DK162704B - Fremgangsmaade til haerdning af en blanding af en syrehaerdelig harpiks og et kornformet fyldstof, isaer beregnet til fremstilling af stoebekaerner og stoebeforme, samt apparat til udfoerelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i

DK 162704B

Den foreliggende fremgangsmåde angår en fremgangsmåde til hærdning af en blanding, især beregnet til fremstilling af støbekærner og støbeforme samt til fremstilling af ildfaste produkter, slibeprodukter 5 og konstruktionsmaterialer. Opfindelsen angår også et apparat der, idet der sker en sammenblanding af to gasser, tillader udførelse af nævnte hærdningsproces.

Opfindelsen beskæftiger sig specielt med den kategori af hurtigt, næsten øjeblikkeligt hærdende 10 støbematerialer, der omfatter mindst et kornformet fyldmateriale og mindst én syrehærdelig harpiks, der skal tjene til at sammenbinde fyldmaterialets korn og som hærder ved hjælp af SC^-gasbehandling.

Ifølge den grundlæggende originale teknik, 15 der er beskrevet i fransk patentskrift nr. 2 150 585, indleveret af firmaet S.A.P.I.C., er hærdningen af en blanding af denne type karakteristisk ved, at den består af gasbehandling af blandingen med svovldioxid og indføring i blandingen, før eller samtidig 20 med gasbehandlingen, af et iltningsmiddel for svovldioxidet.

Den ved denne teknik opnåede reaktion består i dannelse af svovlsyre in situ i blandingen, og denne svovlsyre tjener derfor som næsten øjeblikkeligt vir-25 kende hærdningsmiddel for harpiksen.

Indføringen af iltningsmidlet for svovldioxidet udføres i tre variationer, der alle fører til dannelsen in situ af svovlsyre på nøjagtigt det tidspunkt som brugeren ønsker: 30 (a) iltningsmidlet er en væske eller et fast stof, der i et første trin blandes intimt med fyldmaterialet og harpiksen; reaktionstidspunktet er det tidspunkt på hvilket svovldioxidet indføres, hvilket svovldioxid i nærværelse af spor af vand iltes og giver svovlsyre 35 efter den klassiske reaktion SC^ + ϊ^Ο + 0 -> H2S04 (b) iltningsmidlet er en gas, der indføres i blandingen af fyldmateriale og harpiks på samme tid som svovldioxidet; reaktionstidspunktet er derfor det tidspunkt, 2

DK 162704 B

hvor de to gasser samtidig indføres, idet svovldioxidet iltes ifølge den ovenfor angivne reaktion til dannelse af svovlsyre, (c) iltningsmidlet danner ved kombination med svovl-5 dioxidet en kemisk forbindelse, der let dissocieres, såsom sulfurylchlorid; reaktionstidspunktet er det tidspunkt, hvor denne gasformede kemiske forbindelse indføres i blandingen, hvori der efter dissociation dannes svovlsyre ved iltning af svovldioxidet.

10 En første fordel ved denne teknik er,at støbe- materialeblandingerne har en ubegrænset levetid i hele perioden før gasbehandling med svovldioxidet enten alene eller forenet kemisk med dets iltningsmiddel. Brugeren er derfor fuldstændig herre over det tidspunkt, hvor 15 han ønsker at hærde blandingen, hvilket tidspunkt svarer til indføringen af svovldioxidet, der i praksis falder sammen med dannelsen af svovlsyren i blandingen.

De tre varianter af nævnte teknik tillader at hærdning med svovlsyre fremover kan anvendes i indu-20 striel målestok som følge af, at svovlsyren dannes in situ øjeblikkeligt og på det tidspunkt som brugeren ønsker, medens der ifølge den kendte teknik - bestående i blanding af svovlsyren med den blanding, der skulle hærdes - ikke kunne blive tale om udførelse i industriel 25 målestok, da svovlsyren,der er et alt for voldsomt hærdningsmiddel, ødelægger blandingen med mindre den fortyndes stærkt, hvilket på sin side fjerner enhver mulighed for en hurtig hærdning.

Efter opfindelsen af teknikken bestående i gas-30 behandling med svovldioxid og dennes samtidige iltning i den blanding, der skulle hærdes, viste et indgående studium af nævnte gasbehandlings kinematik, at gennem-trængeligheden af den støbte masse med dens forskellige fyldmaterialer varierede betydeligt alt efter fyldmate-35 rdalets'art (f.eks. siliciumdioxid, ildfast materiale, metalholdig malm, glas, slibemateriale), og at den havde en meget betydelig indflydelse på betingelserne for gasbehandlingen og dennes hurtighed.

DK 162704B

3

Det er desuden kendt, at en anden meget vigtig faktor har en betydelig virkning på gasbehandlingstiden:

Denne faktor er formen af den form eller kærne, der modtager det fyldmateriale, der skal sammenbindes. Da forme 5 må have en god sammenlukning i deres sammenføjningsplan har man iagttaget, at diffusion af svovldioxid faktisk modvirkes i de områder, hvor der dannes lommer af indesluttet luft, der er vanskelige at fjerne.

Det skal her bemærkes, at denne vanskelighed 10 med hensyn til ensartet diffusion af gasbehandlingsmidlet, der anvendes til hærdning, også findes ved alle andre fremgangsmåder, hvor der anvendes gasbehandling, hvoriblandt f.eks. kan nævnes gasbehandling med carbondioxid eller en amin, idet diffusionen af den indblæste 15 gas nødvendigvis vil hæmmes hver gang gassen, idet den gennemtrænger den kornformede masse der skal hærdes, møder en luftlomme.

