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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Formsand-Regenerierungsgerät zur Regenerierung
von Formsand aus gebrauchtem Sand, welcher für ein Gießformverfahren eingesetzt worden
ist. Insbesondere bezieht sie sich auf Merkmale einer rotierenden
Trommel zur Regenerierung von Formsand und eines Formsand-Regenerierungsgerätes, in
welchem an gebrauchtem Sand anhaftende Fremdstoffe abgelöst werden durch
einen gegenseitigen Reibkontakt zwischen einer festen Schicht von
gebrauchtem Sand, die auf der inneren peripheren Oberfläche der
rotierenden Trommel durch Zentrifugalkraft ausgebildet ist und gebrauchtem Sand,
welcher eingeworfen wird, um Sand aus dem gebrauchten Sand zurück zu gewinnen.
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10 zeigt
ein herkömmliches
Gerät,
offenbart in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2521765. 10(a) zeigt eine erläuternde
Ansicht des gesamten Gerätes
und 10(b) zeigt eine
vergrößerte Ansicht
von Verteilungsplatten.
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In 10(a) bezeichnet
das Bezugszeichen 101 eine Schüttung zum Einwurf von Formsand, 102 bezeichnet
ein Extruderbestandteil, 103 bezeichnet einen rotierenden
Schleifstein, 104 bezeichnet eine Öffnung, 105 bezeichnet
einen Formsandbehälter
zur Rückführung, 106 bezeichnet
einen Formsand-Extrusionsdurchgang, 107 bezeichnet
einen Antriebsmotor, 108 bezeichnet einen Speicherbereich,
der zum Abscheiden von Verunreinigungen verwendet wird, 109 bezeichnet
ein Staubfänger-Verbindungsrohr, 110 bezeichnet
ein Entspannungs/Druchaufbau-Förderrohr, 111 bezeichnet
ein Druckgebläse, 112 bezeichnet
einen Verbindungsdurchgang, 113 bezeichnet ein Anzeigeglied,
und 116 bezeichnet einen quer wirkenden Zylinder. In 10(b) steht das Bezugszeichen 114 für eine Verteilungsplatte
und 115 bezeichnet ein Loch. Das mit A bezeichnete Bild
betrifft Form(Gieß)Sand
und a und b bezeichnen obere und untere Raumbereiche für den Formsandbehälter 105,
der entsprechend zur Rückführung benutzt
werden.
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In einem Formsandrückgewinnungsgerät, wie es
in 10 dargestellt ist,
wird eine Menge von Formsand A, die auf eine Schüttung 101 aufgebracht
ist, von dem Extrusionsdurchgang 106 extrudiert durch das Extrusionsglied 102,
und wird geschliffen durch den rotierenden Schleifstein 103.
Eisenspäne
und Kerneisen, die in der Menge des Formsandes A enthalten sind,
werden automatisch in dem Abscheidespeicherbereich 108 aufgewahrt
und lediglich Teilchen von Formsand werden gesiebt durch das Siebelement 113 in
dem Verbindungsdurchgang 112 und werden übertragen
an die Basis des Entspannungs-/Druckaufbau-Förderrohres 110.
Der zu diesem Bereich übertragene
Formsand wird durch die Wirkung des durch das Druckgebläse 111 und
einen Staubfänger
generierten Luftstromes hinaufgetragen und abgelegt auf den Verteilerplatten 114,
die in dem Formsandbehälter
zur Rückführung bereitgestellt
sind.
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Wenn der abgespeicherte Betrag auf
den Verteilerplatten 114 einen vorbestimmten Betrag erreicht, wird
die Extrusion des Extruderbestandteiles 102 angehalten
und es werden die zwei Verteilerplatten 114 quer gerichtet
bewegt. Die Löcher 115 in
den Verteilerplatten 114 werden durch diese Querbewegung
ausgerichtet, so dass der Formsand A von dem unteren Raumbereich
b durch die Öffnung 104 auf
den rotierenden Schleifstein 103 fällt. Der Formsand A wird erneut
gemahlen und wird in dem Formsandbehälter 105 gespeichert.
Der gleiche Vorgang wird wiederholt, bis ein vorbestimmtes Maß des Schleifens
(Mahlens) erhalten ist. Zum Schluss wird der Formsand A ausgetragen
auf den Formsandbehälter 105 mittels
eines Übertragungsrohres 119,
und der regenerierte Formsand A wird ausgetragen aus einem Speicherbehälter 118 für regenerierten Sand.
Es sei bemerkt, dass ein „Formsandregenerierungsgerät", welches in dem
japanischen offengelegten Patent Nr. 62-240135 offenbart ist, allgemein
als ein Gerät
bekannt ist, in welchem eine Vielzahl von rotierenden Schleifsteinen
bereitgestellt ist in aufgeschwemmtem Formsand.
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Wie oben beschrieben weist das herkömmliche
Formsand-Regenerierungsgerät, gezeigt
in 10, einen Vorteil
auf, der eine Reihe von Prozessen betrifft, um Sand aus der Menge
von Formsand A zurückzugewinnen,
die kontinuierlich ausgeführt
werden kann. Es wird jedoch in diesem Gerät eine Konfiguration verwendet,
dass der Formsand A, der durch den Extrusionsdurchgang 106 extrudiert
wird, durch den rotierenden Schleifstein 103 geschliffen
wird. Deshalb weist das Gerät
einen Nachteil auf, dahingehend dass der rotierende Schleifstein 103,
welcher in Kontakt kommt mit dem Formsand und diesen durch seine
Rotation mahlt (schleift), merklich verschlissen wird. Insbesondere
wird in diesem herkömmlichen
Gerät eine
Menge von Formsand A extrudiert von dem Extrusionsdurchgang 106 durch
das Extrusionsglied 102, beispielsweise ein Zylindermechanismus,
und wird zwangsweise auf den rotierenden Schleifstein 103 ausgestossen,
so dass der äußere Durchmesser
des Schleifsteines extrem stark verschleißt.
