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Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren von Gießerei-
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sand Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von Gießereisand,
bei welchem die Knollen des Altsandes zerkleinert, die Sandkörner anschließend gereinigt
und der Abrieb und sonstige Feinteile abgeführt werden, worauf der Sand abgekühlt
wird, und betrifft weiterhin eine~Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
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Bei dem bisher bekannten Verfahren werden Vibrationsroste zum Entleeren
der Formkästen -und auch zum Vorzerkleinern der Sandknollen verwendet Zum Aufschließen
der Aggiomerate kommen Prallmühlen, Hammermühlen, Drehtrommelkugelmühlen und auch
Backenbrecher zum Einsatz.
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Vibrationsroste werden seit vielen Jahren in der Gießerei eingesetzt.
Die vorerwähnten Mühlen stammen aus der Zerkleinerungstechnik und werden u.a. bei
der Zementerzeugung zur Vorzerkleinerung des Gesteins bzw. zur Feinmahlung des Zementklinkers
verwendet.
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Die verwendete Technik ist ausgerichtet auf den Verfahrensvorgang
Zerkleinern und Brechen. Daraus ist ersichtlich, daß derartige
Vorrictungen
für die Sandregenerierung ungeeignet sind, da sie nicht nur das Sandagglomerat sondern
auch das Sandkorn selbst zerkleinern, was unter allen Umständen vermieden werden
soll.
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Des weiteren kommen bei den bekannten Vorrichtungen Siebe zum Einsatz,
auch solche mit einer Belüftung im Gegenstrom, um überkorn, bzw. nicht aufgelöste
Agglomerate und Feinanteile auszuscheiden.
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Zum Kühlen des Sandes ist es bekannt, ein Wirbelbett zu verwenden.
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Daneben sind auch Röhrenstaukühler als Wärmeaustauscher bekannt, bei
denen Wasser als Ku'hlflUssigkeit zirkuliert.
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Aus der DE-OS 24 35 943 ist eine Vibrationseinrichtung zum Regenerieren
von Altsand bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist als nachteilig anzusehen,
daß das einmal aus dem Verband gelöste Sandkorn schnell und nahezu ungehindert die
Vorrichtung verläßt.
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d.h. seine Verweilzeit in der Vorrichtung ist zu kurz, um ausreichend
gereinigt werden zu konnen.
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Eine. weitere Vibrationsvorrichtung ist aus der DE-OS 25 19 328 bekannt.
Nier wird durch eine entsprechende Formgebung der Vorrichtung erreicht, daß die
gelösten Sandkörner sich zwischen den Knollen anhäufen, es ist jedoch als nachteilig
anzusehen, daß keine Maßnahmen getroffen sind, die jedem Sandkorn einen besti-mmten
Weg aufzwingen, damit eine bestimmte Verweilzeit in der Vorrichtung erreicht wird.
Vielmehr ist es möglich, daß ein Sandkorn, das sich gerade aus einem Agglomerat
löste, sofort und ohne einer weiteren Reibung ausgesetzt zu sein, die Vorrichtung
verläßt.
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Weitere bekannte Vorrichtungen arbeiten nach Art einer Gleitschliffanlage
und sind trog- oder wannenförmig ausgebildet. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere
zum Entgraten und Entzünden von Gießteilen verwendet. Um sie in leicht abgewandelter
Form zur Sandregenerierung verwenden zu können, werden der Trog oder die Wanne mit-einem
Spaltrost versehen, durch den Sandagglomerate und Körner fallen, ohne jedoch vorher
einer ausreichenden
Reinigung unterzogen zu werden. Ein weiterer
NachteTl ist die rollende Bewegung der Knollen, bei der zwar die Kanten abgerundet
werden, bei der jedoch die Auflösung der Agglomerate nur sehr langsam erfo-lgt.
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Der DE-PS 24 04 702 und der- DE-AS 27 Q5 606 sind Vibrationseinrichtungen
zur Kühlung und Reinigung des Sandkorns entnehmbar, bei welchem der Reinigungs-
bzw Kühleffekt durch das Vorbei- bzw.
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Hindurchleiten des Sandkornes durch Stahl- oder Metallwolle erreicht
werden soll. Diese Stahl- oder Metaliwolle ist aber auch in dichter Packung elastisch
und somit vibration-sdämpfend und deshalb zur Obertragung der Vibrationen ungeeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen,
mit dem auf mechanische Weise ein gereinigtes und gekühltes Sandkorn erhalten wird,
das in seinen gießereitechnischen Eigenschaften dem des neuen.Quarzsandes weitgehend
entspricht und fur die Wiederverwendung bei der Form und Kernherstellung geeignet
ist.
