DE2909839A1

DE2909839A1 - Foundry moulds made by freezing moist sand - where sand cooled by liq. nitrogen is mixed with damp sand and driven into moulding box (OE 15.3.80)

Info

Publication number: DE2909839A1
Application number: DE19792909839
Authority: DE
Inventors: Gundolf Dipl Ing Hoellering
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1980-09-25
Also published as: AT359223B; ATA315579A

Abstract

Sand (I) is cooled by contact with a coolant, and is then mixed with moist stand (II) and the mixt. is fed into a moulding box. Sand (I) is pref. brought into direct thermal contact with the coolant, esp. via stirring; and sand (II) is pref. stirred when being mixed with water. The ratio of sands II/I is pref. above unity. The pref. plant includes two screw feeders, one fed with sand (I) and a coolant, the other fed with sand (II) and water. The screw feeders have adjustable drive units; and both the coolant and water are supplied in dosed amts. The screw feeders can thus deliver desired quantities to a mixer located above a moulding box. As compared with similar conventional processes, the amt. of coolant required, e.g. liq. N2, is much less.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Gießform Method of making a casting mold

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gießform in einem Formkasten durch Frieren von feuchtem Sand.The invention relates to a method for producing a casting mold in a molding box by freezing damp sand.

Es sind Verfahren zum Herstellen von Gießformen aus Sand bekannt, bei denen Sand mit Wasser gemischt, das Gemisch zu Formen gepreßt und in einem Gefriertunnel mit flüssigem Stickstoff besprüht wird, bis die Sandform gefroren ist.There are known methods for making casting molds from sand, where sand is mixed with water, the mixture is pressed into shapes and placed in a freezer tunnel sprayed with liquid nitrogen until the sand mold is frozen.

Die Herstellung einer Gießform nach einem derartigen Verfahren ist aber unwirtschaftlich, da die Gießform zunächst nur oberflächlich gefroren wird und das Gefrieren des Gießforminneren über die bereits bestehende Frostschicht eine lange Gefrierzeit, verbunden mit einem hohen Verbrauch an flüssigem Stickstoff bedingt.The production of a casting mold by such a method is but uneconomical, since the mold is initially only frozen on the surface and the freezing of the inside of the mold over the already existing layer of frost long freezing time, associated with a high consumption of liquid nitrogen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem Gießformen durch Frieren von feuchtem Sand rasch und mit geringem Kühlmittelverbrauch hergestellt werden können.The invention is therefore based on the object of developing a method with casting molding by freezing damp sand quickly and with low coolant consumption can be produced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Sand im Wärmekontakt mit einem Kühlmittel gekühlt, mit feuchtem Sand gemischt und die gebildete Sandmischung in den Formkasten eingebracht wird.This object is achieved according to the invention in that sand is in thermal contact cooled with a coolant, mixed with wet sand and the sand mixture formed is introduced into the molding box.

Erfindungsgemäß werden zwei Sandkomponenten benötigt. Vor dem Vermischen der beiden Komponenten muß die erste Sandkomponente gekühlt werden, während die zweite Sandkomponente getrennt von der ersten mit Wasser vermischt wird. Die erste Komponente muß auf eine Temperatur gekühlt werden, die gefügt, daß jedes seiner Sandkörner einen ausreichend großen Gefrierhof um sich bildet. Das Volumen eines Gefrierhofes muß so groß sein, daß die Gefrierhöfe der gekühlten, benachbarten Sandkörner in dem Sandgemisch einander mit Sicherheit überschneiden und die gebildete Sandmischung an allen Stellen der Gießform gefriert. Für ein möglichst gleichmäßiges Gefrieren ist eine gute Vermischung der beiden Sandkomponenten erforderlich. Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das schnelle Gefrieren der Sandmischung, das auf die homogene Verteilung der die Umgebung kühlenden Sandkörner im feuchten Sand zurückzuführen ist. Aus diesem Grund eignet sich das angegebene Verfahren hervorragend für den Einsatz in Gießereibetrieben.According to the invention, two sand components are required. Before mixing of the two components, the first sand component must be cooled, while the second sand component is mixed with water separately from the first. The first Component must be cooled to a temperature that will fit each of its Grains of sand form a sufficiently large area of freezing around them. The volume of a The freezer yard must be so large that the freezer yards of the cooled, neighboring grains of sand in the sand mixture surely overlap each other and the sand mixture formed freezes in all parts of the mold. For freezing as evenly as possible a good mixing of the two sand components is required. A big advantage of the method according to the invention is the rapid freezing of the sand mixture, the on the homogeneous distribution of the sand grains in the moist sand, which cools the environment is due. For this reason, the specified method is extremely suitable for use in foundries.