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Wenn der äußere Durchmesser des rotierenden
Schleifsteines 103 verschlissen ist, so vermindert sich der
Radius für
die Rotation des rotierenden Schleifsteines 103 zum Schleifen
entsprechend dem Fortschritt des Verschleißes, was in einer Abnahme der
umfangsmäßigen Geschwindigkeit
resultiert. Deshalb nimmt die Schleifeffizienz zur Rückgewinnung
des Formsandes ab, was in der Notwendigkeit resultiert, den rotierenden Schleifstein 103 zu
ersetzen. Um den rotierenden Schleifstein 103 zu ersetzen,
muss der Betrieb des Formsand-Regenerierungsgerätes einmal
angehalten, das Gerät
zerlegt und der Schleifstein 103 zusammen mit der Antriebswelle
desselben entfernt werden. Daraus ergibt sich das Problem, dass
der Rückgewinnungswirkungsgrad
vermindert wird durch die beschwerliche Austauscharbeit des rotierenden
Schleifsteines 103 und die entsprechende Betriebsunterbrechung
und viele Ersatz-Rotationsschleifsteine 103 zum Austausch
müssen
auf Lager gehalten werden entsprechend dem Maß an Verschleiß. Diese
Probleme tauchen ebenso bei dem vorerwähnten „Formsand- Regenerierungsgerät" auf, welches in der japanischen Patentschrift
mit der Nr. 62-240135 offenbart ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um
die oben beschriebenen Probleme bei herkömmlichen Geräten zu vermeiden
und entsprechend besteht ein Ziel darin, eine rotierende Trommel
bereitzustellen zur Rückgewinnung
von Formsand und ein Formsand-Regenerierungsgerät, in welchem ein Verbrauchselement wie
der oben erwähnte
rotierende Schleifstein 103 unnötig ist, wobei eine hohe Rückgewinnungsleistung
bereitgestellt wird, um den prozentualen Anteil der Regenerierung
des rückgewonnenen
Sandes hoch zu halten und die Leistungsaufnahme für den Betrieb
des Gerätes
verbleibt niedrig, um exzessive Betriebskosten usw. zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung liefert
ein Formsand-Regenerierungsgerät, welches
Folgendes umfasst:
Einen Rührbehälter beinhaltend
einen mit einer Vielzahl von Lüftungsöffnungen
ausgestatteten Boden und mit einer Beschickungsöffnung ausgestattete Seitenwände für gebrauchten
Sand und eine Abgabeöffnung
für regenerierten
Sand;
Einen Klassifizierungsbehälter, welcher in Verbindung
steht mit einem oberen Teil des Rührbehälters und welcher mit einer
Staubsammelöffnung
ausgestattet ist;
Eine Luftdruckquelle zur Zuführung von
komprimierter Luft zu den Lüftungsöffnungen,
um den in den Rührbehälter eingebrachten
verbrauchten Sand zu fluidisieren und in dem Klassifizierungsbehälter zu
klassifizieren, wobei Fremdstoffe von dem gebrauchten Sand abgeschält werden;
Eine
drehbare Welle, die in dem Rührbehälter horizontal
angeordnet ist und durch eine Antriebskraft zur Rotation um eine
horizontale Achse angetrieben zu werden;
Eine drehbare Trommel,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein scheibenförmmiges
Teil umfasst, welches koaxial an der Welle befestigt ist und ein
zylindrisches Teil mit einer inneren Fläche, welches verbunden ist
mit einer äußeren Fläche des
scheibenförmigen
Teiles;
Wobei sich das zylindrische Teil horizontal über das
scheibenförmige
Teil hinaus erstreckt, um ein offenes Ende an der drehbaren Trommel
darzustellen, worin im Betrieb die drehbare Trommel in den fluidisierten
gebrauchten Sand eingetaucht ist, der in die Trommel durch das offene
Ende derselben eintritt, um eine Anhäufungsschicht von gebrauchtem
Sand auf der inneren Fläche
des zylindrischen Teiles darzustellen, welche dazu dient, Reibung
mit dem fluidisierten Sand, der in die Trommel eintritt, zu erzeugen
und eine Trennung der Fremdstoffe von dem gebrauchten Sand zu verursachen.
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Vorzugsweise beinhaltet das Gerät eine Vielzahl
von Streulöchern,
die in dem zylindrischen Teil bereitgestellt sind, um gebrauchten
Sand vom Inneren der Trommel nach außen zu streuen, wenn diese
sich dreht.
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Vorzugsweise ist die Zufuhröffnung an
einem Niveau des Rührtankes
oberhalb der Abgabeöffnung platziert.
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Vorzugsweise ist die Abgabeöffnung platziert
an einem Niveau, an dem der gebrauchte Sand fluidisiert ist.
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Vorzugsweise sind die Zuführ- und
die Abgabeöffnungen
angewinkelt relativ zu einer vertikalen Achse des Rührbehälters.
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Vorzugsweise erstreckt sich der zylindrische
Teil bis unterhalb des plattenförmigen
Teiles auf gegenüberliegenden
Seiten desselben, um gegenüberliegende
offene Enden der Trommel bereitzustellen.
