Ausscheidung von Feuchtigkeit
über Kältetrockner geführt wird. Wird sie erhitzt, so komstselbstverständlich der
entsprechende Energieaufwand für das Erwärmen der Druckluft noch hinzu. Außerdem
erfolgt bei diesem Verfahren die Aufheizung nur kurzfristig wäbrend des jeweiligen
Arbeitstaktes, so daß nicht gewährleistet ist, daß es tatsächlich zu einer vollständigen
Vergasung des Katalysators kommt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die vollständige Vergasung zu gewährleisten
und dabei trotzdem wesentliche Mengen an Energie einzusparen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Druckluft
in an sich bekannter Weise zum Arbeitsablauf erwärmt und der flüssige Katalysator
in den Pausen zwischen den Arbeitsabläufen in der verbleibenden entspannten, aber
noch warmen Spülluft in einem abgeschlossenen Bereich vergast wird.
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Erfindungsgemäß wird also die ohnehin vorhandene Pausenzeit zwischen
den Arbeitstakten dazu verwendet, den Katalysator zu vergasen, wobei durch das dauernde
Durchstrcmen warmer Druckluft durch den Vergasungs- und/oder Mischbereich dieser
konstant auf einem erhöhten Temperaturpegel gehalten wird, so daß damit nicht mehr
von niedrige Werten auf die Vergasungstemperatur aufgeheizt werden muß, woraus entsprechende
Energieeinsparungen resultieren.
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Die Verwendung von aufgeheizter Druckluft für das Aushärten solcher
Kerne oder Formen ist an sich bereits beispielsweise aus der DT-AS 25 46 032.6 bekannt.
Dort wird aber nicht mit flüssigem Katalysator gearbeitet, sondern der Katalysator
wird mit der erhitzten Druckluft in Form eines Trägergas-Katalysator-Gemisches in
Kontakt gebracht. Diesgbekannte Verfahren weist jedoch den Mangel auf, daß die Dosierung
über die Öffnungszeiten der Ventile bestimmt und außerdem von Druck und Temperatur
abhängig ist.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren dagegen kann die Menge des Katalysators
exakt durch eine Dosierpumpe eingespeist werden. Um bei dem bekannten Verfahren
zu einer einigermaßen ausreichenden Dosierung zu kommen, muß mit Ubermengen an Katalysator
gefahren werden, weil nur so gewährleistet ist, daß die unbedingt erforderliche
Minimalmenge an Katalysator dem Kern bzw. der Form zugeführt wird. Die übermengen
werden aber zusätzlich in die Atmosphäre abgegeben und erhöhen die Umweltbelastung.
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Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
ist mit
einer zu einer Mischkammer führenden Druckleitung, einer
zur Mischkammer führenden Leitung für den flüssigen Katalysator, einer Heizvorrichtung
und gesteuerten Ventilen versehen, die den Zutritt der Druckluft und den Zutritt
des Katalysators jeweils zur Mischkammer im Takt der Arbeitsabläufe steuern und
kennzeichnet sich dadurch, daß die Heizvorrichtung der Mischkammer vorgeschaltet
und zwischen Mischkammer und Kern oder Form ein weiteres Absperrventil vorgesehen
ist.
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Damit kann der gesamte Bereich zwischen dem Absperrventil der Zufuhr
der Druckluft zur Mischkatrirner und einem Absperrventil zwischen Mischkammer und
Kern als Verdampfungskammer für den flüssigen Katalysator verwendet werden, wobei
diese Verdampfungskamner dauernd auf einer verhältnismäßig hohen, die Verdampfung
erlaubenden Temperatur verbleibt und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Arbeitstakten
für den Verdampfungsvorgang ausgenutzt werden können. Die Heizvorrichtung in Form
einer Heizkammer läßt sich dabei beispielsweise durch Einschalten von Zwischenblöcken
vergrößern, so daß ein entsprechend großer Wårmespeicher für den Vergasungsvorgang
zur Verfügung steht. Da in diesem Bereich nicht mehr von der Drucklufttemperatur
auf die Verdampfungs- oder Vergasungstemperatur aufgeheizt zu werden braucht, ergibt
sich zwangsläufig nur ein Energiebedarf der ausreicht, um diesen Wärmespeicher auf
der jeweiligen gewünschten Arbeitstemperatur zu halten.
