DE3019096A1 - Verfahren und anlage zum nassentsanden und reinigen von gusstuecken - Google Patents
Verfahren und anlage zum nassentsanden und reinigen von gusstueckenInfo
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Paper (AREA)
Description
°λ τε μ tä"n„wä lt ε
A. GRÜNECKER
OPL-ΙΝα
H. KINKELDEY
Dd-INQ
W. STOCKMAIR
DR-ING-AeE(CALTECH)
K. SCHUMANN
DR. HER NAT. - DIPt_-PHY3L
P. H. JAKOB
DlPL-ING
G.BEZOLD
OR RER NAC- OPL-CHB*.
FOUUDRY DESIGN COEP.(Europe)
Alte Jonastrasse 83
Eapperswil, Kanton St. Gallen
Schweiz
Alte Jonastrasse 83
Eapperswil, Kanton St. Gallen
Schweiz
8 MÜNCHEN 22
19. Mai 1980
P 15 089/dg
Verfahren und Anlage zum Nassentsanden und Reinigen
von Gußstücken
von Gußstücken
030068/0629-
Foundry Design Corp. (Europe), Rapperswil
Verfahren und Anlage zum Nassentsanden und Reinigen von
Gusstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nassentsanden und Reinigen von Gusstücken aus Formblöcken mit Einmalformen
und zur Regenerierung des Sandes und event. Rückgewinnung des Wassers sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Sandgiessen, bzw. dem Entformen mittels Druckwasserstrahl,
stellt sich einerseits das Problem einer rationellen Arbeitsweise und anderseits einer optimalen Wirtschaftlichkeit
bezüglich Verwendung der Hilfsstoffe, d.h. Sand und Wasser. Teilweise wird hochwertiger und deshalb auch teurer
Sand verwendet. Das Wasserstrahlen benötigt viel Wasser, das nicht ungeklärt abgeleitet werden kann.
■ Ziel der Erfindung ist eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit
beim· Sandformen und Entformen durch die Wiederverwendbarmachung
von Sand und Wasser, was praktisch einen in sich geschlossenen Materialkreislauf ergibt.
Dies wird beim eingangs erwähnten Verfahren dadurch erreicht,
dass erfindungsgemäss sowohl Sand als auch Wasser regeneriert werden. Wird.ein Spezialsand, z.B. Quarz- oder
Zirkonsand verwendet, dem ein Bindemittel, z.B. Kaltharz oder
Natriumsilikatlösung (Wasserglas), beigemischt ist, so besteht das Verfahren darin, dass
_ der ganze Formblock in einer Strahlkabine einem Wasserstrahl
von hohem Druck ausgesetzt wird,
- in einem ersten Wasserausscheider ausgeschwemmter Schlammbrei, Nassand und Wasser getrennt werden,
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BAD ORIGINAL
der Nassand in eine Kammer mit Rührwerk geführt wird, in
welcher das am Sand haftende Bindemittel durch Aneinanderreiben der Sandkörner weggescheuert wird,
durch Zuführung des abgetrennten Wassers ein neuer Reinigungsprozess
des Sandes eingeleitet wird,
- in einem zweiten Wasserabscheider und/oder einem Schwingoder
Rotationsentwässerer oder einer Filterpresse Formsand und Wasser endgültig getrennt werden.
In Erweiterung des Verfahrens kann einerseits
der Sand getrocknet, gekühlt und der Wiederverwendung zugeführt,
und anderseits
das Wasser, event, unter Zuleitung von CO2, in Form von
Rauchgas, neutralisiert.werden, . .
dem Wasser ein Flockungsmittel, z.B. Eisenchlorid, Aluminiumsulfat
oder dgl. oder ein Flockungshilfsmittel, z.B. Polyelektrolyt, beigegeben werden und
- in einem Absetzbehälter soweit gereinigt werden, dass es
wieder für das Strahlen in der Strahlkabine verwendet werden kann.
Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Anlage, die
erfindungsgemäss gekennzeichnet ist durch die Hintereinanderschaltung
einer Hydrostrahlkabine,
event, eines Magnet-Metallausscheiders und eines Brechers
für Sandklumpen,
einen ersten Hydrozyklon für das Ausscheiden eines Grossteiles des Wassers aus dem Schlammbrei, : ' ■" -.
eine Scheuereinrichtung für den Sand,
einen Aufschwemmbehälter für den gescheuerten Sand,
einen zweiten Hydrozyklon für das Ausscheiden eines Grossteiles des Wassers aus dem neuen Schlammbrei, wobei von
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diesem Hydrozyklon eine Rückführleitung für das ausgeschiedene Wasser zum Aufschwemmbehälter führt,
einen Rotations- oder Schwingentwässerer oder eine Filterpresse,
denen eine Sandtrocknungs- und Sandkühleinriehtung nachgeschaltet ist.
Eine Wiederverwendung von Sand und Wasser ist also von
grossem Vorteil. Die Wirtschaftlichkeit lässt sich schon daraus ersehen, dass eine mittelgrosse Anlage, bei einem
Sandumsatz von 10 t Sand, einen stündlichen Wasserverbrauch
von 8 in aufweist.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
einer Anlage zum Nassentsanden eines Formblockes und zum Regenerieren
von Sand und Wasser zur Wiederverwendung, schematisch
dargestellt.. ·
Fig. 1 zeigt das Entformen und die Regenerierung des
Sandes,
Fig. 2 die Regenerierung des Strahlwassers sowie des für die Sandregenerierung verwendeten Wassers.
Die nachstehend aufgeführten Zahlenangaben stellen die wirtschaftlichsten Werte für einen bestimmten Fall dar. Sie
sind für andere Fälle schlecht geeignet, bewegen sich aber im in den Patentansprüchen angegebenen Rahmen.
".-"■■- Mit 1 ist die Reinigungs- oder Hydrostrahlkabine, in deren
Innerem der gegossene Formblock 2, d.h. Gusstück mit verlorener Sandform, auf.einen vorzugsweise drehbaren Rost 3 abgestellt
wird. Ueber die Innenwände der Kabine sind vorzugsweise schwenkbare Wasserstrahldüsen 4 angeordnet, die gegen
den Tisch zu gerichtet sind. Die Stellungen der Strahldüsen
können von aussen gesteuert werden. Bei einer Ausführungsvariante
können die an den Seitenwänden angeordneten Strahldüsen
gemeinsam auf- und abbewegt werden, so dass der ganze Formblock von den Wasserstrahlen der Düsen bestrichen wird
und der Sand in Sandbrocken zerteilt wird.
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Die Hydrostrahlkabine arbeitet mit einem Wasserdruck von 450 bar. Dieser kann je nach Sand und Gussform bis zu 800
bar erreichen, vorzugsweise 350 bis 700 bar.
Der abgestrahlte Sand fällt mit dem Wasser und dem Gussstück
auf die feingelochte Trennförderrinne, eine Rutsche 5
oder ein Band ab, wo er unter dem Magnetabscheider 7 durchgeführt wird, um allfällige Eisenreste auszuscheiden. Die .
abgestrahlten Sandklumpen, die nicht aus der perforierten Rutsche direkt in den ersten Zwischenbehälter 6 gelangen,
gelangen über den Brecher 8 in den Behälter 6.
Im beschriebenen Beispiel werden pro Stunde 25 Blöcke ä 40 χ 40 χ 50 cm entformt, was bei einem Druckwasseranfall
von 2 m /h einen Sandanfall von 2.6 t/h ergibt. Im Zwischenbehälter
6 wird der Sand unter Beimischung von 21.9 m /h · Wasser aus dem ersten Hydrozyklon zu einem Sandbrei vermengt.
Ueber die Pumpe 9 und die Leitung 90 wird der Sandbrei dem ersten Hydrozyklon 10 zugeführt, von wo das ausgeschiedene
Wasser (ca. 21.9 m /h) über die Rückleitung 11 zum ersten Zwischenbehälter 6 gelangt.