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Im Folgenden werden die Figuren kurz
beschrieben:
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1 zeigt
eine erklärende
Ansicht eines Aufbaues einer bevorzugten Ausgestaltung entsprechend der
Erfindung;
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2 zeigt
eine seitliche Schnittdarstellung entsprechend 1;
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung entlang der Linie X-X entsprechend 1;
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4 zeigt
eine Schnittdarstellung der Rotationstrommel;
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5 zeigt
eine erläuternde
Ansicht, die den Betrieb des Ausführungsbeispieles 1 darstellt;
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6 zeigt
eine erläuternde
Ansicht, die eine Modifizierung des Ausführungsbeispieles 1 darstellt;
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7 zeigt
eine erläuternde
Ansicht eines Aufbaues für
ein zweites Beispiel, welches nicht in den Rahmen der vorliegenden
Erfindung fällt
und lediglich für
eine zusätzliche
Information angeführt
ist;
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8 zeigt
ein kennzeichnendes Diagramm, welches die prozentuale Regenerierung
und die prozentuale Rückgewinnung
darstellt;
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9 zeigt
ein Verteilungsdiagramm, welches die Korngröße von gebrauchtem Sand und
von regenerierten Sand darstellt; und
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10 zeigt
eine erläuternde
Darstellung eines Aufbaues eines herkömmlichen Formsand-Regenerierungsgerätes.
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Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung werden nun unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 zeigt
eine erläuternde
Ansicht eines Aufbaues von Ausführungsbeispiel
1 der vorliegenden Erfindung, 2 zeigt
eine seitliche Schnittansicht entsprechend 1, 3 zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie X-X entsprechend 1 und 4 zeigt eine Schnittansicht einer rotierenden
Trommel.
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In den 1 bis 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Gehäusekörper. Der
Körper 1 hat
eine quadratische Form und wird aufgebaut durch zwei Teile eines
unteren Rührbehälters 2 und
eines oberen Klassifizierungsbehälters 3.
Das Bezugszeichen 4 markiert eine Luftauftriebskammer,
die am Boden des Rührbehälters 2 ausgebildet
ist, 5 markiert eine Luftblaseöffnung und 6 markiert
ein fluidisiertes Bett. Wie in 2 dargestellt,
wird das fluidisierte Bett ausgerüstet mit vielen konvexen Vorsprüngen 6b mit
einer Vielzahl von Lüftungsöffnungen 6a auf
der gegenüberliegenden
Seite davon.
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Die Bezugszeichen 7 und 8 bezeichnen
ein Zuführrohr
und ein Abführrohr,
bereitgestellt an gegenüberliegenden
Seitenwänden
des Rührbehälters 2 und 9 bezeichnet
eine Beobachtungsöffnung.
Sowohl das Zuführrohr 7 als
auch das Abführrohr 8 werden
schräg
an den Seitenwänden
des Rührtankes 2 angebracht und
obwohl dies nicht im Detail dargestellt ist, können die Öffnungsgrade und die Höhe einer
Zuführöffnung und
Abführöffnung,
die an den gleichen Innenwänden
bereitgestellt werden, da die Seitenwände durch manuellen Eingriff
einstellbar sind. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine
Antriebswelle und 11 markiert das rechte und das linke
Lager. Die Lager 11 sind an den Seitenwänden des Rührbehälters 2 angebracht,
um die Antriebswelle 10 horizontal auf einer mittleren
Höhe zu
halten.
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Das Bezugszeichen 12 bezeichnet
eine rotierende Trommel. Die rotierende Trommel 12 wird
beispielsweise durch Verschweißen
von Stahlmaterialien hergestellt und besteht aus einem plattenförmigen Teil 12p und
einem zylindrischen Teil 12s. Die Antriebswelle 10 ist
an dem plattenförmigen
Teil 12p am Rotationszentrum befestigt und eine im Wesentlichen
mittlere Postition der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Teiles 12s ist
mit dem peripheren Rand des plattenförmigen Teiles 12p verbunden,
so dass die Trommel 12 mit einem im Wesentlichen I-förmigen Querschnitt
ausgebildet ist. Besonders in dieser vorliegenden Erfindung ist
das zylindrische Teil 12s ausgestattet mit einer Vielzahl
von Streulöchern 12h,
die dieses in radialer Richtung durchdringen. In der Ausgestaltung 1 sind
16 Streulöcher 12h mit
einem Durchmesser von 10 mm angeordnet, in einer Reihe, in gleichen
Winkelintervallen auf dem Umfang des zylindrischen Teiles 12s mit
einem Durch messer von 300 mm auf jeder der gegenüberliegenden Seiten des plattenförmigen Teiles 12p ausgebildet
(siehe 4).
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Das Bezugszeichen 13 bezeichnet
einen Elektromotor, 14 bezeichnet ein Befestigungsbett
und 15 bezeichnet ein Verbindungsstück. Der Elektromotor 13 ist
auf dem Befestigungsbett 14 angebracht, und dessen Abtriebswelle
ist mit der Antriebswelle 10 über das Verbindungsstück 15 verbunden.
Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Regulierplatte und 17 bezeichnet
eine Austrittsöffnung.