For at fjerne denne ulempe benytter forskellige fremgangsmåder til hærdning ved gasbehandling alment 20 den klassiske teknik, der består i at lave huller i formen og anbringe filtre i disse huller, der tillader at indesluttet luft kan undvige. Disse filtre kan bestå af en messingsigte dannet af meget tæt ved hinanden anbragte strimler eller af trådnet (omend rensningen af 25 sidstnævnte er mere vanskelig), hvor åbningerne mellem strimlerne eller maskerne i gitrene er sådanne, at luften kan undvige, men fyldmaterialets korn ikke kan passere.

Filtrene anbringes almindeligvis ved bunden af 30 blinde huller såvel som i alle de områder, hvor man formoder at fyldmaterialets sammenpresning efter fyldning af formen eller kærnen ikke vil være ensartet, men trods det uhensigtsmæssige heri foretages anbringelsen af disse filtre ofte empirisk.

35 Filtrene tillader, at de luftlommer, der er dannet mellem fyldmaterialets korn på det tidspunkt, hvor man fylder formen eller en kærne, kan undvige, men uheldigvis bevirker de samtidig et luftsug, hvorigennem 4

DK 162704 B

det til hærdningen benyttede gasbehandlingsmiddel (S02, C02, amin) undviger. Hertil kommer, at jo flere filtre der er i formen eller kærnen, jo flere fortrinsvise veje for gassens passage vil der dannes, hvorfor gassen ikke 5 fordeles ensartet gennem formen eller kærnen, således som det var ønsket ved anbringelsen af filtrene, og jo mere vil det være nødvendigt at indblæse en stor mængde gasformet hærdningsmiddel for at alle dele af den formede masse kan nås af hærdningsmidlet,og især relieffer, 10 der altid er de dele af massen, som det er vanskeligst at få korrekt behandlet med gas.

Ansøgerne har under hensyntagen til ovennævnte forhold søgt at fuldstændiggøre gasbehandlingsprocessen på en sådan måde, at man kan benytte den mindst mulige 15 mængde svovldioxid i den kortest mulige tid,med det formål at: - forøge hastigheden og dermed produktiviteten - forøge udbyttet ved at nedsætte forbruget af svovldioxid 20 - forbedre arbejdsbetingelserne ved at holde den størst mulige mængde svovldioxid indeni den masse, der skal hærdes,i stedet for at sprede den udenfor formen eller kærnen gennem filtrene og derfor lade den gå til spilde.

25 Efter mange forsøg med det formål at fastlægge det optimale gasbehandlingstryk blev det meget hurtigt klart, at de normale gasbehandlingstryk, der ligger indenfor det lave trykområde mellem 0,5 og 1 bar, ville nødvendiggøre meget lange diffusionstider, og derfor, 30 at disse diffusionstider ville afkortes i takt med en forøgelse af gasbehandlingstrykket.

Ligeledes kan det på grundlag af systematiske forsøg med det formål at fjerne de foretrukne veje, gennem hvilken gassen cirkulerer på det tidspunkt, hvor 35 den blanding, der skal hærdes,gasbehandles, siges,at filtre, alt efter som gasbehandlingstrykket vokser, i praksis bliver ineffektive, når der er tale om svovldioxid, idet man må huske på dettes store diffusionsevne.

τ DK 162704Β 5

Det er faktisk nødvendigt at vide, at svovldioxids diffunderbarhed eller diffusionsevne er 5 gange større end diffusionsevnen af carbondioxid og 32 gange større end diffusionsevnen af luft eller af oxygen, f.eks.

5 Det er med andre ord en kendsgerning, at filtrene, når gasbehandlingstrykket stiger, bliver ineffektive, når der er tale om svovldioxid (bortset fra sjældne undtagelser, der skyldes formens eller kærnens komplekse form), og at de på den anden side altid er uundværlige 10 ved andre fremgangsmåder til hærdning ved gasbehandling såsom carbondioxid-processen eller Ashland-processen, ved hvilken amin som hærdningsmiddel bæres af carbondioxid.

Ansøgerne har udført mange forsøg ved forskel-15 lige gasbehandlingstryk urider anvendelse af kun et filter anbragt i en kærneboks beregnet til fremstilling af 5.300 g sandkærner med en højde på 35 cm under indledning af gas oppefra ved et enkelt punkt. Optegnelsen af diffusionstiderne gav følgende værdier: 20 _

Gasbehandlings tryk_Diffusionstid_ 0,5 bar 42 sekunders gasbehandling 1 bar 12 " " 2 bar 4 25 3 bar 2,5 " 4 bar 1,5 " 5,5 bar 0,7 "

Den meget klare nedsættelse af diffusionstiden, 30 når svovldioxidtrykket overstiger een bar, viser, at det første af de ovenfor angivne formål, dvs. forøgelse af hastigheden, opnås selv i fraværelse af filtre.

Ikke desto mindre iagttoges det, at lugten af kærnerne efter gasbehandling var meget stærk, idet der 35 til opnåelse af den mængde svovldioxid, der var nødvendig for at nå alle dele af kærnekassen, krævedes anvendelse af et overskud af denne gas, der, da det ikke var i stand til at reagere med det peroxid, der var indblan 6

DK 162704 B

det intimt i blandingen før gasbehandling for omdannelse af dioxidet til svovlsyre ved iltning, dispergerede ud i atmosfæren i temmelig lang tid.

Den stærke lugt af kærnerne efter gasbehandling 5 på den ene side ,og på den anden side en vis. forlængelse af produktionstiden som følge af nødvendigheden af at skylle kærnekassen for at fjerne eventuelt resterende svovldioxid,viste, at det øjensynlig var ønskeligt at foretage et yderligere forsøg for at fjerne lommerne af 10 indesluttet luft og fjerne dem under anvendelse af den mindst mulige mængde svovldioxid.