Wegen der tiefen Temperatur des gekühlten Sandes beginnt der Gefriervorgang unmittelbar nach der Vermischung der beiden Sandkomponenten. Es ist daher wichtig, die Sandmischung möglichst schnell in den vorgesehenen Formkasten einzubringen.Because of the low temperature of the cooled sand, the freezing process begins immediately after the two sand components have been mixed. It is therefore important to bring the sand mixture into the molding box provided as quickly as possible.

Hierbei bewährt es sich, die Sandmischung mit großer Geschwindigkeit in den Formkasten zu schleudern, wodurch einerseits die Sandmischung erst in der Gefrierform gefriert und andererseits eine beim herkömmlichen Prozeß durch Pressen der Mischung. erreichte Festigkeit der Gießform erzielt wird. Grundsätzlich ist es möglich, den zu kühlenden Sand in indirektem Wärmetausch mit einem Kältemittel zu kühlen. Bei Verwendung geeigneter KUhlmittel, z.B. flüssigen Stickstoffs, ist aber nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ein direkter Wärmekontakt des Sandes mit dem Kühlmittel aufgrund des besseren Wärmeübergang es und der einfacheren Kühlvorrichtung vorzuziehen.Here it has proven to be useful to mix the sand with great speed to fling into the molding box, which on the one hand the sand mixture only in the Freezing form freezes and, on the other hand, one in the conventional process by pressing the mix. achieved strength of the mold is achieved. Basically it is possible to use the sand to be cooled in indirect heat exchange with a refrigerant to cool. If a suitable coolant is used, e.g. liquid nitrogen but according to an advantageous embodiment of the inventive concept, a direct one Heat contact of the sand with the coolant due to the better heat transfer there and preferable to the simpler cooling device.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird jede Sandkomponente während des Kühlens bzw. des Vermischens mit Was ser umgewälzt. Dadurch wird einerseits eine gleichmäßige Abkühlung bzw. Verteilung des Wassers erzielt und anderersei-tsein sparsamer Verbrauch an Kühlmittel gewährleistet.According to a further feature of the invention, each sand component circulated water during cooling or mixing with what. This will on the one hand a uniform cooling or distribution of the water is achieved and on the other hand economical consumption of coolant guaranteed.

Es ist festgestellt worden daß ein ausreichend rasches Gefrieren der Sandmischung bei großer Festigkeit der Gießform erzielt werden kann, wenn das Verhältnis der angefeuchteten Sandmenge zu der gekühlten Sandmenge in der Sandmischung größer als 1 ist.It has been found that sufficiently rapid freezing of the Sand mixing with great strength of the casting mold can be achieved if the ratio the amount of moistened sand is greater than the amount of cooled sand in the sand mixture than 1 is.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es vorteilhaft, wenn die Korngröße des zu kühlenden Sandes größer ist als die des anzufeuchtenden Sandes. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmekapazitäten von Sandkörnern.mit verschiedenen Korngrößen, ist eitl-Sand größerer Körnung für ein schnelles Gefrieren der Sandmischung besser geeignet.According to a further embodiment of the inventive concept, it is advantageous to when the grain size of the sand to be cooled is larger than that of the sand to be moistened Sand. Due to the different heat capacities of grains of sand. With different Grain sizes, eitl sand is larger grains for quick freezing of the sand mixture more suitable.