Der ausgeschleuderte Nassand 2.6 t/h und 1.1 m /h Wasser
fällt in die erste von zwei achteckigen Kammern einer bekannten Scheuereinrichtung 12. Jede Kammer weist ein Rührwerk
auf, wobei das Rührwerk der ersten Kammer 13 den Sinkprozess des Sandes verzögert und dasjenige der zweiten Kammer
14 den Sand dem oben liegenden Anschluss 15 der Leitung
I50 zum zweiten Zwischenbehälter 16 führt. Durch die intensive
Turbulenz in den Kammern werden die Sandkörner derart
aneinander gerieben, dass die Wasserglasumhüllung absplittert. Der Durchgang eines Sandkornes durch die Scheuereinrichtung
beträgt 4-6 Min. Die Leistung der Scheuereinrichtung beträgt im beschriebenen Beispiel 2.6 t/h Sand in 1.1 m^/h
Wasser. Die abgescheuerten Hüllteile werden vom Wasser mitgerissen und gelangen mit dem Wasser zum Reinigungsprozess.
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Zur weiteren Verarbeitung des Sandes werden dem zweiten Zwischenbehälter 16 durch die Leitung 17 21.9 m /h Wasser
aus dem zweiten Hydrozyklon 18 zugeleitet, so dass die Pumpe
19 pro Stunde einen Schlammbrei von 2.6 t Sand gemischt mit
23 m Wasser durch die Leitung 190 zum zweiten Hydrozyklon
fördert. Das ausgeschiedene Wasser wird dem Zwischenbecken
20 zugeleitet, von wo es zum Teil in den zweiten Zwischenbehälter
16 und zum Teil dem Regenerierungsprozess (Fig. 2) zugeleitet wird.·
Der Sand aus dem zweiten Hydrozyklon gelangt als Nassand
(2.6 t/h Sand und 1.1 m/h Wasser) in den Schwingentwässerer
21, von wo ihm noch 0.55 m/h Wasser entzogen wird. Das Wasser
gelangt durch die Leitung 22 in den Zwischenbehälter 16,
der Sand dagegen wird in den Änlageteilen 23 und 24 getrock-r
net,' gekühlt und über ein'Reservesilö 25 dem pneumatischen
Sender als regenerierter Sand für die Herstellung neuer Formen zugeleitet. Das restliche Trocknen des feuchten Sandes
erfolgt; mittels OeI- oder Erdgasbeheizung und nachträglichem Kühlen auf min. 35° C
Die im Beispiel angegebenen Zahlenwerte gelten - wie bereits
erwähnt - nur für dieses Beispiel. Der Schlammbrei im ersten Zwischenbehälter 6 und im zweiten Zwischenbehälter
weist ein Mischverhältnis zwischen 1 t Sand zu 7 m -Wasser, bis It Sand zu 10 nr Wasser auf. Der nassregenerierte Sand
enthält einen Wasseranteil von 2 - 15%.
Die einzeln dargestellten und beschriebenen Bauelemente können durch andere Bauelemente ersetzt sein, vorausgesetzt
sie, erfüllen die gleiche Funktion, z.B. können anstelle des Schwingentwässerers 21 auch ein Rotationsentwässerer oder
eine Filterpresse verwendet werden. Die Hydrozyklone 10 und 18 können mit Unter- oder Atmosphärendruck arbeiten.