Ved disse forsøg fandt man frem til en fremgangsmåde til hærdning af en blanding, ved hvilken alle de tre ovenfor angivne formål opnås, og ved hvilken proble-15 met med hensyn til lugtgener efter gasbehandling desuden fjernes, hvortil kommer at udbyttet forbedres som følge af, at forbruget af iltningsmiddel for svovldioxidet nedsættes, hvorved gasbesparelsen fordobles.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde 20 til hærdning af en blanding, især beregnet til fremstilling af støbekærner og støbeforme, hvilken blanding omfatter mindst ét kornformet fyldmateriale og mindst én syrehærdelig harpiks til sammenbinding af fyldmaterialets korn, hvilken fremgangsmåde omfatter de kendte trin be-25 stående i gasbehandling af blandingen med svovldioxid og indføring i blandingen, før eller samtidig med gasbehandlingen, af et iltningsmiddel for svovldioxidet. Fremgangsmåden er karakteristisk ved, at svovldioxidet indblæses i fortynding i en anden gas med lavere diffusionsevne i for-30 holdet 1 del svovldioxid til 2-20 dele af den anden gas, og at gasblandingen indføres i den blanding, der skal hærdes, under overatmosfærisk tryk. Som følge af forskellen mellem gassernes diffusionsværdier vil der efter deres sammenblanding ske en separation af gasserne, og da 35 svovldioxidet har den største diffusionsevne vil det være svovldioxidet, der drives ud af den anden gas og som derfor vil ankomme først i den blanding, der skal hærdes, medens gassen med lavere diffusionsevne vil spille rollen 7

DK 162704 B

som drivmiddel.

Det ses umiddelbart, at det er fordelagtigt at forandre svovldioxidets tryk: Såfremt man blander denne gas ved lavt tryk med en anden gas,drivgassen, med la-5 vere diffusionsevne tilvejebragt ved højt tryk, vil resultatet af de to gasser blive højtryksgas. Ifølge dette er det muligt at indføre svovldioxid i en form eller kærne ved højt tryk (resulterende i en nedsættelse af den nødvendige gasbehandlingstid), men i mindre 10 mængde end tidligere (resulterende i en fjernelse af overskud af svovldioxid og forsvinden af stærk lugt efter gasbehandling).

Ifølge en første variant af udførelsen af denne fremgangsmåde er gassen med lavere diffusionsevne, 15 hvori svovldioxidet fortyndes, såsom luft eller carbondioxid, indifferent med hensyn til svovldioxidet. I dette tilfælde vil iltningsmidlet for svovldioxidet være et fast stof eller en væske, der blandes intimt med den blanding der skal hærdes, før gasbehandling.

20 Ifølge en anden variant for udførelse af frem gangsmåden er den gas med lavere diffusionsevne, hvori svovldioxidet fortyndes, såsom oxygen, lattergas eller ozoneret luft, iltningsmidlet for svovldioxidet. Iltningsmidlet kan ligeledes forekomme i blanding med 25 en gasformet bærer såsom luft eller carbondioxid, der er indifferent overfor svovldioxidet.

Da svovldioxid er en gas, der let bringes på væskeform ved 20°C under et tryk på 3 bar,er det i denne væskeform den benyttes industrielt og til dette formål 30 opbevares den i glassifoner eller i beholdere.

Me'd udgangspunkt i denne teknik foreslås to varianter af udførelsen af gassammenblandingen.

Ifølge den første variant udføres gassammenblandingen ved fordampning af svovldioxidet i en strøm af 35 gassen med lavere diffusionsevne. I dette tilfælde er der ingen grund til at foretage en ændring af svovldioxidets fysiske tilstand, men dette kan forblive i den flydende form, hvori det opbevares,indtil sammenbiandin- 8

DK 162704 B

gen med den anden gas, fortyndingsgassen.

Ifølge den anden variant udføres gassamménblan-dingen ved at bringe det gasformede svovldioxid i berøring med gassen med lavere diffusionsevne. Vanskelig-5 heden ved denne løsning består i, at det er nødvendigt· at bringe det flydende svovldioxid på gasform før det sted, hvor svovldioxidet bringes i berøring med fortyndingsgassen, hvis diffusionsevne er lavere end svovldioxidets. Denne variant forbeholdes derfor især anlæg, 10 der har en central gasificeringsstation og flere hærdningsstationer.

Ifølge en foretrukken udførelsesform fortyndes svovldioxidet i en strøm af gas med lavere diffusionsevne i forholdet 1 del svovldioxid til 2-20 dele af den 15 anden gas og fortrinsvis i forholdet ca. 1:10.. Som følge af denne udførelsesmåde formindskes mængden af svovldioxid meget betydeligt, og det kan derfor fastslås, at kærnernes lugt er meget ringe, når den kontrolleres umiddelbart efter gasbehandlingen, og den er 0 efter 20 to minutters forløb.

Ifølge en anden, særdeles fordelagtig udførelsesmåde for foreliggende fremgangsmåde opvarmes gassen med lavere diffusionsevne før den blandes med svovldioxidet. Ifølge denne teknik er det f.eks. muligt at til-25 vejebringe den blanding, der skal indføres i det materiale, der skal hærdes, ved at bringe flydende eller gasformet svovldioxid i berøring med en for-vannet indifferent gas, såsom luft eller carbondioxid.