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Außerdem stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung- vorzuschlagen,
die als in sich geschlossene Einheit sämtliche erforderliche Verfahrensschri tte
stufenweise verwirklicht,- welche im wesentlichen sind Verlegen der Sandknollen,
Ausscheiden der Eisen- und MetaTlteile oder sonstiger Fremdk-õrper, Reinigen des
Sandkornes, Entfernen der verbrauchten Bindemittel und der Feinanteile, Ausscheiden
des Ober korns und Kühlen des Sandes.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 6.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den übrigen Unteransprüchen entnehmbar.
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Die wesentlichen Verfahrensschritte bestehen in einem Zerlegen der
Sandknollen durch gerichtete Schwingungen auf einer schiefen Ebene, wobei die gerichteten
Schwingungen die Sandknollen und Körner nach oben bzw. außen treiben wollen,- die
Schräge der
schiefen Ebene aber so groß ist, daß sie durch Schwerkrafteinwirkung
nach innen bzw. unten tendieren, wobei sie in einem keilförmigen Raum aufgeschlossen
werden. Das Reinigen des Sandkornes erfolgt durch Einwirkung gerichteter Schwingungen
in einem Raum, der in Bahnen aufgeteilt ist, wobei jedes Sandkorn sämtliche Bahnen
durchlaufen muß, womit eine weitgehend gleichmäßige Verweilzeit der einzelnen Sandkörner
im Reinigungsraum erreicht wird. Die Schwingungen werden durch starre Schwingungskörper
intensiv auf die Sandkörner übertragen, womit eine äußerst hohe Relativbewegung
unter den Körnern erreicht wird, von der wiederum der Bindemittel~abrieb ander Oberfläche
des Sandkornes durch Reibung abhängt. Die Reinigung erfolgt vorzugsweise bei Unterdruck,
um den Kontakt zwischen den einzelnen Sandkörnern zu erhöhen.
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Das Sieben des Sandes erfolgt auf einer in Bezug auf die Durchsatzleistung
wesentlich größer als erforderlichen Siebfläche durch gerichtete Schwingungen bei
gleichzeitiger Luftspülung zum Ausscheiden von überkorn und Fremdkörnern durch die
Siebwirkung und Ausscheiden der abgeriebenen Bindemittel und sonstiger Feinanteile
durch die Luftspülung, z.B, unter Verwendung der Luft des nachgeschaTteten- Wirbelbetts.
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Das Kühlen des Sandes erfolgt bevorzugt in zwei Stufen, wobei zum
Vorkühlen ein Vibrations-Wirbelbett vorgesehen ist, indem durch Einwirkung gerichteter
Schwingungen eine Sandströmung nach außen entsteht, die Fluidisierungswirkung der
Luft Jedoch ein Anhäufen des Sandes an der Peripherie verhindert und vielmehr das
Wirbelbett ständig in sich umwälzt Zum Nachkühlen- kann ein Wärmeaustauscher vorgesehen
sein, der in Form einer Spirale gebaut ist, wobei sämtliche Sandkörner den langen
Weg zwischen den Windungen der SpiraTe durchlaufen müssen. Unter der Einwirkung
gerichteter Schwingungen werden die Sandkörner nicht nur vorwärts~transporttiert,
sondern auch intensiv umgewälzt, wodurch sie unzählige Male direkt mit dem Boden
und den Wandungen der Kuhlspirale in Kontakt kommen und somit ein ausgezeichneter
Wärmeübergang erreicht wird.
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Ein Ausfuhrungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher
erläutert Die Sandknollen gelangen durch Schwerkraft oder durch Fördermittel in
den oberen Teil eines Behälters, welcher durch wenigstens einen Schwingungserreger
26 in Schwingungen versetzt wird. Diese Schwingungen übertragen sich auf die -Einbauten
des Behälters.
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Eine schiefe Ebene in form eines Rostes 1 ist geneigt angeordnet und
bildet zusammen mit -einem Verdrängungskörper 2 einen sich keilförmig nach unten
verjüngenden -Raum. Durch die Einwirkung der Schwingungen werden die Knollen in
diesem Raum aufgelöst. Körner und kleine Kornagglomerate gelangen durch den Rost
1 auf einen Boden 3. Fremdkörper, Eisen- bzw. Metallteile usw. werden auf dem Rost
1 zurückgehalten. Ein Syphonüberlauf 4 am Auslauf des keilförmigen Raumes dient
zur Durchlaßregulierung. Am überlauf 4 bildet sich ein Sandstau, der als oberer
Luftabschluß für den darunterliegenden Raum 5 dienen kann. Anstelle eines überlaufes
4 kann auch eine druckdichte Schleuse zum Einsatz kommen.
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Der Raun-5 ist über einen Stutzen 6 mit einem Unterdruckerzeuger verbunden.
Als unterer Luftabschluß für den Raum 5 dient der Sandstau,- der sich am Syphonüberlauf
7 bildet. Anstelle dieses überlaufes 7 kann auch eine druckdichte Schleuse vorgesehen
sein.