Die Regulierplatte 16 ist derart zwischen dem Rührbehälter 2 und
dem Klassifizierungsbehälter 3 angebracht,
dass der Klassifizierungsbehälter 3 mit dem
Rührbehälter 2 verbunden
ist. Obwohl es in der Figur nicht dargestellt ist, ist die Austrittsöffnung 17 verbunden
mit einem Staubsammler, der an der Außenseite vorhanden ist. Das
Bezugszeichen 20 bezeichnet gebrauchten Sand, 21 bezeichnet
Fremdstoffe wie oben beschrieben und 22 bezeichnet rückgeführten Sand,
der durch Entfernung der Fremdstoffe 21 von dem gebrauchten
Sand 20 erhalten wird. Die Referenz B in 1 bezeichnet ein Gebläse. Die Regulierplatte 16 wechselt
die Richtung des gebrauchten Sandes 20, der von der rotierenden
Trommel 12 gestreut ist, um zu verhindern, dass der gebrauchte
Sand 20 direkt in die Austrittsöffnung 17 gelangt.
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Im Folgenden wird eine Beschreibung
des Betriebes der Ausgestaltung 1 der vorliegenden Erfindung, die
so wie oben beschrieben zusammengestellt ist, geliefert.
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Zunächst sei angemerkt, dass eine
Form durch einen Brecher zerkleinert wird und der gebrauchte Sand 20 auf
einer Schüttung
mit Hilfe eines Förderbandes
angehäuft
wird. Ein Zuführdurchgang,
der mit dem Beschickungsrohr 7 für gebrauchten Sand 20 verbunden
ist, ist durch die Schüttung
ausgebildet. Ebenso ist der Austragsdurchgang des Gebläses B entsprechend 1 mit dem Luftgebläseanschluss 5 der
Luftauftriebskammer 4 verbunden. Weiterhin werden, basierend
auf den Zerkleinerungsbedingungen, Material u. ä. des gebrauchten Sandes 20, in
der Schüttung,
die Menge der vom Gebläse
B zu der Luftauftriebskammer 4 zugeführter Luft und die Betriebszeit
auf Werte festgesetzt, die zum Abschälen der Fremdstoffe 21 geeignet sind.
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Ein an der Seitenwand des Rührbehälters 2 vorhandenes
Befüllrohr 7 wird
geöffnet
und ein vorbestimmter Betrag von gebrauchtem Sand 20 wird
in den Rührbehälter 2 eingebracht.
Ein unterer Umfangsteil der Rotationstrommel 12, die an
der Antriebswelle 10 befestigt ist, wird in den gebrauchten
Sand 20 zur Zuführung
des gebrauchten Sandes 20 eingetaucht. Dann wird der Elektromotor 13 gestartet
durch Anschalten eines Leistungsschalters, so dass die Antriebswelle 10 über die
Verbindung 15 angetrieben wird. Die Rotationstrommel 12,
von der ein Teil in dem gebrauchten Sand 20 eingetaucht
ist, beginnt sich zu drehen, beispielsweise mit 1.500 bis 3.000
rpm durch den Antrieb der Antriebswelle 10.
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Andererseits wird der Luftauftriebskammer 4 über den
Luftblaseanschluss 5 Luft zugeführt und ein Luftstrom mit einem
hohen Luftdruck wird über
den Lüftungsanschluss 6a der
konvexen Vorsprünge 6b auf dem
fluidisierten Bett 6 in den Rührtank 2 ausgestoßen. Die
unter Druck stehende Luft, die durch die Lüftungsanschlüsse 6a ausgestoßen wird,
treibt den gebrauchten Sand 20 hoch, welcher in den Rührtank 2 eingebracht ist
und sich an dem fluidisierten Bett 6 angesammelt hat, in
mehrere Richtungen nach oben, so dass er ins Fließen kommt.
Der gebrauchte Sand 20, welcher in einer nicht gerichteten
Art in der Nähe
der Rotationstrommel 12 fließt, wird in einen inneren Raum
der Rotationstrommel 12 geleitet, der sich mit hoher Geschwindigkeit dreht.
Eine Zentrifugalkraft der Rotationstrommel 12 wirkt auf
den gebrauchten Sand, der in das Innere der Rotationstrommel 12 gelangt
ist.
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Der größte Anteil des gebrauchten
Sandes 20, der der Zentrifugalkraft unterworfen ist, wird
von der Öffnung
der Rotationstrommel 12 in die äußere Peripherie in den Rührtank 2 ge streut,
fällt auf
das fluidisierte Bett 6 und wird wiederum zum Fließen gebracht.
Es wird auch einiger gebrauchter Sand 20, der vorher in
die Rotationstrommel 12 eingetreten ist, in Ecken zwischen
dem zylindrischen Teil 12s und dem plattenförmigen Teil 12p durch
die Zentrifugalkraft angesammelt, um feste Schichten von Sandkörnern auszubilden.
In diesem Fall, da das zylindrische Teil 12s mit Streulöchern 12h in
der radialen Richtung ausgebildet ist, wird der gebrauchte Sand 20,
der sich an Ecken angesammelt hat, durch die Streulöcher 12h hindurchbewegen
und wird in der Umfangsrichtung gestreut. Als Ergebnis werden die
ringförmigen
geschwärzten
Teile der festen Schichten S ausgeformt mit mehreren konusförmigen konkaven
Teilen s, die um die Streulöcher 12h entlang
der Ecken der Rotationstrommel 12 ausgebildet sind.
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5 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht
entlang der Richtung senkrecht zu der Achse einer festen Schicht
S von Sandkörnern
mit konkaven Teilen s. Wie in der Figur dargestellt, werden in der
Querschnittsgestalt des konkaven Teiles s geneigte Flächen mit
einem Winkel θ (der
als ein Kontaktwinkel bezeichnet wird) zu einer tangentialen Linie
t an einem Streuloch 12h an beiden Seiten ausgebildet.