Ved en mere raffineret variant af fremgangsmå-30 dens udførelse opvarmes blandingen af gas med lavere diffusionsevne og svovldioxid for at fremme fortyndingen af svovldioxidet. I dette tilfælde indføres det flydende svovldioxid og drivgassen i et opvarmningsapparat, der bevirker øjeblikkelig fordampning af svovldioxidet på 35 de varme overflader og en forøgelse af dets tryk til en værdi, der er tilstrækkelig til, at det vil blandes med drivgassen ved en temperatur lavere end 157°C, der er svovldioxids kritiske temperatur.

9

DK 162704 B

Ifølge en anden foretrukken variant indføres den gasformede blanding af svovldioxid og fortyndingsgas i den blanding, der skal hærdes, ved et tryk mellem 1,5 og 5,5 bar og fortrinsvis ved et tryk af størrelses-5 ordenen 4-5 bar.

Den foreliggende opfindelse angår også et apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-10, hvilket apparat er til sammenblanding og fortynding af svovldioxid og mere specielt til fordampning af flydende 10 svovldioxid i en strøm af fortyndingsgas med lavere diffusionsevne, hvilket apparat omfatter en beholder forsynet med en indgangsåbning for svovldioxid, med en indgangsåbning for fortyndingsgassen og med en udgangsåbning for den dannede gasblanding. Apparatet er karakteristisk 15 ved en beholder forsynet med et varmelegeme, hvilken beholder opstrøms i forhold til varmelegemet, er forsynet med indgangsåbningen for svovldioxid og en indgangsåbning for fortyndingsgas og, nedstrøms i forhold til varmelegemet, med en udgangsåbning for gasblandingen. Denne 20 konstruktion overflødiggør den varmegenerator, der måtte indskydes, før kontakten med drivgassen, såfremt der skulle benyttes svovldioxid med højt tryk.

Ifølge en første konstruktionsvariant er apparatet fyldt med varmeudvekslingslegemer af et ledende 25 materiale,af hvilke legemer i det mindste nogle er anbragt i berøring med varmelegemet for at sikre en fuldkommen varmespredning. Disse varmeudvekslingslegemer har en tredobbelt virkning: for det første tillader de en bedre spredning af varmen fra varmelegemet i hele 30 det rumfang, hvori sammenblandingen finder sted, for det andet tillader de en intensivering af sammenblandingen af de to gasser og som følge af øjeblikkelig fortynding af svovldioxidet forhindrer de enhver overhedning af svovldioxidet, og for det tredie udgør de 35 varmeoplagringselementer, der vil sikre, at der stadig vil være tilstrækkelig varme indeni blanderen under den følgende operation, selvom varmelegemet skulle være blevet koblet ud med hensigt eller ved et uheld.

10

DK 162704 B

Apparatet omfatter fordelagtigt mindst eet temperaturkontrolorgan, der tillader kontrol af temperaturen af varmelegemet og/eller varmeudvekslingslegemerne og/eller af den dannede gasblanding. Apparatet har form 5 af en cylinder med lille rumfang med lodret akse, foroven forsynet med to indgangsåbninger, en for hvert af de to produkter, der skal sammenblandes, og forneden med en udgangsåbning for gasblandingen. Konstruktionen af et apparat med små dimensioner har to indlysende fordele.

10 For det første undgås inerti og for det andet bringes størrelsen af det rum, der er optaget, ned på et minimum.

Ifølge en yderligere udførelsesform er apparatet forsynet med en perforeret bund for tilbageholdelse af 15 udvekslingslegemerne, idet det rumfang, som disse optager , lader indgangsåbningerne for svovldioxidet og for— tyndingsgassen samt udgangsåbningen for gasblandingen fri.

For at lette forståelsen af opfindelsen vil 20 der i det følgende, som rent illustrerende eksempel, blive beskrevet en særlig udførelsesform, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et apparat ifølge opfindelsen til sammenblanding af to gasser, set oppefra, 25 fig. 2 viser apparatet ifølge fig. 1 set fra siden i pilen II*s retning, idet apparatets sidevæg antages at være transparent for at lette forståelsen af tegningen, og fig. 3 viser en anden udførelsesform for appa-30 ratet, ligeledes set fra siden.

Der er blevet udført forsøg med blandinger af svovldioxid og carbondioxid og med blandinger af svovldioxid og komprimeret luft under anvendelse af den. samme kærnekasse på 5.300 g,som blev benyttet tidligere 35 ved fastlæggelsen af diffusionstid som en funktion af forskellige værdier af trykket ved gasbehandling med ren svovldioxid.

For blandinger fremstillet af 1 del svovldioxid 1 1

DK 162704 B

og 10 dele fortyndingsgas blev gasbehandlingstrykkene varieret, og man noterede følgende diffusionstider:

Gasbehandlingstryk_Diffusionstid_

Blanding 0,5 bar 14 sekunders gasbehandling 5 Luft + S02 χ bar 4 2 bar 0,9 3 bar 0,5 4 bar 0,4 5.5 bar 0,3 10 . .

Gasbehandlingstryk_Diffusionstid_ 0,5 bar 24 sekunders gasbehandling

Blanding 1 bar 7 " " 15 S02 + C02 2 bar 1,5 " 3 bar 0,9 " 4 bar 0,7 " 5.5 bar 0,5 " 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2

Som det fremgår er gasbehandlingstiderne væ 3 sentlig kortere for den blanding, der er fremstillet af 4 1 del SC>2 til 10 dele komprimeret luft,end for den 5 blanding, der er fremstillet af S02 og C02 i det samme 6 forhold på 1 til 10 dele. Endvidere ved man, at carbon 7 dioxids diffusionsevne er fem gange mindre end svovl 8 dioxids, og at diffusionsevnen af luft er 32 gange mindre 9 end svovldioxids diffusionsevne.