Der.Anlageteil gemäss Fig. 2 dient der Regenerierung
des im Becken 20 gesammelten überschüssigen Wassers aus der Strahlkabine 1, dem ersten Zwischenbehälter 6 und dem zweiten
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Zwischenbehälter 16 sowie dem zweiten Hydrozyklon 18. Das
Wasser ist durch das dem Sand beigegebene Soda alkalisch und gelangt über die Leitung 30 in die Neutralisationskammern 31, wo es im Gegenstrom 32 mit CO 2 in Form von. Rauchgas neutralisiert wird. Dabei kann das Rauchgas - aus dem
Trocknungsprozess des Sandes verwendet werden. Hierauf gelangt das Wasser über die erste Dosierpumpe 40 in den Behandlungsraum 41 des mit einer Förderschnecke 42 versehenen
Vorratsbehälters 43 für ein Flockungsmittel 44. Wasser und Flockungsmittel fHessen in das Reaktionsgefäss 45, in
welchem durch das Rührwerk 46 eine intensive Mischung erfolgt.
Ueber die zweite Dosierpumpe 50 wird das Gemisch dem
Absetzbehälter 51 zugeleitet, von wo der sich absetzende Schlamm über den Auslass 52 abgesogen wird, während das geklärte Wasser über die Wände 53 in den Ueberfallkanal 54 und
die Leitung 60 zu einem Zwischenreservoir 61 gelangt. Am Zwischenreservoir sind Niveausonden 62 angeordnet, die der
Messung des Reinheitsgrades des Wassers und der Steuerung der Dosierpumpen 40, 50, 70 dienen.
Das saubere Wasser kann direkt über die Leitung 71 oder
das Ventil 80 und den Filter 81 dem Wasserreservoir 90 zur Speisung der Hochdruckwasserpumpe 91 zugeleitet werden. Der
Filter 81 ist als Sicherung eingebaut, damit keine die Hochdruckpumpe
und/oder die Hochdruckdüsen beschädigende Schwebestoffe zu diesen Teilen gelangen. Normalerweise werden
Schwebestoffe in der Mindestgrösse von 5 - 15^^ zurückgehalten.
Statt eines Flockungsmittels 44, z.B. Eisenchlorid oder
Aluminiumsulfat oder zusätzlich dazu, kann ein Flockungshilfsmittel, z.B. ein Polyelektrolyt, beigemengt werden.
Selbstverständlich kann in jeder Stufe der Gesamtanlage
Frischwasser beigemengt werden. Es sei aber festgehalten, dass über 85 % des verwendeten Wassers regeneriert und entweder
als sauberes Abwasser abgelassen oder zur Entformung wiederverwendet werden kann.
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Ib
Die beschriebene Gesamtanlage eignet sich besonders zum Entfernen von Kernen und von verlorenen Formen, also
Einmalformen, bei denen ein Quarzsand, Zirkonsand oder dgl. verwendet wird, dem ein Bindemittel, z.B. Kaltharz, Natrium
silikatlösung (Wasserglas) beigemischt wird.
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Zusammenfassung
In einer Hydrostrahlkabine (1) wird der Formblock, event,
mit Kern, mittels Hochdruckwasserstrahl entformt. Der Sand
wird in Form eines Schlammbreis einem ersten Hydrozyklon (10) zugeführt, wo das Wasser zum grossen Teil ausgeschieden und
zur Bildung von neuem Schlammbrei zurückgeführt wird. Der Sand gelangt in eine Scheuereinrichtung zum Abschlagen seines
Bindemittels, das sich als Hülle um die Sandkörner abgesetzt hat. Hierauf wird in einem Zwischenbehälter (16) wieder ein
Schlammbrei aufgearbeitet, der zum Ausschleudern des Wassers
mit den Hüllteilchen dem zweiten Hydrozyklon (18) zugeleitet wird. Der Sand wird dann getrocknet und gekühlt.und steht zur
Weiterverwendung zur Verfügung. Das verunreinigte Wasser wird
mit Rauchgas neutralisiert, worauf ihm ein Flockungsmittel zugesetzt wird und die Reinigung in einem Absetzbehälter und
event, in einem Filter erfolgt.
Mit der Anlage ist ein wirtschaftliches Arbeiten möglich,
indem in je einem geschlossenen Kreislauf sowohl der Sand "als auch das Wasser regeneriert werden.