Wegen der geringeren Korngröße der feuchten Sandkomponente ist dennoch eine gute Oberflächenqualität bei gleichbleibender Festigkeit der Gießform sichergestellt. Kann bei besonders hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität des Gußstckes für die zu kühlende Sandkomponente kein Sand großer Körnung verwendet werden, ist es nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens vorteilhaft, wenn hierfür Sand einer einheitlichen Körnung verwendet wird, während für die anzufeuchtende Sandkomponente Sand Ublicher Körnung dienen kann.Because of the smaller grain size of the moist sand component is nevertheless ensures a good surface quality with constant strength of the casting mold. Can be used if the requirements placed on the surface quality of the casting are particularly high large-grain sand is not used for the sand component to be cooled According to a further embodiment of the inventive concept, it is advantageous if this Sand of a uniform grain size is used while for the to be moistened Sand component sand usual grain size can serve.

Auf diese Weise wird vermieden, daß Sandkörner geringer Korngröße und mit entsprechend verminderter Kühlwirkung einen zu kleinen Gefrierhof bilden und somit die Festigkeit der Gefrierform beeinträchtigen könnten.In this way it is avoided that sand grains of small grain size and, with a correspondingly reduced cooling effect, form a freezing area that is too small and thus could impair the strength of the freezer form.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht aus zwei langgestreckten Behältern, an deren einem Ende jeweils ein Vorratsbehälter für Sand angeschlossen ist und deren anderes Ende in eine Mischkammer mündet. In die beiden Vorratsbehälter wird Sand mit vergleichbarem, möglichst niedrigem Feuchtigkeitsgehalt gefüllt. über den einen langgestreckten Behälter wird der Sand aus dem Vorratsbehälter entnommen und auf dem Weg zur Mischkammer z.B. durch eingebaute, indirekt gekühlte Kühlflächen oder durch Besprühen mit einem Kältemittel gekühlt, während über den zweiten langgestreckten Behälter der Sand dem anderen Vorratsbehälter entnommen und aul dem Weg zur Mischkammer mittels geeigneter Vorrichtungen mit Wasser vermischt wird. In der Mischkammer werden beide Sandkomponenten mechanisch gemischt und anschließend über eine Ausstoßleitung aus der Mischkammer in den Formkasten geschleudert.A device suitable for carrying out the method according to the invention consists of two elongated containers, each with a storage container at one end is connected for sand and the other end opens into a mixing chamber. In the two storage tanks is sand with a comparable, as low as possible moisture content filled. The sand is removed from the storage container via one elongated container removed and on the way to the mixing chamber e.g. through built-in, indirectly cooled Cooling surfaces or cooled by spraying with a refrigerant while over the second elongated container, the sand taken from the other storage container and mixed with water on the way to the mixing chamber by means of suitable devices will. Both sand components are mechanically mixed in the mixing chamber and then mixed thrown out of the mixing chamber into the molding box via an ejection line.

Nach einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens eignen sich zum Umwälzen und Fördern der beiden Sandkomponenten in den jeweiligen Behältern Schneckenförderer, an die zwei unabhängig voneinander regelbare Antriebe angeschlossen sind.According to one embodiment of the inventive concept, they are suitable for circulation and conveying the two sand components in the respective containers screw conveyor, to which two independently controllable drives are connected.

Die beiden langgestreckten Behälter sind in diesem Fall feststehende Rohre, in denen der Sand durch eine umlaufende Vollschnecke vorwärts geschoben wird. Da der Sand während des Transportes gemischt werden soll, eignet sich als Fördermittel besonders eine Segmentschnecke. über die beiden Antriebe kann das Verhältnis der beiden Sandmengen in der Mischung eingestellt werden.The two elongated containers are stationary in this case Pipes in which the sand is pushed forward by a rotating full screw. Since the sand is to be mixed during transport, it is suitable as a means of conveyance especially a segment screw. The ratio of the both amounts of sand in the mixture can be adjusted.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens münden an verschiedenen Stellen der Behälter Zweigleitungen in die Behälter. Die Zweigleitungen jeweils eines Behälters sind an eine Zufuhrleitung angeschlossen, die ihrerseits mit einem Vorratsbehälter für Wasser bzw.According to a further advantageous embodiment of the inventive concept branch lines open into the containers at various points on the containers. the Branch lines of each container are connected to a supply line, which in turn have a storage tank for water or