Der gebrauchte Sand (dargestellt in einer Vergrößerung), der in die mit einer
hohen Geschwindigkeit drehenden Rotationstrommel 12 eintritt,
während
er in einer nicht ausgerichteten Art auf einem fluidisierten Bett 6 in
dem Rührtank 2 fluidisiert ist,
kommt in Reibkontakt mit den geneigten Flächen mit dem Kontaktwinkel θ der konkaven
Teile s, die in großer
Anzahl in der festen Schicht s ausgebildet sind, während er
mit den geneigten Flächen
nach und nach zusammenstößt. Als
Ergebnis werden die Fremdkörper,
die auf der Außenseite
des gebrauchten Sandes 20 anhaften, wirksam durch die geneigten
Flächen
mit dem Winkel θ relativ
zu den konkaven Teilen s abgeschält. Die
doppelt gepunktete Linie in 5 gibt
die Oberfläche
einer inneren Schicht an von einer festen Schicht in einer Trommel,
die ausgestattet ist mit nicht streuenden Löchern 12h, wobei der
Kontaktwinkel θ gleich
Null ist.
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Folglich wird, basierend auf der
oben beschriebenen, gemeinsam wirkenden Funktion zwischen der festen
Schicht S in der Rotationstrommel 12, die mit hoher Geschwindigkeit
rotiert, und dem fluidisierten gebrauchten Sand 20, der
Vorgang des Abschälens
von Fremdkörpern 21 im
Rührtank 2 kontinuierlich
fortgeführt.
Da die Abschälfunktion
weitergeführt
wird, passieren die vom gebrauchten Sand 20 abgetrennten Fremdkörper 21 die
Regelplatte 16 und werden bis in den Klassifizierungsbehälter 3 mittels
des ausgestoßenen
Luftstromes zwischen den fluidisierten Körnern des gebrauchten Sandes 20 in
dem Rührtank 2 hinaufgetragen.
Im gebrauchten Sand 20 vorhandene grobe Körner werden
durch den ausgestoßenen
Luftstrom hinaufgetragen, drehen ihre Richtung um und fallen durch
die Schwerkraft zurück
in den Rührtank 2 über die
Regelplatte 16. Andererseits werden leichte Fremdkörper 21,
die in den Klassifizierungsbehälter 3 gelangt
sind, in einem Staubsammler, der nicht dargestellt ist, über den
Abgasanschluss nacheinander gesammelt.
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Normalerweise wird die Regenerierungs-Behandlung
in einem kontinuierlichen Betrieb ausgeführt. Die Qualität des behandelten
Sandes wird bestimmt durch die Verweilzeit T. Angenommen, dass ein
verweilender Betrag einer fluidisierten Schicht in W (kg) gemessen
wird und ein Zuführbetrag
als V (kg/h), so kann die Verweilzeit T durch die folgende Gleichung
bestimmt werden. T = (W/V) × 60 (min)
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Der zugeführte Betrag V von gebrauchtem
Sand 20 bestimmt durch inverse Funktion der notwendigen Verweilzeit
T wird kontinuierlich zugeführt
von dem Zuführanschluss.
Da der verweilende Betrag W automatisch bestimmt wird durch die
Höhe des
Austragsanschlusses, wird der Betrag entsprechend dem Zuführbetrag V
automatisch abgeführt.
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Im Falle der diskontinuierlichen
Behandlung ist der Austragsanschluss derart gestaltet, dass er frei
geöffnet
oder geschlossen werden kann. Wenn die Behandlung für eine vorbestimmte
Zeit nach der Zufuhr eines bestimmten Betrages ausgeführt worden
ist, so wird der Austragsanschluss geöffnet, um den gesamten Betrag abzuführen. Für einen
schnellen Austrag wird die Position des Austragsanschlusses niedrig
gesetzt. Während dieser
Zeit werden das Gebläse
B zum Luftblasen und der elektrische Motor 13 zur Drehung
der Rotationstrommel 12 kontinuierlich angetrieben.
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6 zeigt
eine erläuternde
Ansicht einer Abwandlung eines Ausführungsbeispieles 1.
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In dieser Variante ist die Weite
des Gehäusekörpers 1 geringfügig vergrößert, zwei
Rotationstrommeln 12 sind auf der Antriebswelle 10 parallel
befestigt und ein Hochlastelektromotor 13 wird verwendet.
Der Inhalt des Rührbehälters 2 und
des Klassifizierungsbehälters 3 sind
vergrößert, so
dass die verweilende Menge ebenfalls vergrößert ist, und der Rückgewinnungswirkungsgrad
erhöht
wird durch die Erhöhung
des behandelten Betrages des gebrauchten Sandes 20. Obwohl
es im Detail nicht dargestellt ist, ist die Rotationstrommel 12,
die in der Modifizierung entsprechend 6 verwendet
wird, ebenso mit einer Vielzahl von Streulöchern 12h in der radialen
Richtung in dem zylindrischen Teil 12s ausgestattet. Obwohl
die zwei rotierenden Trommeln 12 in 6 gleich sind, können der äußere Durchmesser, die Weite
oder das Material der Trommel 12 oder der Lochdurchmesser
der Streulöcher 12h wahlweise
ausgebildet werden. Obwohl die Darstellung der Schnittansicht usw.
und der Beschreibung entfallen ist, wird die Rückgewinnungs-Behandlung des
gebrauchten Sandes 20 in diesem Fall genauso wirksam ausgeführt, wie
in dem oben beschriebenen Fall, dargestellt in den 1 bis 5.