(Fig. 1)
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Leerseite
Claims (20)
1. Verfahren zum Nassentsanden und Reinigen von Gussstücken
aus Formblöcken mit Einmalformen und zur Regenerierung
des Sandes und event. Rückgewinnung des Wassers, dadurch gekennzeichnet, dass zum Formen Sand, z.B. Quarzsand,
Zirkonsand oder dgl. verwendet wird, dem ein Bindemittel, z.B. Kaltharz, Natriumsilikatlosung (Wasserglas) oder dgl.
beigemischt wird, und dass sowohl der Sand als auch das zum Nassentsanden gebrauchte Wasser zur mehrmaligen Verwendung
in einem praktisch geschlossenen Prozess regeneriert werden.
2. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der ganze Formblock in einer Strahlkabine einem Wasserstrahl
von hohem Druck ausgesetzt wird,
in einem ersten Wasserausscheider ausgeschwemmter Schlammbrei,
Nassand und Wasser getrennt werden,
- der Nassand in eine Kammer mit Rührwerk geführt wird, in weicher das am Sand haftende Bindemittel durch Aneinanderreihen
der Sandkörner weggescheuert wird,
- durch Zuführung des abgetrennten Wassers ein neuer Reinigungsprozess
des Sandes eingeleitet wird,
- in einem zweiten Wasserabscheider und/oder einem Schwingoder Rotationsentwässerer oder einer Filterpresse Formsand
und Wasser endgültig getrennt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
einerseits
- der Sand getrocknet, gekühlt und der Wiederverwendung zugeführt,
und anderseits
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- das Wasser, event, unter Zuleitung von COo, in Form von
Rauchgas, neutralisiert wird,
- dem Wasser ein Flockungsmittel, z.B. Eisenchlorid, Aluminiumsulfat
oder dgl. oder ein Flockungshilfsmittel, z.B. Polyelektrolyt, beigegeben wird und
in einem Absetzbehälter soweit gereinigt wird, dass es
wieder für das Strahlen in der Strahlkabine verwendet
werden kann.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der aus der Strahlkabine ausgeschwemmte Schlammbrei zum Lösen von Sandklumpen einem Magnetabscheider und/oder
einem Brecher zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Strahlkäbine mit einem Wasserdruck
von bis zu 800 bar, vorzugsweise zwischen 350.und 700 bar,
gearbeitet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet,
dass das im ersten Wasserabscheider abgeschiedene Wasser einem ersten Zwischenbehälter, der hinter der
Hydrostrahlkabine angeordnet ist, zugeführt wird, der ein Schlammbrei in einem Mischverhältnis zwischen 1 t Sand zu
3 3
7 m Wasser bis 1 t Sand zu 10 m Wasser aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet,
dass der in der Kammer mit Rührwerk gescheuerte Sand in einem zweiten Zwischenbehälter zu einem Schlammbrei
in einem Mischverhältnis zwischen 1 t Sand zu 7 m. Wasser
bis 1 t Sand zu 10 m Wasser aufgeschwemmt und dem zweiten
Wasserabscheider zugeführt wird, von wo das ausgeschiedene Wasser wieder dem zweiten Zwischenbehälter.zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 7» dadurch gekennzeichnet,
dass die verschiedenen Wasserabscheider mit Unterdruck arbeiten. ·
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9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der in der Anlage regenerierte Sand einen Wasseranteil von 2 - 15 # enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der regenerierte Sand am Schluss noch durch Beheizen mit einem Brennstoff, z.B. Gas, getrocknet
und das dabei entstehende Rauchgas für die Neutralisation des Abfallwassers verwendet wird.