ein Kühlmittel angeschlossen ist. über eine Dosiereinrichtung in jeder Zufuhrleitung kann die Menge des pro Zeiteinheit der jeweiligen Sandkomponente zugeführten Kühlmittels bzw.a coolant is connected. via a metering device in each Supply line can be the amount of the supplied sand component per unit of time Coolant or

Wassers eingestellt und somit eine bestimmte Temperatur bzw ein bestimmter Feuchtigkeitsgehalt erzielt werden. Die Mün dungen der Zweigleitungen können mit Sprühdüsen ausgerüstet sein, durch die eine besonders feine Verteilung des KUhlmit tels bzw. des Wassers in der Jeweiligen Sandkomponente erreicht werden kann.Water set and thus a certain temperature or a certain Moisture content can be achieved. The mouths of the branch lines can with Spray nozzles, through which a particularly fine distribution of the KUhlmit means or the water in the respective sand component can be achieved.

Anhand einer schematischen Skizze soll ein AusfUhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben und das vorgeschlagene Verfahren erläutert werden: In Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen einer Gießform gezeigt.Using a schematic sketch, an exemplary embodiment of a Described device according to the invention and explained the proposed method are: In Figure 1 is a schematic representation of an apparatus for manufacturing a mold shown.

In Figur 2 ist ein Schnitt durch einen Behälter, über den Sand gefördert wird, dargestellt.FIG. 2 shows a section through a container through which sand is conveyed is shown.

In eine Mischkammer 5 münden die Ausgänge zweier Rohre 1, 2.The outlets of two tubes 1, 2 open into a mixing chamber 5.

An dem dem Ausgang gegenüberliegenden Ende der beiden Rohre 1,2 ist je ein Vorratsbehälter für Sand 3, 4 angeordnet. In den Behälter 1 münden mehrere Zweigleitungen 12, die zum Einspeisen von flüssigem Stickstoff dienen sollen und aus diesem Grund isoliert sein können. Die Zweigleitungen 12 sind an eine ebenfalls isolierte Zufuhrleitung 14 angeschlossen, die über eine nicht dargestellte Dosiereinrichtung an einen ebenfalls nicht dargestellten Vorratsbehälter angeschlossen ist. Analog dazu münden in den Behälter 2 Zweigleitungen 13, die zum Einspeisen von Wasser dienen und an eine Zufuhrleitung 15 angeschlossen sind. Eine Dosiereinrichtung zur Regelung der zuzuführenden Wassermenge sowie ein Vorratsbehälter für Wasser sind ebenfalls nicht dargestellt. In beiden Rohren 1, 2 ist Je eine Vollschnecke 10, 11 drehbar gelagert. Jede Schnecke ist mit einem regelbaren Antrieb 8, 9 verbunden. An das untere Ende der Mischkammer schließt ein Druck-Ausstoßzylinder 6 an, unter dessen Ausgang ein Formkasten 7 für die zu frierende Gießform zu stellen ist.At the end of the two tubes opposite the exit, 1.2 is one storage container for sand 3, 4 each is arranged. Several open into the container 1 Branch lines 12, which are intended to be used for feeding in liquid nitrogen and for this reason can be isolated. The branch lines 12 are also connected to one isolated supply line 14 connected via a metering device, not shown is connected to a storage container, also not shown. Analogue to this end, branch lines 13, which are used to feed water, open into the container 2 and on a supply line 15 are connected. A dosing device to regulate the amount of water to be supplied and a storage tank for water are also not shown. There is a full screw each in both tubes 1, 2 10, 11 rotatably mounted. Each screw is connected to an adjustable drive 8, 9. At the lower end of the mixing chamber closes a pressure-ejection cylinder 6, below the output of which is to provide a molding box 7 for the casting mold to be frozen.