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Ausführungsbeispiel 2
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7 zeigt
eine exemplarische Ansicht einer Gestaltung eines Ausführungsbeispieles
2 der vorliegenden Erfindung.
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In 7,
in der das Ausführungsbeispiel
2 dargestellt wird, bezeichnet die Nummer 30 einen Gehäusekörper bestehend
aus deinem Zylinder, 31 bezeichnet eine Schüttung ausgebildet
in einer trichterförmigen Gestalt
auf der oberen Oberfläche
des Körpers 30, 32 bezeichnet
einen Staubansauganschluss und 33 bezeichnet einen Verteiler.
Der Verteiler 33 ist plattenförmig ausgebildet und unter
der Schüttung
(Haufen) 31 befestigt. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet
eine Rotationstrommel, welche die gleiche ist wie die Rotationstrommel,
die im Ausführungsbeispiel
1 bereits beschrieben wurde.
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Im Ausführungsbeispiel 2 ist die Rotationstrommel 12 derart
konfiguriert, dass der plattenförmige
Teil 12p mit einem Ende des zylinderförmigen Teiles 12s verbunden
ist, um die Trommel 12 mit einem U-förmigen Querschnitt auszubilden
und ist derart angeordnet, dass seine Öffnungsflächen nach oben zeigen. In diesem Fall
wird ebenso der zylindrische Teil 12s ausgestattet mit
einer Vielzahl von Streulöchern 12h,
die in gleichen Abständen
auf dem Umfang senkrecht zu der Achse dargestellt sind. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet
ein ringförmiges
Regal, welches durch Stapeln von zwei Ablageböden mit einem L-förmigen Querschnitt
dargestellt ist. Das ringförmige
Regal 34 ist auf dem Körper 30 um
die rotierende Trommel 12 mit einem Abstand befestigt,
welcher auf der Außenseite
der rotierenden Trommel 12 ausgeformt ist. Der obere und
der untere Regalboden des ringförmigen
Regales 34 sind an Positionen angeordnet, die mit der Spitze
der peripheren Wand des zylindrischen Teiles 12s und den
Streulöchern 12h der
rotierenden Trommel 12 entsprechend korrespondieren.
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Mit dem Bezugszeichen 35 wird
eine Antriebswelle bezeichnet, die senkrecht angeordnet ist und
mit der die Rotationstrommel 12 fest verbunden ist, und 36 bezeichnet
ein Lager für
die Welle. Ebenso bezeichnet das Bezugszeichen 37 zwei
Laufrol len, 38 bezeichnet einen Riemensatz, der um den äußeren Umfang
der zwei Rollen 37 gelegt ist, 39 bezeichnet einen
Elektromotor, 41 ein Luftblasrohr und 42 einen
Austragsanschluss. Das Luftblasrohr 41 ist mit einem Gebläse verbunden
und die zugeführte,
unter Druck stehende Luft wird in der mit Pfeilen gekennzeichneten
Richtung geleitet, so dass ein Luftstrom von dem unteren Teil der
Rotationstrommel 12 zu dem oberen Teil derselben gerichtet
ist. Der Gehäusekörper 30 bildet
eine Einheit U in einem Bereich von der Schüttung 31 bis zu dem
Austragsanschluss 42 des regenerierten Sandes 22.
Falls notwendig, kann eine mehrstufige Einheit nU durch Stapeln
mehrerer Einheiten zusammengestellt werden.
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Es folgt eine Beschreibung der Betriebsfunktionen
des Ausführungsbeispieles
2, wie es in 7 dargestellt
ist.
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Der von dem Haufen/Schüttung 31 zu
dem Verteiler 33 zugeführte
gebrauchte Sand 20 wird gleichförmig in Umfangsrichtung verteilt
und fällt
kontinuierlich in einer zylindrischen Form auf die Rotationstrommel 12, die
entsprechend koaxial angeordnet ist. Andererseits beginnt, wenn
der Elektromotor 39 betrieben wird die Rotationstrommel 12, über den
Riemen 38, der um die Laufrollen 37 und die Antriebswelle 35 gelegt
ist, mit einer hohen Geschwindigkeit zu rotieren. Wie oben beschrieben
stößt der gebrauchte
Sand 20, der von dem Verteiler 33 mit kreisförmiger Gestalt
herunterfällt,
nach und nach mit angestellten Flächen mit einem Kontaktwinkel θ und vielen
konkaven Teilen s, die in einer festen Schicht S dargestellt sind,
wobei die Schicht mit einer hohen Geschwindigkeit zusammen mit der
Rotationstrommel 12 rotiert.
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Beim Zusammenstoß des gebrauchten Sandes 20 kommt
dieser in reibflüssigen
Kontakt mit den angestellten Flächen,
so dass die Fremdkörper
wirksam abgeschält
werden. Nachdem die Fremdkörper 21 abgeschält sind,
passiert ein Teil des gebrauchten Sandes durch die Streulöcher 12h und
der verbleibende gebrauchte Sand 20 gelangt über die
Umfangswand zu der Rotati onstrommel 12, so dass beide Teile
des gebrauchten Sandes 20 in Umfangsrichtung ausgestoßen werden.