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Durch den sich im Raum 5 einstellenden Unterdruck wird die Packungsdichte
der Sandkörner wesentlich erhöht, d.h. durch den Unterdruck verringert sich das
Porenvolumen zwischen den Sandkörnern, die sich direkt aneinander anlagern. Die
Reibung zwischen den Körnern wird dadurch wesentlich erhöht. Hervorgerufen wird
die Reibung durch die Relativbewegung der Körner, ausgehend von den auf sie übertragënen
Schwingungen.
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Um eine möglichst lange Verweilzeit des einzelnen Sandkornes im Raum
5 zu erreichen, von welcher der erzielte Reinigungsgrad wesentlich abhängt, wir-d
dieser RaumS durch Trennwände 8 in
Bahnen 10, 11, 12 aufgeteilt.
Damit die Schwingungen möglichst intensiv auf die Sandkörner übertragen werden,
sind die Bahnen 10, 111 12 mit starren Schwingungskörpern 9 ausgestattet, die starr
mit dem Behälter und den Trennwänden 8 verbunden sind. Die Schwingungskörper 9-können
beispielsweise durch versetzt übereinander angeordnete Gitterroste gebildet werden.
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Ausgehend von der Rüttelbahn 1-0 wird der Sand durch die auf ihn wirkenden
Schwingungen in die Bahn 11 transportiert und von dort zur Bahn 12. Um von einer
Rüttelbahn in die andere zu gelangen, muß der Sand überläufe 13 , 14 passieren,
die so angeordnet sind, daß jede Bahn gefüllt gehalten wird. Die letzte Bahn ist
mit einem überlauf 15versehen, der im Syphonüberlauf 7 mündet, wodurch im Sandstau
ein relativ druckdichter Abschluß erreicht wird.
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An-sch3ießend gelangt der Sand durch Schwerkraft auf das Sieb 16.
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Auf dem Sieb 16 werden Fremdkörper zurückgehalten, die unter der Einwirkung
der Schwingungen über den Ausl-auf 17 den Behälter verlassen. Gleichzeitig wird
das Sieb 16 von unten mit Luft durchströmt. Hierdurch werden Feinteile und abgeriebene
Bindemittel von der Luftströmung mitgenommen und über den Absaugstutzen 18 abgeführt.
Das gereinigte Sandkorn fällt durch das Sieb 16 und gelangt sodann auf ein Vibrationswirbelbett
19.
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Die Höhe der Wirbelschicht ist durch den Dberlauf 19a einstellbar
Index Wirbelschicht erfolgt eine Vorkühlung des Sandes. Die erwärmte Luft wird über
den Absaugstutzen 18 abgeführt.
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Durch das Zusammenwirken von Schwingungen und Belüftung wird eine
homogene Wirbel schicht auch bei relativ grobkörnigem Sand sichergestellt. Außerdem
wird der Sand ständig in sich umgewälzt und somit eine sehr gute Wärmeübertragung
erzielt.
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Für die Vorkühlung im Wirbelbett wird bevorzugt Raumluft verwendet,
welche über den Stutzen 1 eingeblasen wird.
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Insbesondere bei der Verwendung von Raumluft im Sommer kann eine Nachkühlung
des Sandes erforderlich sein. Die Nachkühlung erfolgt durch Kontakt der Sandkörner
mit dem Boden 22 und der Kühlspirale 23. Durch die Einwirkung der Schwingungen durchläuft
der Sand den langen Weg zwischen den Windungen der Kühisp-irale-23, ausgehend vom
Einlauf 20 bis zum Auslauf 24 Durch die gerichteten Schwingungen wird der Sand zwischen
den Windungen der Kühlspirale 23 nicht nur vorwärtstransportiert, sondern auch intensiv
umgewälzt. Dadurch kommt jedes. Sandkorn mehrere Male mit dem Boden 22 und der Kühlspira-le
23 in Berührung. Die Kühlwirkung ist entsprechend hoch bei gleichzeitig geringem
Kühlwasserverbrauch.
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Unter dem Boden 22 befindet sich ein zweiter Boden 29, zwischen denen
sich eine Kühlwasserkammer bildet. Die Kühlspirale 23 ist hohl und wird innen im
Gegenstrom vom Kühlwasser durchströmt, Welches über den Stutzen 25a einläuft und
über den Stutzen 25b das Kühisystem verläßt.
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Ober einen nicht dargestellten Wärmefühler :knn;d1'e Sandtemperatur
am Auslauf 24 gemessen werden, wo-bei --die gemessene Temperatur eine entsprechende
Durchflußregulierung des Kiihlwassers bewirkt.
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Der Behälter ist über -elastische Elemente 27 an einem starren Rahmen
28 aufgehangt. Der Verdrängungskörper 2 kann über eine Traverse 31 starr mit dem
Rahmen 28 verbunde-n-sein. Eine elastische Verbindung 30 verb-indet die starren
mit den in Vibration versetzten Teilen des Behälters.
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