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Um Wärmeübergang von diesem Vergasungsbereich zur vdndtrisch fördernden
Pumpe zu verhindern und damit auch ein Vergasen des Katalysators auf dem Wege in
diesen Vergasungsbereich, ist es zweckmäßig, zwischen Pumpe und Vergasungsbereich,
möglichst in unmittelbarer Nachbarschaft des Vergasungsbereiches, eine entsprechende
Kühlung vorzusehen, die im einfachsten Fall aus einem Rohrsystem besteht, durch
das kühle Druckluft hindurchgeleitet wird.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Diagramn eines sich während eines
Arbeitstages mehrfach wiederholenden Arbeitsablaufes zur Erläuterung des Verfahrens
nach der Erfindung; und in Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung
einer
erfindungsgemäßen Einrichtung.
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In der graphischen Darstellung nach Fig. 1 ist auf der Abszisse die
Zeit t und auf der Ordinate der Druck P aufgetragen.
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Im O-Punkt beginnt der Arbeitsablauf mit einer Taktzeit T und einer
Pausenzeit e . Mit der oberen Kurve ist das Druckverhalten der eingespeisten Druckluft
dargestellt. Darunter ist mit einem Pfeil die Abnahme der Menge des vergasten Katalysators
während der Taktzeit erkennbar und mit der untersten Kurve ist angedeutet, wann
der Katalysator angesaugt und eingespeist wird.
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Im Zeitpunkt 0 weist die eingespeiste Druckluft einen Druckwert A
von beispielsweise 2 Bar auf, der über eine später noch näher zu beschreibende Ventilanordnung
gesteuert, im Laufe der Taktzeit bis beispielsweise 6 Bar ansteigen kann, einen
Wert, der bei B erreicht ist. Im Zeitpunkt 0 befindet sich unter dem Druck A auch
vergaster Katalysator in dem Mischbereich, bestehend aus Heizvorrichtung und Mischkammer.
Dieser Katalysator wird durch die Zuführung der Druckluft ausgetrieben und erreicht
einen Mengenanteil von Null im Punkt C. Vom Zeitpunkt C an hört die Härte mit H
auf und es beginnt der Spülvorgang in der Spülzeit S, die im Zeitpunkt D beendet
ist. Im Zeitpunkt wird das System gegenüber der Druckluftquelle abgeschlossen, so
daß sich der Druck der Druckluft vollständig entspannen kann und schließlich einen
normalen, dem Außendruck entsprechenden Wert bei E erreicht. Damit ist die Taktzeit
T beendet und es beginnt die Pausenzeit e.
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Im Zeitpunkt 0 hat außerdem die Ansaugpumpe für den flüssigen Katalysator
zu arbeiten begonnen und arbeitet bis der Punkt F erreicht ist. Der Ort dieses Punktes
F ist erkennbar von der Menge des anzusaugenden Katalysators abhängig. Die Pumpe
bleibt beim Erreichen des Punktes F stehen, was durch den parallel zur Zeitachse
verlaufenden Kurventeil angedeutet ist. Dieser Kurventeil läuft über den Zeitpunkt
E hinaus bis zum Zeitpunkt G, von wo ab nunmehr die Pumpe den flüssigen Katalysator
in den Bereich aus Heizvorrichtung und Mischkammer einspeist, wie es durch den Kurvenverlauf
bis zum Zeitpunkt H angedeutet ist. Damit ist der gesamte Arbeitstakt beendet und
beginnt erneut nach einem vorgegebenen Pausentakt e wiederum bei einem Ausgangspunkt
O. Der Arbeitsablauf setzt sich somit aus der Taktzeit T und
der
Pausenzeit e zusammen, wobei für die Erfindung von besonderer Bedeutung ist, daß
die Pausenzeit e dazu benutzt wird, den flüssigen Katalysator einzuspeisen und gleichzeitig
den flüssigen Katalysator zu verdampfen, der nunmehr in diesem verdampften oder
gasförmigen Zustand bis zum Beginn der nächsten Taktzeit T zur Verfügung steht.