10 Følgelig er det yderst sandsynligt, at reaktions- 11 mekanismen er følgende: 12

Det må erindres, at i en blanding af to gasser 13 med forskellig diffusionsevne vil de to gasser skilles 14 i trit med blandingens flytning eller forskydning, idet 15 gassen med høj diffusionsevne cirkulerer foran, og gas- 16 sen med lavere diffusionsevne kommer bagefter og virker som drivmiddel for den første gas.

Det kan let ses, at jo nærmere diffusionsevneværdierne ligger ved hinanden jo mere intim bliver bian- 12

DK 162704 B

dingen,og på den anden side, at jo mere diffusionsevneværdierne adskiller sig fra hinanden i jo højere grad vil adskillelsen af de to gasser lettes. Koncentrationen af gas med størst diffusionsevne i den del af blandin-5 gen, der bevæger sig hurtigst, er derfor større jo ringere diffusionsevne den anden gas har. Denne karakteristik er verificeret for blandingen af S02 og komprimeret luft, medens den klart er mindre åbenbar for blandingen af SO2 og C02.

10 I tilfælde af blandingen af SC>2 og luft er med andre ord den sig hurtigst bevægende fraktion af den gasblanding, der gennemtrænger den blanding der skal hærdes, praktisk talt rent svovldioxid, medens den nødvendige gasbehandlingstid kun er lidt mindre end 15 den tid,der kræves for en blanding af S02 og C02 med samme rumfangsforholdfaf hvilken sidste blanding den fraktion, der bevæger sig hurtigst, indeholder en betragtelig procent carbondioxid, der vil være uden virkning på dannelsesreaktionen for svovlsyre i blandingen.

20 For udførelse af foreliggende opfindelse er det derfor fordelagtigt som gas, der driver svovldioxidet, at benytte en anden gas, der har den dårligst mulige diffusionsevne. Til dette fomål har luft større interesse end carbondioxid.

25 Selvom man ikke skulle vente det, har anvendel sen af carbondioxid i anden henseende en signifikant fordel fremfor anvendelsen af komprimeret luft,nemlig som følge af, at S02 + C02-sammenblandingen er mindre endoterm end S02 + luft-sammenblandingen og fremstillin-30 gen af den gasformede blanding af S02 og C02 derfor kan foretages med mindre opvarmning end nødvendigt for blanding af svovldioxid og luft.

Andre indifferente gasser kan benyttes som drivgas for svovldioxidet, såsom f.eks. komprimeret nitro-35 gen.

Det er ligeledes muligt som drivgas at benytte en gas, der er iltningsmiddel for svovldioxidet eller som indeholder dette iltningsmiddel. Det er især bekvemt

DK 162704B

13 til dette formål at benytte lattergas, hvis diffusions-evne er 4,5 gange mindre end svovldioxids,eller, endnu bedre, oxygen eller ozoniseret luft, hvis diffusionsevne i begge tilfælde er den samme som lufts.

5 Sidstnævnte iltningsgas opnås ved at forbinde en ozongenerator med en kanal for komprimeret luft.

I sammenligning med oxygen vil på denne måde tilvejebragt ozoniseret luft have den fordel at være mere reaktiv som følge af tilstedeværelsen af ozon.

10 Idet der igen henvises til tabellerne, der indeholder værdier for gasbehandlingstider som funktion af det anvendte tryk, finder man bekræftelse på, at der kræves en meget kort tidsperiode, såsnart gastrykket hæves. Det er atter muligt at give en forklaring 15 på dette fænomen: under gasbehandlingen ved højt tryk med blandingen af SC>2 + C02 eller blandingen af SC>2 + luft vil den ringe mængde svovldioxid være den første, der når den blanding der skal hærdes,og, fremdrevet af trykket af carbondioxidgassen eller af luft, vil den 20 lettere uddrive de indesluttede luftlommer.

Det vil være klart, at såfremt trykket af den i materialeblandingen indførte gasblanding er lavt vil modtrykket i lommerne·være større end trykket af svovldioxidet, og der vil ikke ske nogen fortrængning af dis-25 se lommer. Hvis på den anden side trykket af svovldioxidet er større end trykket af den i lommerne indeholdte luft, ’vil svovldioxidet som resultat af sin høje diffusionsevne have tendens til at fortrænge luftlommerne (på samme måde som vand, i væsker, fortrænger olie), 30 til de når de sjældne filtre, der, som en sikkerhedsforanstaltning, er ladt tilbage for at tillade afgang af gasbehandlingsstrøm.

Den hastighed, hvormed svovldioxidet spreder sig mellem kornene af den charge, der skal hærdes, 35 sikrer at luftlommerne systematisk og ensartet drives hen imod afgangsåbningen af svovldioxidet uden at det er nødvendigt at anbringe et yderligere filter, der ville medføre den fejl at skabe foretrukne gasbehand- 14

DK 162704 B

lingsveje.

Med andre ord anbefales det ved foreliggende fremgangsmåde - i modsætning til den tidligere lavtryksteknik ved hvilken der ved anvendelse af flere filtre 5 udførtes en slags vask/ som følge af gennemtrængelighe-den af den charge/ der skulle hærdes/ fra een indgangsåbning anbragt på den ene side af formen og til flere udgangsåbninger anbragt på den anden side af denne form - at arbejde ved højt tryk, fordi dispergeringen af 10 svovlsyren i dette tilfælde vil begunstiges selv i zoner, hvor der på grund af lommer af indesluttet luft er modtryk.