11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 - 10, gekennzeichnet durch die Hintereinanderschaltung ■
einer Hydrostrahlkabine (1),
-·· event, eines Magnet-Metallausscheiders (7) und eines Brechers
(8) für Sandklumpen,
- einen ersten Hydrozyklon (10) für das Ausscheiden eines Grossteiles des Wassers aus dem Schlammbrei,
- eine Scheuereinrichtung (12) für den Sand,
- einen Aufschwemmbehälter (16) für den gescheuerten Sand,
- einen zweiten Hydrozyklon (18) für das Ausscheiden eines
Grossteiles des Wassers aus dem neuen Schlammbrei, wobei von diesem Hydrozyklon eine Rückführleitung (17) für das
ausgeschiedene Wasser zum Aufschwemmbehälter (16) führt,
einen Rotations- oder Schwingentwässerer (21) oder eine
Filterpresse, denen eine Sandtrocknungs- (23) und Sandkühleinrichtung
(24) nachgeschaltet ist.
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
die Anlageteile (1, 10, 12, 18, 21, 23, 24) durch Transportmittel (5, 90, 150, 190, 17, 22) für den Sand und/oder das
Wasser, miteinander verbunden sind, und dass hinter jedem
Anlageteil ein Zwischenbehälter (6, 16) angeordnet ist.
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-- 4 -■■■'-'■
13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrostrahlkabine (1) Wasserstrahldüsen (4)
aufweist, die gegen den einzubringenden Formblock (2) zu gerichtet und mit einer Hochdruckpumpe (91) verbunden sind.
aufweist, die gegen den einzubringenden Formblock (2) zu gerichtet und mit einer Hochdruckpumpe (91) verbunden sind.
14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Teil der Düsen (4) schwenkbar gelagert sind.
15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens die Düsen (4) der Seitenwand auf und
ab bewegbar sind.
ab bewegbar sind.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 11 - 15, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen Hydrostrahlkabine (1), bzw.
Brecher (8), ein erster Zwischenbehälter (6) für den Sandschlamm angeordnet ist und dass vom. ersten Hydrozyklon (10) eine Rücklaufleitung (11) zum ersten Zwischenbehälter (6)
führt, die das im Hydrozyklon ausgeschiedene Wasser zurückführt. '
Brecher (8), ein erster Zwischenbehälter (6) für den Sandschlamm angeordnet ist und dass vom. ersten Hydrozyklon (10) eine Rücklaufleitung (11) zum ersten Zwischenbehälter (6)
führt, die das im Hydrozyklon ausgeschiedene Wasser zurückführt. '
17· Anlage nach einem der Ansprüche 11 - 16, mit einem
System zur Rückgewinnung des Wassers, dadurch gekennzeichnet, dass vom zweiten Hydrozyklon (18) eine Leitung (17, 30) für das ausgeschiedene Wasser zu einem Neutralisationsbehälter (31) führt, welcher Behälter von Kohlendioxyd, z.B. in Form von Rauchgas (32), durchströmt ist.
System zur Rückgewinnung des Wassers, dadurch gekennzeichnet, dass vom zweiten Hydrozyklon (18) eine Leitung (17, 30) für das ausgeschiedene Wasser zu einem Neutralisationsbehälter (31) führt, welcher Behälter von Kohlendioxyd, z.B. in Form von Rauchgas (32), durchströmt ist.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wasserleitung aus dem Neutralisationsbehälter (31) über eine Dosierpumpe (40) zu einem Mischkanal (41) geführt wird,,
in welchen Mischkanal die Dosiereinrichtung (42, 43) mit
einem Flockungs- oder Flockungshilfsmittel (44) mündet.,
einem Flockungs- oder Flockungshilfsmittel (44) mündet.,
19« Anlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen einem Endreservoir (90) für das wiedergewonnene Wasser und dem Mischkanal (41) eine Kläreinrichtung, z.B. ein
Absetzbecken (51) für die Schwerteile des geflockten Wassers angeordnet ist.
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20. Anlage nach einem der Ansprüche 17 - 19, dadurch gekennzeichnet,
dass in der Leitung (60) zwischen Absetzbecken (51) und Endreservoir (90) ein Sicherheitsfilter (81) angeordnet
ist, welcher zum Schutz der nachgeschalteten Pumpe (91) und der Düsen (4) die Schwebestoffe, z.B. grosser als
5 - 15/U , zurückbehält. '
03006670629
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