Selbstverständlich muß die Pausenzeit dann, wenn sie beispielsweise über Nacht dauert,
insoweit überbrückt werden, als die Heizung bereits vor dem Beginn der nächsten
Taktzeit T eingeschaltet wird, um wiederum bei Beginn des Arbeitstaktes verdampften
oder gasförmigen Katalysator zur Verfügung zu stellen. Im Grundprinzip ändert sich
aber auch beim Anfahren der Anlage an dem Prinzip nichts, daß der eingespeisten
Druckluft ein Pfropfen aus verdampften oder gasförmigen Katalysator zum Transport
in den Kern bzw. in die Form zur Verfügung steht.
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Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist bei 1 der Anschluß an die Druckluftquelle
angedeutet, die beispielsweise unter einem Druck von 6 Bar steht. Bei 2 ist ein
Wasser-, bl- und Schmutzabscheider zu erkennen, der dafür sorgt, daß die Anlage
nur mit sauberer Druckluft beaufschlagt wird.
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Die eintretende Druckluft gelangt zum Regelventil 3, das über einen
später noch näher zu erläuternden Anlageteil gesteuert wird. Vom Regelventil 3 gelangt
die Druckluft zum Sperrventil 4, mit dem es möglich ist, das System aus Heizvorrichtung
und Mischkammer gegenüber der Druckluftquelle abzuschliessen.
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Bei 5 ist ein Sicherheitsrückschlagventil angeordnet. 6 bedeutet ein
über druckventil, das als Sicherheitsventil dient, als solches bekannt ist und daher
nicht näher erläutert zu werden braucht.
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7 ist eine Heizkammer, die von einer die Druckluft führenden Wenden
durchsitzt ist und vorzugsweise aus Aluminium besteht, in die die Heizwendeln eingegossen
sind. Selbstverständlich kann auch jede andere geeignete Heizvorrichtung verwendet
werden. Bei 8 ist der beispielsweise elektrische anschluß für die Heizkammer angedeutet.
Aus der Heizkammer gelangt die Druckluft in die Mischkammer 9 und von dort über
ein Absperrventil 10 in Richtung des Pfeiles 11 zur Kern- oder Formbüchse.
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In die Mischkammer mündet eine Leitung 12 ein, die über ein Rückschlagventil
13 von einer Dosierpumpe 14 kommt, die den flüssigen Katalysator über die Saugleitung
15 und ein Rückschlagventil 16 aus dem Vorratsbehälter 17 entnimmt.
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Die Puppe saugt somit den flüssigen Katalysator aus dem Behälter 17
und fördert diesen flüssigen Katalysator nach Schließen des Rückschlagventils 16
über das Rückschlagventil 13 in die Mischkammer 9. In der Leitung 12 ist ein Kühlrohr
18 vorgesehen, das verhindert, daß die Wärme aus dem Bereich aus Heizung 7 und Mischkanmer
9 in die Leitung zur Pumpe 14 gelangt und damit auch verhindert, daß in diesem Teil
flüssiger Katalysator vorzeitig verdampft.