Disse få filtre, der udgør de sjældne udgangs-åbninger fra formen eller kærnen, vil sikre cirkulatio-15 nen af svovldioxid gennem hele den masse, der skal hærdes, og vil derfor garantere en gasbehandling på alle steder i massen.

I hele den forudgående beskrivelse er det blevet sagt, at det karakteristiske for opfindelsen be-20 står i at forene et af hovedreagenserne ved hærdningsreaktionen, nemlig svovldioxid, med en fortyndingsgas, hvis væsentlige egenskab er, at den har en mindre god diffusionsevne, således at den virker som drivelement, der kan sende svovldioxidet under tryk til de steder, 25 hvor der findes lommer af indesluttet gas. Den essentielle originalitet ved foreningen af de to gasser be-består i,at den karakteristiske høje diffusionsevne af svovldioxidet udnyttes til specielle formål: SO2 gjort tilgængelig enten ved lavt eller højt tryk og fortyndet 30 i en anden gas, der selv er gjort tilgængelig fortrinsvis ved højt tryk, koncentreres i den sig hurtigst bevægende del af den blanding, der er indført i den materialeblanding der skal hærdes, og drives samtidig såvel mod iltningsmidlet som mod lommerne af indesluttet luft, 35 hvilket i første række begunstiger iltningsreaktionen til svovlsyre og i anden række fortrængningen af luftlommerne mod udgangsåbningen.

15

DK 162704 B

Der er en fundamental forskel mellem denne teknik og teknikken ved Ashland-processen,ved hvilken det reaktive middel, nemlig en amin, hvis diffusionsevne er meget ringe,bæres af en gas, i almindelighed carbondio-5 xid, der diffunderer bédre end aminen og tillader dannelsen af en aerosol.

Ved denne Ashland-teknik har carbondioxidet en bedre diffusionsevne end reagenset for hærdningsreaktionen, og det tjener derfor alene som bærer for aminen, 10 hvilket er lige modsat den drivmiddelrolle, som udføres af den fortyndingsgas, der benyttes ifølge foreliggende opfindelse.

Der kan tænkes mange forskellige fremgangsmåder til udførelse af sammenblandingen af svovldioxidet og 15 fortyndingsgassen.

Det er f.eks. muligt at bringe fortyndingsgassen og svovldioxidet i berøring med hinanden i gasform, idet man herved skal iagttage den betingelse, at de to gasser har i det væsentlige samme tryk,for at undgå et 20 modtryk i udgangsåbningen fra fordelingskanalen for den gas, der er tilvejebragt ved det lavest mulige tryk, hvilket naturligvis ville skade dannelsen af blandingen.

Hvad der end anvendes,vil anvendelsen af det gasformige svovldioxid ved højt tryk kræve en væsent-25 lig genopvarmning af beholderne, da der ved gassens ekspansion vil ske en meget stærk afkøling. Denne genopvarmning er imidlertid farlig, og denne operation skal derfor såvidt muligt undgås.

Da svovldioxidet industrielt benyttes i flyden-30 de form er det klart, at der vil være enhver fordel ved at benytte det i denne form indtil det tidspunkt, hvor det skal blandes med fortyndingsgassen, da man i dette tilfælde undgår apparater til fordampning af det flydende svovldioxid til gasformigt svovldioxid 35 såvel som en varmegenerator.

Idet der henvises til tegningen betegner 1 et apparat til fordampning af flydende svovldioxid i en strøm af gas med mindre diffusionsevne, i sin helhed.

16

DK 162704 B

Dette apparat har form som en cylinder 2 med lodret akse, med lille rumfang, foroven forsynet med to rør henholdsvis 3 og 4, der går gennem cylinderens sidevæg og udmunder i cylinderens indre med åbningerne hen-5 holdsvis 5 og 6.

Røret 3 er forbundet med en beholder for flydende svovldioxid. Det har mindre diameter end røret 4, der er forbundet med en kilde for fortyndingsgas såsom luft, carbondioxid, oxygen, ozoniseret luft eller lat-10 tergas eller en vilkårlig anden iltende gas.

Røret 3 har fordelagtigt flere åbninger 5 i den del, der ligger inden i cylinderen 2, så at indstrømningen af svovldioxid lettes.

Inden i cylinderen 2 er anbragt flere varme-15 legemer, f.eks. elektriske modstande 7, der reguleres ved hjælp af en termostat.

Da svovldioxid har en kritisk temperatur på 157°C er det afgørende nødvendigt at undgå enhver lokal overophedning, hvilket ville kunne medføre risiko for søn-20 derdeling af gassen og følgelig ringe pålidelighed af processen.

For at opveje denne mulige fejl er det klogt at fylde cylinderen 2 med varmeudvekslingslegemer såsom f.eks. Raschig-ringe, kugler 8, sadelformede legemer, 25 fortrinsvis af et ledende materiale såsom stål, kobber, rustfrit stål eller Monetmetal, der er en legering af kobber og nikkel.

De mange fordele ved disse varmeudvekslingslegemer, hvoraf i det mindste nogle anbringes i berøring 30 med elektriske modstande 7 på en sådan måde, at der sikres en perfekt varmedispergering, er allerede blevet forklaret.

Det vil desuden være klart, at et stort antal kugler 8 inden i cylinderen 2 sammen vil danne en 35 række forhindringer, der sikrer at svovldioxidet, der fordampes ved berøring med de varme flader 7, og fortyndingsgassen må følge en meget kroget vej fra indgangsåbningerne 5 og 6 til den fælles udgangsåbning

DK 162704B

17 9. En sådan vej begunstiger blandingen af de to gasser og giver dem samme temperatur, fordi alle de faste dele indeni i cylinderen, nemlig kuglerne 8, selv har samme temperatur.