Sowohl der gebrauchte Sand, der von den Streulöchern 12h als auch
der von der Umfangswand ausgestoßene kollidieren in entsprechender
Weise wieder mit unterschiedlich festen Schichten S1 und S2 von
gebrauchtem Sand 20, die im Voraus in den Ecken der unteren
und oberen Regalböden
des ringförmigen
Regales 34 angehäuft
worden sind.
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Die Kollision des gebrauchten Sandes 20 mit
den Sandschichten, die auf dem ringförmigen Regal 34 angesammelt
sind, verursacht wiederum, dass die Fremdkörper abgeschält werden
und der Sand überflutet und
von dem ringförmigen
Regal 34 nach und nach herunterfällt. Der von dem ringförmigen Regal 34 herunterfallende
gebrauchte Sand wird durch einen Jet-Strom (Strahlstrom), der von
einem Luftblasrohr 41 geliefert wird, in radialer Richtung
geblasen. Folglich wird der regenerierte Sand 22 von den
kleinen Partikeln durch den Strahlstrom getrennt und wird über den
Austragsanschluss 42 ausgebracht, nachdem er einen Mittelstufenteil in
dem Körper 30 passiert
hat. Die abgetrennten feinen Teilchen werden durch den Strahlstrom
nach oben getrieben, abgesaugt und ausgetragen durch den Staubabsauganschluss 32.
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Somit wird entsprechend dem beanspruchten
Gerät nach
dem Ausführungsbeispiel
2 die Funktion des Entfernens von Fremdkörpern von dem gebrauchten Sand
in zwei Stufen ausgeführt,
auf der Rotationstrommel 12 und dem ringförmigen Regal 34.
Insbesondere wird, da angestellte Flächen mit dem Kontaktwinkel θ auf den
festen Schichten S der Rotationstrommel 12 ausgebildet
sind, eine kräftige
Schleiffunktion ausgeführt zwischen
dem auftreffenden gebrauchten Sand und der festen Schicht S. Überdies
fließt
der gebrauchte Sand 20, der dieser Schleiffunktion unterworfen
ist, getrennt in zwei Richtungen der oberen und unteren Regalböden des
ringförmigen
Regales 34, um an die zwei festen Schichten S1 und S2 anzustoßen. Als
Ergebnis kann die Behandlungszeit zum Erhalt von regeneriertem Sand
von gebrauchtem Sand 20 merkbar reduziert werden. Ebenso
ist, da der Kontakt, die Kollision und so fort zwischen Sandkörnern oder
zwischen den Sandkörnern und
der Sandschicht ausgenutzt wird, ein Verbrauchselement wie ein Schleifstein,
der in oben beschriebenen, herkömmlichen
Geräten
verwendet wird, überflüssig, so
dass die Ausrüstungskosten
gering gehalten werden können.
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Als Nächstes werden die Ergebnisse
von Versuchen unter Verwendung der Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung unter Bezug auf die 8 und 9 erklärt.
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8 zeigt
ein Diagramm mit den charakteristischen Merkmalen des prozentualen
Abtragsanteiles der Fremdkörper 21 und
dem prozentualen Rückgewinnungsanteil
von zurückgewonnenem
Sand, der in dem Gerät
entsprechend der vorliegenden Erfindung und dem Referenzgerät erhalten
worden ist. Die Ordinaten stellen den Abtragsanteil in Prozent und
den Rückgewinnungsanteil
in Prozent dar (für
beide Fälle
gilt die %-Angabe) und die Abszisse stellt die Behandlungszeit (Minuten)
dar. Die Bezugszeichen C1 und C2 benennen die Kurven, die sich unter
Bezug auf die Behandlungszeit des Gerätes der vorliegenden Erfindung
und des Referenzgerätes
entsprechend verändern.
Bei einer Behandlungszeit von beispielsweise drei Minuten ist der prozentuale
Abtragsanteil des Gerätes
nach der vorliegenden Erfindung 60%, während der des Referenzgerätes bei
50 liegt. Ebenso ist der prozentuale Rückgewinnungsanteil der Geräte mit dieser
Zeit entsprechend bei 97% und 95%. Diese Ergebnisse zeigen die außerordentliche
Leistungsfähigkeit
der Formsand-Regenierierungsbearbeitung der vorliegenden Erfindung.
Das Referenzgerät
ist verglichen mit dem Gerät
nach der vorliegenden Erfindung ein Regenerierungs-Gerät, welches
eine vertikal drehende Trommel entsprechend 7 verwendet, welches jedoch nicht mit
den Streulöchern
ausgestattet ist.
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In 9 wird
ein Korngrößenverteilungsdiagramm
der Sandkörner
dargestellt, wenn basis-phenolischer Sand verwendet wird. Die unterbrochene
Linie C0 zeigt die Verteilung der Korngröße von gebrauchtem Sand 20 an
und die durchgezogenen Linien C1 und C2 sind Polygonlinien, die
die Korngrößenverteilung
des Sandes anzeigen, der zurückgewonnen
wurde in einem Gerät
entsprechend der Erfindung und dem vorerwähnten Referenzgerät in entsprechender
Weise. Die durchgezogene Linie C2 bezeichnet die charakteristischen
Merkmale des zurückgewonnenen
Sandes 22 des Referenzgerätes, wobei der Spitzenwert
der Korngrößenverteilung
sich in Richtung anwachsender Masche h verschiebt, um eine reinere
Korngröße hervorzubringen,
die eine Schälbearbeitung
von Fremdkörpern
mit sich bringt. Im Gegensatz dazu wird bei der durchgezogenen Linie
C1, die die Korngrößenmerkmale
des regenerierten Sandes entsprechend der vorliegenden Erfindung
angibt, die Korngröße im Wesentlichen
konstant gehalten, da entsprechend der unterbrochenen Linie C0 die
die Merkmale des gebrauchten Sandes 20 wiedergibt, weil
ein Bruch des Sandes während
der Schälbearbeitung
von Fremdkörpern
selten auftritt.