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Von der von der Quelle 1 kommenden Druckluft wird bei 19 ein Teil
über die Leitung 20 als Steuerluft abgezweigt. Diese Steuerluft wird über ein Druckminderventil
21 und ein Rückschlagventil 22 einem pneumatischen Steuerventil 23 aufgegeben. über
ein Druckminderventil 24 und eine Regulierdrossel 25 gelangt die Druckluft ebenfalls
auf das Steuerventil 23. Die eingestellten Drucke lassen sich an den Manometern
26 und 27 sofort ablesen. Wird über eine entsprechende nicht gezeichnete Zeitschaltuhr
das Steuerventil 28 eingeschaltet, dann steuert dieses Steuerventil 29 einmal das
Ventil 4 und zum anderen das Ventil 23, so daß zuerst einmal der mindere Druck von
beispielsweise 2 Bar über das Regelventil 3 und das Ventil 4 sowie über das Rückschlagventil
5 in die zur Heizkammer 7 führende Leitung gelangen kann. Gleichzeitig wird das
Ventil 29 betätigt, das den Luftzutritt über die Leitung 30 zur Dosierpumpe 14 freigibt,
so daß der Kolben nach unten wandert und aus dem Vorratsbehälter 17 eine entsprechend
eingestellte Menge an flüssigem Katalysator in die Pumpe eingesaugt wird. Dieser
Vorgang entspricht dem Kurvenabfall zum Punkt 0 bis zum Punkt F in der Katalysatorkurve
III. Die Ansauggeschwindigkeit läßt sich mit Hilfe eines Drosselventiles 31 einstellen.
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Gleichzeitig werden bei Betätigung der Ventile 28 und 29 über die
entsprechenden Leitungen das Ventil 4 und das Ventil 10 geöffnet. Da in der Ksmbination
aus Heizkammer und Mischkammer bereits vom vorhergehenden Arbeitstakt ein entsprechendes
vergastes Katalysator-Luft-Gemisch vorhanden ist, wird dieses nunmehr durch die
aus der Druckluftquelle kommende Druckluft über die offenen Ventile zu der Kernbüchse
vorgedrückt. Dabei öffnet sich das Ventil 3 stetig weiter, weil das auf einen höheren
Druckwert eingestellte Steuerventil 24 über die Drossel 25 und das Ventil 23 das
Ventil 3 immer stärker ansteuert, bis ein vorgegebener Grenzwert erreicht ist, was
im Punkt B nach Fig. 1 der Fall ist.
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Dieser Punkt wird erreicht, nachdem bereits der gesamte vergaste Katalysator
bei Erreichen des Punktes C in den Kern hineingedrückt ist, womit auch die Spülzeit
beginnt. Am Ende der Spülzeit, d. h.
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bei Erreichen des Punktes D in der graphischen Darstellung nach Fig.
1 schaltet die Uhr das Ventil 28 ab, wodurch sich das Ventil 4 schließt.
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Das Ventil 10 wird durch das von einer zweiten Zeituhr gesteuerten,
aber noch nicht geschaltete Ventil 29 noch offen gehalten. Der Druck der Druckluft
kann sich deshalb vom Punkt D zum Punkt E längs der Kurve IV abbauen. Erst im Punkt
G schließt das Ventil 29 auch das Ventil 10, so daß nunmehr ein abgeschlossener
Bereich zur Verfügung steht, in den zum Zeitpunkt G bis zum Zeitpunkt H die in der
Pumpe 14 aus dem Behälter 17 angesaugte Menge an flüssigem Katalysator in den Raum
aus Heizkammer 7 und Mischkammer 9 eingeführt wird. Dort befindet sich erwärmte,
aber entspannte Druckluft, die wegen ihres Wärmeinhalts eine sofortige Vergasung
des Katalysators verursacht. Dieser vergaste Katalysator hält sich somit im Bereich
zwischen den Ventilen 5 und 10 und steht für den nächsten Arbeitsvorgang zur Verfügung,
der gegebenenfalls nach einer längeren Pause genauso abläuft wie eben geschildert.
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Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß es möglich ist, an dem
Manometer 32 den gesamten Ablauf des Druckes der Druckluft entsprechend der Kurve
für die Druckluft nach Fig. 1 zu verfolgen. Es ist somit möglich anhand des Verlaufes
des Zeigers im Druckrreßgerät 32 den Kurvenverlauf nach Wunsch zu beeinflussen,
und zwar durch die Nachstellung der Drossel 25.