5 Apparatet 1 har forneden en rist eller en per foreret stålplade 10, der holder varmelegemer 8 tilbage, hvilke legemer strækker sig i hele cylinderens højde op til det niveau, der er vist med en stiplet linie 11, og som ligger umiddelbart under indgangsåbningerne 10 5 og 6. Der er derfor ingen risiko for, at en kugle 8 skal blokere ledningen 3.

Apparatet omfatter endvidere en termostat 12 til kontrol af temperaturen af varmeudvekslingslegemerne 8 og endvidere en termostat 13 til kontrol af 15 temperaturen af den dannede gasblanding. Indgangsrørene 3 for SC>2 og 4 for fortyndingsgassen er fortrinsvis anbragt tangentielt i forhold til cylinderen 2, således at strømmene sendes ud i en spiral, og der vil fremkaldes turbulens, hvilket vil forbedre blandingen.

20 Det i fig. 1 og 2 viste apparat muliggør direkte inkorporering af vaeskeformet S02 i en strøm af luft som følge af varmelegemerne 7 og varmeudvekslingslegemerne 8, og dette uden overisning og uden speciel opvarmning opstrøms i forhold til apparatet 1. Det bemærkes 25 i forbindelse' med denne første konstruktion, at de fluida, der skal blandes, naturligvis må tilledes ved omtrent samme tryk, da de strømme, der kommer ud af indgangsåbningerne 5 og 6 er mere eller mindre modsat rettede.

30 Ved en ændret udførelsesform, vist i fig. 3, anvendes et venturirør 14, der erstatter rørene 3 og 4 i cylinderen 2's øvre del. Dette tillader sammenblanding af væskeformet S02 ved lavt tryk (f.eks. 1 bar) og en strøm af fortyndingsgas med højt tryk (f.eks. 4 35 bar), hvorved den resulterende blanding nødvendigvis giver en gas, hvis tryk er væsentligt højere end 4 bar.

I denne venturi indføres SC>2 ved lavt tryk i installationens midte 15, medens fortyndingsgassen ind-

DK 162704 B

' 18 føres ved højt tryk ved kanten 16. SC>2 føres med af fortyndingstrømmen uden at der er noget modtryk i rørene 15,3. Tværtimod finder der en sugning af S02 sted gennem fortyndingsgassen, fordi fluidumstrømmen 17 med 5 det højeste tryk, da de to fluida ankommer i samme retning, har en tendens til at suge fluidet 18, der indføres ved lavt tryk, ud.

Fordelen ved denne udførelsesform er, at den overflødiggør enhver opvarmning af beholderne med flydende 10 svovldioxid om vinteren, dvs. i en periode, hvor det ikke er sikkert, at distribution af svovldioxid vil være mulig ved høje tryk af størrelsesordenen 4 bar.

Forsøg har vist, at den samtidige indledning af komprimeret luft i et større rumfang end svovldioxid-15 rumfanget tillader en intim og øjeblikkelig sammenblanding af de to gasser i det øjeblik, hvor svovldioxidet fordampes på varmelegemerne 7.

Det har vist sig, at det, på grund af den lette kontrol med den komprimerede lufts tryk, fremover vil 20 være muligt at gasbehandle den blanding, der skal hærdes, under strenge og fuldtud reproducerbare betingelser, hvilket tillader en fuldt pålidelig opnåelse af minimale gasbehandlingstider med fuldstændig diffusion af svovldioxidet gennem hele den masse, der skal 25 hærdes, næsten uden overskud af svovldioxid.

Det har endvidere vist sig, at der opnås en meget betydelig forbedring af udbyttet ved iltningsreaktionen mellem svovldioxidet og det middel, der er beregnet til at omdanne det til svovlsyre i blandingen, 30 der skal hærdes. Denne forbedring skyldes antagelig, at apparatet 1 leverer en opvarmet gasblanding, hvilket bevirker, at reaktionen mellem svovldioxid og iltningsmiddel begunstiges i forhold til samme reaktion udført med svovldioxid ved stuetemperatur.

35 Der opnås herved en første -besparelse af ilt ningsmiddel .

Endvidere vil den omstændighed, at der benyttes gas under højt tryk,bevirke chokbølger gennem den masse, 19

DK 162704 B

der skal hærdes, hvilket forbedrer udbyttet af reaktionen mellem svovldioxidet og dets iltningsmiddel. Især vil svovldioxidet vise større reaktivitet overfor det iltningsmiddel, der dækker hvert af kornene i den masse, 5 der skal hærdes.

På basis heraf er der ifølge opfindelsen med fordel blevet udviklet et pulserende system, der bevirker forøgelse eller aftagen af trykket indeni formen eller kærnen. Som følge af disse variationer vil på den ene 10 side hyppigheden af chokbølgerne forøges, og på den anden side undgår man, som modstykke, at der i formen eller kærnen opstår overtryk, der somme tider vil være skadelige for udstyret.