Im Betrieb wird Formsand in den Vorratsbehälter 4 und Formsand einer einheitlichen Körnung in Vorratsbehälter 3 gegeben.In operation, molding sand is in the storage container 4 and molding sand one given uniform grain size in storage container 3.

Bestimmt durch die Drehzahl des Antriebes 9 wird Formsand dem Vorratsbehälter 4 entnommen und auf dem Weg zur Mischkammer mit Wasser angefeuchtet. Die Menge des über die Zufuhrleitung 15 und die Zweigleitungen 13 geleiteten und in den Innenraum des Rohres 2 gesprühten Wassers hängt vom gewünschen Feuchtigkeitsgehalt und der Drehzahl des Antriebes 9 ab und wird in der zugehörigen Dosiereinrichtung eingestellt. Entsprechend wird Formsand aus Behälter 3 entnommen und mit einer dosierten Menge an flüssigem Stickstoff besprüht. Die so präparierten Sandkomponenten werden in dem durch die jeweilige Fördergeschwindigkeit bestimmten Mischverhältnis in der Mischkammer 5 gemischt und über den Druckausstoßzylinder in den Formkasten 7 geschleudert. Dort friert die Sandmischung aus und ist für den Guß vorbereitet.Molding sand is determined by the speed of the drive 9 in the storage container 4 and moistened with water on the way to the mixing chamber. The amount of guided via the supply line 15 and the branch lines 13 and into the interior of the pipe 2 sprayed water depends on the desired moisture content and the Speed of the drive 9 and is set in the associated metering device. Correspondingly, molding sand is removed from container 3 and with a metered amount sprayed on liquid nitrogen. The sand components prepared in this way are used in the mixing ratio determined by the respective conveying speed in the Mixing chamber 5 mixed and thrown into the molding box 7 via the pressure ejection cylinder. There the sand mixture freezes and is ready for casting.

Das Verhältnis der Fördergeschwindigkeiten d.h. der beiden Sandkomponenten ergibt sich: 1. Aus der Korngröße des gekühlten Sandes. Das heißt, dieser Sandkomponente muß eine für ein vollständiges Durchfrieren der angefeuchteten Sandkomponente ausreichende Wärmemenge entzogen worden sein.The ratio of the conveying speeds, i.e. the two sand components results: 1. From the grain size of the cooled sand. That is, this sand component must be sufficient for the moistened sand component to freeze completely Amount of heat has been withdrawn.

2. Aus der Vermischung: Die einzelnen Sandkörner des gekühlt ten Sandes müssen in dem angefeuchteten Sand so verteilt sein, daß sich die Gefrierhöfe der gekühlten Sandkörner mit Sicherheit überschneiden.2. From the mixing: The individual grains of sand of the cooled sand must be distributed in the moistened sand in such a way that the freezer areas of the Chilled grains of sand surely overlap.

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Claims

Claims 1. A method for producing a casting mold in one Molding box by freezing moist sand, characterized in that sand in the Thermal contact is cooled with a coolant, mixed with wet sand and the formed Sand mixture is introduced into the molding box.

2. The method according to claim 1, characterized in that the to be cooled Sand is brought into direct thermal contact with the coolant.

3. The method according to claim 1 oder'2, characterized in that the Sand is circulated during moistening or cooling.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the ratio of the moistened sand amount to the cooled amount of sand in the Sand mixture is greater than 1.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the sand to be cooled has a uniform grain size.

6. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 5, characterized by two elongated containers (1,2), one end of which each connected to a storage container (3, 4) for sand and the other End opens into a mixing chamber (5) to which an exhaust line (6) for the delivery of the cooled sand in the molding box (7).

7. Apparatus according to claim 6, characterized by tubular container (1,2), in each of which one with a controllable drive (8,9) connected, rotatable mounted screw (10,11) is arranged.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that at different points of the container (1,2) branch lines (12-13) into the container (1,2) open, the branch lines each of a container to a supply line (14,15) are connected, which in turn have a metering device with a Storage tank for water or coolant is in communication.