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Die versuchsmäßigen Bedingungen der vorliegenden
Erfindung entsprechend
9 sind
wie folgt:
| Formsand | alkalisch-phenolisch |
| Rotationsgeschwindigkeit | 2.400
rpm |
| Trommeldurchmesser | 300
mm |
| Trommelweite | 100
mm |
| Anzahl
der Trommeln | 1 |
| Anzahl
der Streulöcher | 32 |
| Behandlungsmenge | 35
kg (pro Charge) |
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Zusätzlich wurde entsprechend der
Ergebnisse der Versuche und der Forschung, die durch den Erfinder
betrieben wurden, bewiesen, dass die Qualität des regenerierten Sandes 22,
der durch die Behandlung von gebrauchtem Sand 20 mit einer
Behandlungszeit von drei Minuten in dem Gerät entsprechend der vorliegenden
Erfindung erhalten wurde, gleich ist der Qualität des regenerierten Sandes 22 erhalten
in dem vorerwähnten Referenzgerät und zusammengestellt
durch drei Einheiten 3U. Die Zusammenstellung beider Gerätschaften
in diesem Fall ist in Tabelle 1 wiedergegeben. Die „Stufe" in dem Referenzgerät bedeutet
die Anzahl von Stufen n in dem Fall, in dem die Einheit U in 7 in einem mehrstufigen
Modus ausgeführt
ist. Ebenso bedeutet die „Klassifizierung" einen zusätzlich eingesetzten
Luftstaubkollektor. Entsprechend Tabelle 1 besteht eine Differenz
in der Behandlungskapazität
zwischen dem Gerät
entsprechend der Erfindung und dem Referenzgerät. Wird jedoch umgekehrt die
Leistung in der zweiten Spalte verglichen, so erfordert ein Gerät entsprechend
der Erfindung lediglich ca. 77% der Leistung, die das Referenzgerät benötigt, was
sich in einem geringeren Energieverbrauch niederschlägt. Deshalb
weist das Gerät
entsprechend der vorliegenden Erfindung einen wirtschaftlichen Vorteil
dahingehend auf, dass die Betriebskosten niedrig gehalten werden.
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Obwohl dieser Fall in Form des oben
beschriebenen Ausführungsbeispieles
1 der vorliegenden Erfindung erklärt wurde, indem 16 Streulöcher 12h mit
einem Durchmesser von 10 mm in einer Reihe angeordnet am Umfang
des zylindrischen Teiles mit einem Durchmesser von 300 mm auf jeder
der gegenüberliegenden Seiten
des plattenförmigen
Teiles ausgebildet sind, sind die Anzahl der Reihen, die Anzahl
der Löcher
in einer Reihe und der Lochdurchmesser nicht auf dieses Ausführungsbeispiel
begrenzt. Ebenso ist, obwohl in diesem Fall für die Rotationstrommel Stahl
benutzt wurde, um die Ausführungsbeispiele
zu beschreiben, der Einsatz eines keramischen Materiales mit niedriger
Abtragsrate möglich.
Weiterhin kann der Durchmesser des Streuloches 12h, welcher
in der Regel 5 bis 14 mm beträgt, üblicherweise
ausgewählt
werden, so dass er zu der Korngröße des Formsandes,
der zu regenerieren ist, passt.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung
werden Fremdkörper,
die an dem gebrauchten Sand vorhanden sind, entfernt und der Sand
wird regeneriert durch den direkten Schleifvorgang zwischen dem
gebrauchten Sand, welcher eine feste Schicht entsprechend der Drehung
der Rotationstrommel bildet, und dem fluidisierten Sand, welcher
in die Rotationstrommel hineinfließt, durch die Reibung beim
Auftreffen zwischen gebrauchtem Sand und dem fluidisierten Sand
der gestreut ist durch die Zentrifugalkraft der Rotationstrommel und
durch den gegenseitigen Reibkontakt des gebrauchten Sandes, der
in der fluidisierten Schicht fluidisiert ist. Deshalb besteht kein
Bedarf an einer Erhöhung
der Reibungskraft durch Vergrößerung der
Rotationsgeschwindigkeit der Rotationswelle, so dass nicht nur der
gebrauchte Sand kaum gebrochen wird, sondern ebenso ein elektrischer
Motor mit geringen Betriebsdaten verwendet werden kann. Als ein
Ergebnis steigt der Regenerierungsbetrag von regeneriertem Sand
relativ zu den Ausrüstungskosten
und dem Leistungsverbrauch, so dass eine gute Ausbeute gesichert
wird, indem der Regenerierungswirkungsgrad verbessert wird.
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Somit kann die vorliegende Erfindung
eine Rotationstrommel zur Regenerierung von Formsand und ein Formsand-Regenerierungsgerät bereitstellen,
worin ein Verbrauchsele ment wie beispielsweise ein Schleifstein
unnötig
ist, wobei eine hohe Regenerierungsleistung bereitgestellt wird,
um den Abtragsprozentsatz von regeneriertem Sand hoch zu halten,
den Leistungsverbrauch zum Betrieb des Gerätes niedrig zu halten und außerordentliche
Ausrüstungskosten
usw. zu vermeiden.