Såsnart ankomsttrykket af den i apparatet 1 15 opnåede gasblanding er stoppet, vil der faktisk ske en udstrømning gennem de få filtre, der er anbragt i formen eller kærnen, og trykket vil derfor hurtigt falde igen. Desuden fastholdes dækslet på den form eller kærne, der skal gasbehandles, ved hjælp af en pneumatisk donkraft, 20 hvis luftindhold gradvis vil tendere til at lette trykket, såfremt der frembringes et for højt tryk, dvs. der opstår en lækage i plan med formens eller kærnens dæksel. Det er naturligvis kendt, at denne aflastningsvirkning frembragt af donkraftens medium sker temmelig 25 langsomt, fordi luft kun kan sammenpresses med en vis inerti. Hvis man derfor sætter det indre af formen eller kærnen under moduleret tryk, ved at fremkalde pulsationer, vil der kunne opnås et højere tryk i den masse, der skal hærdes, ved en sådan frekvens, at don-30 kraften ikke registrerer pulsationerne og derfor ikke aflaster trykket på kassens dæksel.

Claims (16)

1. Fremgangsmåde til hærdning af en blanding, især beregnet til fremstilling af støbekærner og støbeforme samt til fremstilling af ildfaste produkter, 5 slibeprodukter eller konstruktionsmaterialer, hvilken blanding omfatter mindst ét kornformet fyldmateriale og mindst én syrehærdelig harpiks til sammenbinding af fyldmaterialets korn, hvilken fremgangsmåde omfatter de kendte trin bestående i gasbehandling af blandingen 10 med svovldioxid og indføring i blandingen, før eller samtidig med gasbehandlingen, af et iltningsmiddel for svovldioxidet, kendetegnet ved, at svovldioxidet indblæses i fortynding i en anden gas med lavere diffusionsevne i forholdet 1 del svovldioxid til 2-20 15 dele af den anden gas, og at gasblandingen indføres i den blanding, der skal hærdes,under overatmosfærisk tryk.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1,-kendeteg-n e t ved, at gassen med lavere diffusionsevne, hvori svovldioxidet er fortyndet, er indifferent overfor 20 svovldioxidet, såsom luft eller carbondioxid.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at gassen med lavere diffusionsevne, hvori svovldioxidet er fortyndet, er iltningsmidlet for SC^/ såsom oxygen, lattergas eller ozoniseret luft, eller 25 indeholder iltningsmidlet.

4. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de foregående krav, kendetegnet ved, at den gasformede blanding dannes^ ved fordampning af svovldioxidet i en strøm af gas med lavere diffusionsevne.

5. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den gasformige blanding dannes ved at bringe gasformig svovldioxid i berøring med gassen med lavere diffusionsevne.

6. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de fore-35 gående krav, kendetegnet ved, at svovldioxidet er fortyndet i strømmen af gas med lavere diffusionsevne i et forhold af størrelsesordenen 1:10.

7. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de fo- DK 162704 B regående krav, kendetegnet ved, at gassen med lavere diffusionsevne opvarmes før den blandes med svovldioxid.

8. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af krave-5 ne 1-6, kendetegnet ved, at blandingen af gas med lavere diffusionsevne og svovldioxid opvarmes for at begunstige fortyndingen af sidstnævnte.

9. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt af de foregående krav, kendetegnet ved, at den 10 gasformede blanding af svovldioxid og fortyndingsgas indføres i den blanding, der skal hærdes, ved tryk mellem 1,5 og 5,5 bar og fortrinsvis ved et tryk af størrelsesordenen 4-5 bar.

10. Fremgangsmåde ifølge et vilkårligt at kravene 151-9,kendetegnet ved, at blandingen af svovldioxid og fortyndingsgas indblæses i det indre af støbeformen eller støbekærnen ved hjælp af pulseringer.

11. Apparat til udførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-10, hvilket apparat (1) er til sammenblanding 20 og fortynding af svovldioxid med en fortyndingsgas med lavere diffusionsevne, og mere specielt til fordampning af flydende svovldioxid i en strøm af fortyndingsgas med lavere diffusionsevne, hvilket apparat omfatter en beholder (2) forsynet med en indgangsåbning (5), med en ind-25 gangsåbning (6) for fortyndingsgassen, og med en udgangsåbning (9) for den dannede gasblanding, kendetegnet ved, at beholderen er forsynet med et eller flere varmelegemer (7), hvilken beholder opstrøms i forhold til varmelegemet er forsynet med indgangsåbningen for svovl-30 dioxid og indgangsåbningen for fortyndingsgas og, ned-strøms i forhold til varmelegemet, med udgangsåbningen for gasblandingen.

12. Apparat ifølge krav 11, kendetegnet ved, at det er fyldt med varmeudvekslingslegemer (8) af 35 ledende materiale, af hvilke legemer i det mindste nogle er anbragt i berøring med varmelegemet for at sikre en perfekt varmespredning. DK 162704 B

13. Apparat ifølge et vilkårligt af kravene 11 og 12, kendetegnet ved, at det omfatter midler (12) og (13), der tillader kontrol af temperaturen af varmelegemet og/eller varmeudvekslingslegemerne og/ 5 eller den dannede gasblanding.

14. Apparat ifølge et vilkårligt af kravene 11- 13, kendetegnet ved, at det har form af en cylinder med lille rumfang, med lodret akse, foroven forsynet med mindst to indgangsåbninger, en for hvert af de 10 produkter, der skal sammenblandes, og forneden med en udgangsåbning for gasblandingen.

15. Apparat ifølge et vilkårligt af kravene 12- 14, kendetegnet ved, at det har en perforeret bund (10) for tilbageholdelse af varmeudvekslingslege- 15 mer, idet det rumfang, som disse optager, lader indgangsåbningerne for svovldioxidet og fortyndingsgassen samt udgangsåbningen for gasblandingen fri.

16. Apparat ifølge et vilkårligt af kravene 11- 15, kendetegnet ved, at det har et venturirør (14), gennem hvis centrale del (15) det ene af de fluida, der skal sammenblandes, indføres, og ved hvis periferi (16) det andet fluidum indføres.